操作系統筆記(3)

夥伴系統

固定分區和動態分區方案都是存在缺陷。

固定分區方案限制了活動進程的數量，並且若可用分區的大小與進程大小很不匹配，則內存空間的利用率就會非常低。
動態分區的維護非常複雜，並且會引入進行壓縮的額外開銷。

由此，就像是對於查看和修改複雜度這種一般，這種情況下也出現了一種很具有吸引力的這種方案：夥伴系統。

夥伴系統中可用內存塊的大小爲\(2^K\)個字，L≤K≤U，其中\(2^L\)表示分配的最小塊的尺寸，\(2^U\)表示分配的最大塊的尺寸，\(2^U\)表示可供分配的整個內存的大小

而分配的流程如下：

最初，整個可供分配的空間被視爲一個大小爲\(2^U\)的塊。若請求的大小s滿足\(2^{U-1}\)＜s≤\(2^U\)，那麼整個空間將都會被分配。
否則的話，這個塊分裂爲兩個大小相等夥伴，大小均爲\(2^{U-1}\)。如果存在\(2^{U-2}\)＜s≤\(2^{U-1}\)，則給請求分配兩個夥伴中的一個；
否則，其中的一個夥伴又被分成兩半。
持續這一過程，直到產生≥s的最小塊，並分配給該請求。
在任何時候，夥伴系統中爲所有大小爲\(2^i\)的“空洞”維護一個列表。空洞可通過對半分裂從i+1列表中移除，並在i列表中產生兩個大小爲\(2^i\)的夥伴
當i列表中一對夥伴都變成未分裂的塊時，將它們從i列表中移除，合併爲i+1的列表中的一個塊。

請求大小爲k的塊，並且k滿足\(2^{i-1}\)<k≤\(2^i\)，下面是一個尋找大小爲\(2^i\)空間的算法例子

void get_hole(int i)
{
  if(i==(U+1)) <failure>;
  if(<i_list empty>)
  {
    get_hole(i+1);
    <split hole into buddies>;
    <put buddies on i_list>;
  }
  <take first hole on i_list>;
}