标签：而不是 需要 维护 相同 区别 释放 通过 不能 伙伴系统
虚拟存储器的三个重要能力：
?它将主存看成是一个存储在磁盘上的地址空间的高速缓存，在主存中只保存活动区域，并根据需要在磁盘和主存之间来回传送数据，通过这种方式，高效的使用了主存
?它为每个进程提供了一致的地址空间，从而简化了存储器管理
?它保护了每个进程的地址空间不被其他进程破坏任意时刻，虚拟页面的集合都被分为三个不相交的子集：
?未分配的：VM系统还没分配/创建的页，不占用任何磁盘空间。
?缓存的：当前缓存在物理存储器中的已分配页
?未缓存的：没有缓存在物理存储器中的已分配页需要知道，这种缓存结构：
?不命中处罚很大
?是全相联的——任何虚拟页都可以放在任何的物理页中。
?替换算法精密
?总是使用写回而不是直写。页表就是一个页表条目PTE的数组，组成为：
有效位+n位地址字段如果没有设置有效位：
(1)空地址：
表示该虚拟页未被分配
(2)不是空地址：
这个地址指向该虚拟页在磁盘上的起始位置。按需页面调度：直到发生不命中时才换入页面的策略，所有现代系统都使用这个。
颠簸：工作集大小超出了物理存储器的大小
PTE的三个许可位：
?SUP：表示进程是否必须运行在内核模式下才能访问该页
?READ：读权限
?WRITE：写权限
当页面命中时，CPU动作：
?处理器生成虚拟地址，传给MMU
?MMU生成PTE地址，并从高速缓存/主存请求得到他
?高速缓存/主存向MMU返回PTE
?MMU构造物理地址，并把它传给高速缓存/主存
?高速缓存/主存返回所请求的数据给处理器处理缺页时：
?处理器生成虚拟地址，传给MMU
?MMU生成PTE地址，并从高速缓存/主存请求得到他
?高速缓存/主存向MMU返回PTE
?PTE中有效位为0，触发缺页异常
?确定牺牲页
?调入新页面，更新PTE
?返回原来的进程，再次执行导致缺页的指令，会命中页表目录可以缓存，就像其他的数据字一样
TLB：翻译后备缓冲器，是一个小的、虚拟存储的缓存，其中每一行都保存着一个由单个PTE组成的块
步骤：
?CPU产生一个虚拟地址
?MMU从TLB中取出相应的PTE
?MMU将这个虚拟地址翻译成一个物理地址，并且将它发送到高速缓存/主存
?高速缓存/主存将所请求的数据字返回给CPU以两层页表层次结构为例，好处是：
?如果一级页表中的一个PTE是空的，那么相应的二级页表就根本不会存在
?只有一级页表才需要总是在主存中，虚拟存储器系统可以在需要时创建、页面调入或调出二级页表，只有最经常使用的二级页表才缓存在主存中。多级页表的地址翻译：
###Core i7地址翻译
PTE有三个权限位：
?R/W位：确定内容是读写还是只读
?U/S位：确定是否能在用户模式访问该页
?XD位：禁止执行位，64位系统中引入，可以用来禁止从某些存储器页取指令缺页处理程序涉及到的位：
?A位，引用位，实现页替换算法
?D位，脏位，告诉是否必须写回牺牲页Linux为每个进程维持了一个单独的虚拟地址空间，如图：
区域的例子：
?代码段
?数据段
?堆
?共享库段
?用户栈
?……一个具体区域的区域结构包括：
?vm_start：指向起始处
?vm_end：指向结束处
?vm_prot：描述这个区域包含的所有页的读写许可权限
?vm_flags：是共享的还是私有的
?vm_next：指向下一个区域映射对象：
1.Unix文件系统中的普通文件
2.匿名文件（全都是二进制0）fork函数就是应用了写时拷贝技术，至于execve函数
创建新的虚拟存储器区域
void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
成功返回指向映射区域的指针，若出错则为-删除虚拟存储器：
int munmap(void *start, size_t length);
成功返回0，失败返回-1从start开始删除，由接下来length字节组成的区域
分配器的两种基本风格：
1.显示分配器-malloc和free
2.隐式分配器/垃圾收集器系统调用malloc函数，从堆中分配块：
void *malloc(size_t size);
成功返回指针，指向大小至少为size字节的存储器块，失败返回NULL系统调用free函数来释放已分配的堆块：
void free(void *ptr);
无返回值使用动态存储器分配是因为经常知道程序实际运行时，它们才知道某些数据结构的大小
要求
?处理任意请求序列
?立即响应请求
?只使用堆
?对齐块
?不修改已分配的块目标
?最大化吞吐率（吞吐率：每个单位时间里完成的请求数）
?最大化存储器利用率——峰值利用率最大化外部碎片发生在当空闲存储器合计起来足够满足一个分配请求，但是没有一个单独的空间块足以处理这个请求时发生。难以量化，不可预测。
堆块的格式：由一个字的头部，有效荷载，和可能的额外填充组成。
将堆组织成一个连续的已分配块和空闲块的序列：
系统对齐要求和分配器对块格式的选择会对分配器上的最小块大小有强制的要求。
最佳适配：检索每个空闲块，选择适合所需请求大小的最小空闲块
sbrk函数：
void *sbrk(intptr_t incr);
成功则返回旧的brk指针，出错为-1通过将内核的brk指针增加incr来扩展和收缩堆。
有两种策略：
?立即合并
?推迟合并合并的意思是，因为头部的存在，所以向后合并是简单的，但是向前合并是不方便的，所以就在块的最后加一个脚部，作为头部的副本，就方便了合并，具体四种情况如下：
空闲块总是需要脚部的。
因为规定了字节对齐方式为双字，就代表块的大小是双字的整数倍，不是的舍入到是。
区别
（1）分配时间
隐式的，分配时间是块总数的线性时间
但是显式的，是空闲块数量的线性时间。
（2）链表形式
隐式——隐式空闲链表
显式——双向链表，有前驱和后继，比头部脚部好使排序策略：
?后进先出
?按照地址顺序维护简单分离存储：每个大小类的空闲链表包含大小相等的块，每个块的大小就是这个大小类中最大元素的大小。
（1）操作
如果链表非空：分配其中第一块的全部
如果链表为空：分配器向操作系统请求一个固定大小的额外存储器片，将这个片分成大小相等的块，并且连接起来成为新的空闲链表。
（2）优缺点
优点：时间快，开销小
缺点：容易造成内部、外部碎片其中每个大小类都是2的幂。这样，给定地址和块的大小，很容易计算出它的伙伴的地址，也就是说：一个块的地址和它的伙伴的地址只有一位不同。优点：快速检索，快速合并
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原文地址：http://www.cnblogs.com/20145205y/p/6195967.html
