【30天自制操作系统】 内存管理

Abstract: 30天自制操作系统》内存管理
Keywords: 《30天自制操作系统》,Macbook,内存管理

内存管理

对于一个系统来说,资源是最重要的,管理资源应该说就像计划你口袋里面的钱怎么花一样(不太准确。。但是重要性是相似的)。
首先是检查内存大小,BIOS应该是提供内存大小检查功能的,但是不同的BIOS查找内存大小的方式不同,所以我们应该以一种更为通用的方法进行,以获得更好的系统兼容性,而且现在的CPU都配有各种缓存,一级,二级,三级。。。先要禁止高速缓存,才能确保访问的变量全部在内存中,所以,先禁用缓存(设置CR0的某个标志位为指定值,本书还检查了一下机器是否有高速缓存,这个现在基本不用检查了,我还真就没见过386长什么样)。禁用掉高速缓存我们就要对内存挨个访问了,看看到底有没有这个位置,对0xaa55aa55的反转和比较再反转,我感觉没有什么具体意义,你可以改成任意的数字,如果访问的内存地址不存在,则返回记录到的最大的位置值,后面的程序是优化次功能程序,如果只为了检查内存的大小,完全可不用一个一个来,而是十个十个来或者一万个一万个来,只检查最后的几位就行,这个的速度会按照相应的倍数提升而准确度也会随之下降。如果要做内存健康检查就要一个一个来了。。。书中还有一个涉及到编译器的优化问题,这个会在后续的博客中详细介绍。。
接下来,检查完内存就要对内存分配进行管理了,这个应该是个很困难的问题,书中的方法有两种。
第一种:首先设置内存分配的最小单位,书中为4KB,把所有能用的字节都统计出来划分成4KB一段的好多个内存块,然后用一个字符数组来记录那些很忙,那些很闲,然后分配给需要的程序,这样的代价是每4K就需要8BIT的空间来标记这块的可用性(8/(4×1024)=1/512)所以代价是恒定的,不论多大内存N GB,都需要(N/512GB的内存来记录),这样的好处也是第二种方法的缺点就是不用做拼接,碎片问题容易解决。据说内存碎片是个很可怕的问题,尤其是对于长时间运行的服务器。。。
第二种:用一个数据结构记录所有内存的使用情况,这个数据结构内包含一个可用空间大小的记录,还有就是N个用于记录内存起始地址和可用大小的子结构数组了。。

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struct FREEINFO {
unsigned int addr, size;//起始地址,和大小
};

struct MEMMAN {
int frees, maxfrees, lostsize, losts; //这是内存的一些记录,包括可用空间,最大可用空间,释放失败大小,释放失败的次数
struct FREEINFO free[MEMMAN_FREES]; //具体的信息。。
};

第二种方法速度快,占用空间小,但是分配时产生的细小的内存空间没有被使用,和回收内存时的合并操作都相当麻烦。。所以有利有弊,当内存碎片过多,而系统回收算法不够强壮时有可能是灾难性的。。
至于设计系统时用什么样的内存管理方法,目前还没想好,总之,这是个很关键的问题。。会找一些资料,在后续的博文中陆续推出,欢迎收看

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