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  • 分区式存储管理

    千次阅读 2019-05-21 23:02:47
    分区式存储管理 基本思想:将内存划分成若干个连续区域,称为分区。每个分区只装入一个程序,且该程序只能在此分区运行。 问题:内碎片问题(分区内未被利用的空间)+外碎片问题(分区之间难以利用的空间) 需要...

    分区式存储管理

    基本思想:将内存划分成若干个连续区域,称为分区。每个分区只装入一个程序,且该程序只能在此分区运行。

    问题:内碎片问题(分区内未被利用的空间)+外碎片问题(分区之间难以利用的空间)

    需要维护的数据结构:分区表(或分区链表),包含分区起始地址、大小和状态信息

    分类:固定式分区、可变式分区


    固定式分区

    基本思想:系统先把内存划分成若干个大小固定的分区,一旦划分好,在系统运行期间便不再重新划分。

    要求:程序装入内存前需提供其对内存的最大申请量  

    问题:内碎片和外碎片问题都存在

    分区分配与回收:系统先建立一个分区表。根据程序装入前提供的对内存的最大申请量,查询分区表,为其分配一个足够大的空闲分区。

     

    可变式分区

    基本思想:系统不预先划分内存,程序装入时,系统为其划分一个刚刚好大小的内存分区。

    问题:存在外碎片问题,且长时间运行后,外碎片问题会变严重

    优化:分区移动技术(在适当的时刻将内存中的程序集中移到一侧,以整合分区间的碎片)

    分区分配:

    ①最佳适应算法:优先分配能满足程序运行的最小的空闲分区,为了使碎片尽可能小.

    ②最坏适应:优先分配能满足程序运行的最大的空闲分区,为了使空闲碎片尽可能大.

    ③最先适应算法:按地址从小到大遇到的第一个满足程序运行的空闲分区.

    ④下次适应算法:空闲分区首尾相接成环,从上一次分配的空闲分区位置开始,将环上的下一个满足程序运行的空闲分区分配给程序.


    固定式分区与可变式分区的比较

      优点 缺点
    固定式分区

    实现简单

    ①存在严重的内碎片和外碎片问题

    ②内存利用率低

    可变式分区

    ①实现较为简单

    ②内存利用率较固定式分区高

    ①长时间运行后存在严重的外碎片问题

    ②分区移动技术会耗费大量的CPU时间

    ③内存利用率仍然较低

     

     

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  • 分区式存储管理算法,为博主的操作系统实验作业,代码真实可运行。实验环境为Visual Studio。
  • 目录单道程序的内存管理多道程序的内存管理后面详细讨论固定式分区分配和可变式分区分配,它们都是分区存储管理。固定式分区分配把内存划分为若干个固定大小的连续分区,每个分区装入一个作业,分区可以同等大小,也...

    目录


    单道程序的内存管理

    752e57b39a6044162433fe6996b96ff1.png

    2979094a304ea474b66d8a216a4228d6.png

    多道程序的内存管理

    ef3c864a452b5589be317ebf4465d421.png

    后面详细讨论固定式分区分配可变式分区分配,它们都是分区存储管理


    固定式分区分配

    把内存划分为若干个固定大小的连续分区,每个分区装入一个作业,分区可以同等大小,也可以差异不等。面对分区大小的差异,可以用两种方法进行处理:单一队列的分配方式,多队列分配方式

    单一队列的分配方式

    9d180fed0802ee02bc8a936fa6f873a0.png

    多队列分配方式

    75912bb1d618ad680039dcb6278486d6.png

    固定式分区分配的优劣讨论

    1924a367f46d5f8670b8660133370ac1.png

    可变式分区分配

    469f896a158b64addd973e45de75e201.png

    分区初始时,如下:

    3621dcf5d3f640e7464fc0cb6d912a0a.png

    继续分配,出现如下情况:

    41d327dbdf4acdf19b5020040539e1fd.png

    此时就需要讨论第一轮内存分配完,存在进程释放空间后的内存分配,即考虑哪些处于两个进程之间的内存空间(通常是进程结束释放空间导致)。

    下面提供几种经典的分配算法。

    baa59883ebaed5377b58a167d97cfec6.png

    说明:首次适应与下次适应算法着眼于搜索可用空间的代价,最佳适应与最坏适应算法着眼于分配后对应残余碎片的大小。


    覆盖技术与交换技术

    覆盖技术示意图

    4c9b8777c64a19a247be346e0be4a9c9.png

    大作业的各个模块有时候运行是互斥的,比如图中B和C不可能同时运行,那么就没必要在内存中同时给B和C都预留空间,此时可预留一个20KB空间即可。

    交换技术

    4fd6b175a02992c172481027d56a6b74.png
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  • 用c++模拟实现动态分区式存储管理,用c++模拟实现动态分区式存储管理,用c++模拟实现动态分区式存储管理,用c++模拟实现动态分区式存储管理,用c++模拟实现动态分区式存储管理
  • C++模拟操作系统动态分区式存储管理中最佳适应算法的实现
  • 这是操作系统实验的第二个实验:分区式存储管理,用VC6.0做的代码,可以运行。
  • 共有4个操作系统实验。分别是作业调度算法的实现、进程调度算法的模拟实现、分区式存储管理算法实现、页面调度算法的模拟实现。实验环境是Visual Studio。
  • 操作系统存储管理算法 首次适应、最佳适应、最差适应算法 输入: 1)当前内存空闲分区的序列,包括起始地址、空闲分区大小。 2)进程的分区请求序列。 输出要求: 1)三种算法的空闲分区队列。 2)三种算法的分配...
  • 动态分区式存储管理

    千次阅读 2018-06-19 18:46:12
    /*已分分区起始地址*/  float length; /*已分分区长度,单位为字节*/  int flag; /*已分配区表登记栏标志,用"0"表示空栏目*/ }used_table[n]; /*已分配区表*/   struct {  float address; /*空闲区起始...

    #include<stdio.h>
    #include<stdlib.h>
    #define n 5 /*假定系统允许的最大作业为,假定模拟实验中n值为10*/    
    #define m 5 /*假定系统允许的空闲区表最大为m,假定模拟实验中m值为10*/    
    #define minisize 100    
       
    struct    
    {    
      float address; /*已分分区起始地址*/    
      float length; /*已分分区长度,单位为字节*/    
      int flag; /*已分配区表登记栏标志,用"0"表示空栏目*/    
    }used_table[n]; /*已分配区表*/    
       
    struct    
    {    
      float address; /*空闲区起始地址*/    
      float length; /*空闲区长度,单位为字节*/    
      int flag; /*空闲区表登记栏标志,用"0"表示空栏目,用"1"表示未分配*/    
    }free_table[m]; /*空闲区表*/    
       
       
    int allocate(char J,float xk) /*采用最优分配算法分配xk大小的空间*/    
    {    
      int i,k;    
      float ad;    
      k=-1;    
      for(i=0;i<m;i++) /*寻找空间大于xk的最小空闲区登记项k*/    
       if(free_table[i].length>=xk&&free_table[i].flag==1)    
         if(k==-1||free_table[i].length<free_table[k].length)    
          k=i;    
      if(k==-1)/*未找到可用空闲区,返回*/    
        {    
          printf("无可用空闲区\n");    
          return;    
        }    
      if(free_table[k].length-xk<=minisize)    
      {    
        free_table[k].flag=0;    
        ad=free_table[k].address;    
        xk=free_table[k].length;    
      }    
      else    
      {    
        free_table[k].length=free_table[k].length-xk;    
        ad=free_table[k].address+free_table[k].length;    
      }    
      i=0;    
      while(used_table[i].flag!=0&&i<n)   
      i++;    
      if(i>=n)   
      {    
       printf("无表目填写已分分区,错误\n");    
       if(free_table[k].flag==0)    
         free_table[k].flag=1;    
       else    
         {    
          free_table[k].length=free_table[k].length+xk;    
          return;    
         }    
      }    
     else    
      {   
       used_table[i].address=ad;    
       used_table[i].length=xk;    
       used_table[i].flag=J;    
      }    
     return;    
    }   
       
    int reclaim(char J)  /*回收作业名为J的作业所占主存空间*/   
    {    
      int i,k,j,s,t;    
      float S,L;    
      s=0;    
      while((used_table[s].flag!=J||used_table[s].flag==0)&&s<n)    
       s++;    
      if(s>=n)/*在已分配表中找不到名字为J的作业*/    
      {    
        printf("找不到该作业\n");    
        return;    
      }    
      used_table[s].flag=0;    
      S=used_table[s].address;    
      L=used_table[s].length;    
      j=-1;k=-1;i=0;    
      while(i<m&&(j==-1||k==-1))    
       {    
         if(free_table[i].flag==1)    
           {    
            if(free_table[i].address+free_table[i].length==S)k=i;/*找到上邻*/    
            if(free_table[i].address==S+L)j=i;/*找到下邻*/    
           }    
         i++;    
       }    
     if(k!=-1)    
       if(j!=-1)    
        {    
         free_table[k].length=free_table[j].length+free_table[k].length+L;    
         free_table[j].flag=0;    
        }    
        else    
         free_table[k].length=free_table[k].length+L;    
        else    
         if(j!=-1)    
          {    
           free_table[j].address=S;    
           free_table[j].length=free_table[j].length+L;    
          }    
       else    
         {    
          t=0;    
          while(free_table[t].flag==1&&t<m)    
            t++;    
          if(t>=m)/*空闲区表满,回收空间失败,将已分配表复原*/    
        {    
             printf("主存空闲表没有空间,回收空间失败\n");    
             used_table[s].flag=J;    
             return;    
        }    
          free_table[t].address=S;    
          free_table[t].length=L;    
          free_table[t].flag=1;    
         }    
      return;    
    }   
       
    main( )    
    {    
      int i,a;    
      float xk;    
      char J;    
      free_table[0].address=110;    
      free_table[0].length=110;    
      free_table[0].flag=1;    
      for(i=1;i<m;i++)    
        free_table[i].flag=0;    
      for(i=0;i<n;i++)    
        used_table[i].flag=0;    
        
        printf("*                                           *\n");   
        printf("*               选择功能项                  *\n");   
        printf("*  0-退出,1-分配主存,2-回收主存,3-显示主存  *\n");   
        printf("*                                           *\n");   
        printf("*********************************************\n");    
      while(1)    
      { printf("选择功能项:");    
        scanf("%d",&a);    
        switch(a)    
        {    
             case 0: exit(0); /*a=0程序结束*/    
             case 1: /*a=1分配主存空间*/    
               printf("输入作业名和作业所需长度: ");    
               scanf("%*c%c%f",&J,&xk);    
               allocate(J,xk);/*分配主存空间*/    
               break;    
             case 2: /*a=2回收主存空间*/    
               printf("输入要回收分区的作业名:");    
               scanf("%*c%c",&J);    
               reclaim(J);/*回收主存空间*/    
               break;    
             case 3: /*a=3显示主存情况*/    
               printf("输出空闲区表:\n起始地址 分区长度 标志\n");    
               for(i=0;i<m;i++)    
               printf("%6.0f%9.0f%6d\n",free_table[i].address,free_table[i].length, free_table[i].flag);    
               printf(" 按任意键,输出已分配区表\n");    
               printf(" 输出已分配区表:\n起始地址 分区长度 标志\n");    
               for(i=0;i<n;i++)    
               if(used_table[i].flag!=0)    
                  printf("%6.0f%9.0f%6c\n",used_table[i].address,used_table[i].length, used_table[i].flag);    
               else    
                  printf("%6.0f%9.0f%6d\n",used_table[i].address,used_table[i].length, used_table[i].flag);    
               break;    
             default:printf("没有该选项\n");    
        }   
      }   
    }   
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  • 如果用户连接存储是Windows Server,存储管理员势必需要了解Windows中的磁盘类型与文件系统。笔者从存储的角度总结了Windows磁盘与分区类型的特点,并对其内容进行介绍与分析,帮助管理员更好的了解Windows主机连接...

        各种操作系统连接到存储系统之后,并且操作系统识别物理磁盘之后,需要对磁盘进行进一步配置。如果用户连接存储是Windows Server,存储管理员势必需要了解Windows中的磁盘类型与文件系统。笔者从存储的角度总结了Windows磁盘与分区类型的特点,并对其内容进行介绍与分析,帮助管理员更好的了解Windows主机连接的存储和文件系统。

    Windows的磁盘类型:

         Windows的物理磁盘类型分为两种:

         Basic Disk(基本磁盘) – 这个类型的物理磁盘可以被MS-DOS和所有的Windows操作系统所访问。Basic Disk可以包括最多四个主分区(Primary Partition),或者是三个主分区和一个扩展分区(Extended Partition)的逻辑磁盘(Logical Disk)。Basic不支持容错功能,可以在MBR和GPT创建磁盘。

         Dynamic Disk (动态磁盘)– Dynamic Disk提供一些Basic Disk没有的功能,比如过将一个逻辑卷扩展到多个物理磁盘之上。Dynamic Disk使用隐藏的数据库来维护物理磁盘上的动态卷。如果用户需要扩展一个逻辑磁盘到多个物理磁盘,需要使用Windows Disk Management和Diskpart.ext工具先将Basic disk转换为Dynamic Disk。Dynamic Disk支持在线创建(需要重启)和在线扩展逻辑卷。多份的元数据存储在磁盘中。简化管理,可以使用软Raid功能,Mirror、Spanned等等。

    Windows磁盘的分区类型:

         谈到磁盘结构,很有必要了解一下下面两个概念MBR和GPT。

         MBR (Master Boot Record)物理磁盘上第一个扇区(Sector),也叫作主引导扇区,是计算机卡机后访问磁盘时必须要读取的首个扇区,它位于柱面0,磁头0,扇区1。Windows的MBR磁盘被分割成多个连续的区域叫做分区(Partition),每个分区的的信息都存储在MBR,即磁盘的首个扇区中,在MBR中定义了分区的起始位置和长度。只有一个主分区可以处于激活状态,且支持操作系统启动。

         GPT(GUID Partition Table)一种由基于 Itanium 计算机中的可扩展固件接口 (EFI) 使用的磁盘分区架构。与主启动记录(MBR) 分区方法相比,GPT 具有更多的优点,因为它允许每个磁盘有多达128 个分区,理论上支持最大 18 EB卷大小,允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余,还支持唯一的磁盘和分区ID (GUID)。   GPT是在windows使用大容量磁盘的选择。

    下表是MBR和GPT对应的Windows操作系统信息:

    MBR

     

    GPT

     

    Windows操作系统版本

     

    MS-DOS

    所有Windows版本

     

    Windows 2003以上版本

     

    硬件支持

     

    32位CPU

     

    64位CPU

     

    最大支持单个逻辑卷

     

    2TB

     

    256TB

     

    分区表拷贝数

     

    一份

     

    Primary和Backup两份分区表,支持checksum

     

    最大支持分区数目

     

    4个主分区或者3个主分区和一个扩展分区

     

    128个分区

     

    数据存储位置

     

    存储在分区中

     

    存储在分区,关键的Platform数据存储在对用户隐藏的分区中

     

    下表为Basic和Dynamic Disk支持的Volume类型(MBR磁盘类型):

    Basic

     

    Dynamic

     

    Volume类型

     

    支持

     

    支持

     

    Simple Volume

     

    支持

     

    支持

     

    Spanned Volume

     

    支持

     

    支持

     

    Striped Volume(Raid-0)

     

    支持

     

    支持

     

    RAID-5 Volume

     

    支持

     

    支持

     

    Mirrored Volume(Raid-1)

     

    下表为Basic和Dynamic Disk支持的Volume类型(GPT磁盘类型),可以看到需要在Windows中实现软件Raid,需要将磁盘类型转换为Dynamic才可以。

    Basic

     

    Dynamic

     

    Volume类型

     

    支持

     

    支持

     

    Simple Volume

     

    支持

     

    Spanned Volume

     

    支持

     

    Striped Volume(Raid-0)

     

    支持

     

    RAID-5 Volume

     

    支持

     

    Mirrored Volume(Raid-1)

     

    总结:

         在Windows连接到存储之后,选择选择GPT分区类型与Dynamic Disk可使Windows存储管理灵活性性所有提高,GPT分区格式抛开了MBR最大2TB的容量限制,支持在线扩展,各种优势。动态磁盘不受分区数目限制。启用GPT和Dynamic Disk的方式很简单。

         在Windows Server 2008/2008R2中,Server Manager – Storage – Disk Management – 右键需要转换的磁盘,如下图:

         在Windows Server 2003/2003 R2中,Computer Management – Disk Management – 右键需要转换的磁盘,如下图:

    a1ae7f321a8b8e743c77a265fc439fc1.png

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空空如也

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