物理内存管理-连续内存分配内存内存管理计算机硬件机器

在没有其他技术支持下，分配给一个进程的内存空间肯定是连续的，如何分配内存给进程才能使得物理内存利用率更好？因为每个进程执行时间不同，所以会有一些进程比较早结束，也有一些进程开始得比较晚。当给新的进程分配内存空间时，有些释放掉的内存空间比较小，无法利用，自然就形成了内存碎片。
1.1 内存碎片连续内存分配是指给进程分配一块不小于指定大小的连续物理内存。如图1所示，一开始先给3个进程分别分配了连续的物理内存，其中进程P1占地址空间0-2，进程P2占地址空间3-8，进程P3占地址空间9-14。然后进程P2被释放掉，此时若需要分配一个内存大小为10的进程，则进程2释放掉的内存空间无法给新进程，形成了内存碎片，可以看出所谓的内存碎片其实是相对而言的。

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图1
内存碎片分类：

外部碎片：已分配内存单元之间的未被使用的内存空间，例如进程P2所释放的内存
内部碎片：分配单元内部的未被使用的内存，但是取决于分配单元是否需要取整。例如分配510内存空间，实际上只能分配512这种$2^n$大小的内存空间，这时候就有2个字节无法利用，形成内部碎片，如图2所示的黄色块。

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图 2
1.2 连续内存分配-动态内存分配连续的内存空间如何分配才能更好地提高内存利用率？根据进程指定一个大小可变的分区(块，内存块)称为动态内存分配，因为根据实际情况为进程找一块合适大小的内存块，大一点的进程自然也分配更大的内存块，小的进程分配小的内存块，所以就叫动态内存分配了。
现在假设有5个进程，占用内存情况如图3(左)所示，进程2和进程4结束后内存占用情况如图3(右)所示。

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【物理内存管理-连续内存分配】图3
因为要给新进程找个合适的内存块，首先得知道哪些内存块是空闲的，哪些是被配置，操作系统需要维护这样的一个数据结构。那又该如何给某个进程找到一个合适的内存块使得总体内存利用率更好呢，有几种策略。分别是最先匹配法，最佳匹配法还有最差匹配法。
最先匹配法：分配n个字节，使用第一个可用的比n大的空闲块。举个栗子，图4(左)蓝色块表示为按地址排列的空闲块，如果要分500B内存块给新进程，那么1K内存块会是第一个找到的比500B大的空闲块，将其中的500B内存分配给新进程，新的被分配的内存块会加入被分配的列表中，并注明是哪个进程所使用，剩下的500K空闲块更新到空闲列表中去。分配后空闲块如图4(b)所示。