操作系统第五次实验报告——内存管理

转载

mob604756f47778 2021-05-21 00:38:05

文章标签 操作系统内存管理 文章分类 运维

c语言实现最佳分配进程内存空间算法

0 个人信息

张樱姿
201821121038
计算1812

1 实验目的

通过编程进一步了解内存管理。

2 实验内容

在服务器上用Vim编写一个程序：仿真实现某个内存管理算法，测试给出结果，并对运行结果进行解释。

3 实验报告

　　3.1 记录内存空间使用情况

　　　使用链表记录内存空间使用情况。

 1 //每个进程分配到的内存块 2 typedef struct allocated_block{ 3     int pid;           //进程号 4     int size;          //进程分配到的内存块大小 5     int start_addr; //内存块起始地址 6     char process_name[NAME_LEN]; //进程名 7     struct allocated_block *next;       //指向下一个内存块的指针 8 }AB;    
 9 10 //进程分配内存块链表的首指针11 AB *allocated_block_head = NULL;

　　3.2 记录空闲分区

　　　同样也使用链表来记录空闲分区。

1 //每个空闲块2 typedef struct free_block_type{3     int size;            //空闲块大小4     int start_addr;   //空闲块起始地址5     struct free_block_type *next;   //指向下一个空闲块6 }FBT;7 8 //指向内存中空闲块链表的首指针9 FBT *free_block;

　　3.3 内存分配算法

　　　最佳分配算法（Best Fit Allocation）的原理是空闲分区列表按照大小排序，在分配时，查找一个合适的分区（分配n字节分区时，查找并使用不小于n的最小空间分区）；在释放时，查找并且合并临近的空闲分区（如果找到的话）。

 1 //执行分配内存 2 void do_allocate_mem(AB *ab){ 3     int request = ab->size; 4     FBT *tmp = free_block; 5     while(tmp != NULL){ 6         if(tmp->size >= request){ 7             //分配 8             ab->start_addr = tmp->start_addr; 9             int shengyu = tmp->size - request;10             tmp->size = shengyu;11             tmp->start_addr = tmp->start_addr + request;12         13             return ;14         }15         tmp = tmp->next;16     }17 }18 19 //分配内存模块20 int allocate_mem(AB *ab){21     FBT *fbt,*pre;22     int request_size=ab->size;23     fbt = pre = free_block;24     //尝试寻找可分配空闲25     int f = find_free_mem(request_size);26     if(f == -1){27         //不够分配28         printf("空闲内存不足,内存分配失败!\n");29         return -1;30     }else{31         if(f == 0){32             //需要内存紧缩才能分配33             memory_compact();34         }35         //执行分配36         do_allocate_mem(ab);37     }38     //重新排布空闲分区39     rearrange(ma_algorithm);40     return 1;41 } 
42 43 //最佳适应算法，空闲分区按大小从小到大排序44 void rearrange_BF(){45     if(free_block == NULL || free_block->next == NULL)46         return;47     FBT *t1,*t2,*head;48     head = free_block;49     //遍历整个空闲块列表，比较找到最小的一块空闲块50     for(t1 = head->next;t1;t1 = t1->next){51         for(t2 = head;t2 != t1;t2=t2->next){52             if(t2->size > t2->next->size){53                 int tmp = t2->start_addr;54                 t2->start_addr = t2->next->start_addr;55                 t2->next->start_addr = tmp;56 57                 tmp = t2->size;58                 t2->size = t2->next->size;59                 t2->next->size = tmp;60             }61         }62     }63 }

　　3.4 内存释放算法

 1 //释放链表节点 2 int dispose(AB *free_ab){ 3     AB *pre,*ab; 4     if(free_ab == allocated_block_head){ 5         //如果要释放第一个节点 6         allocated_block_head = allocated_block_head->next; 7         free(free_ab); 8         return 1; 9     }10     pre = allocated_block_head;11     ab = allocated_block_head->next;12     while(ab!=free_ab){13         pre = ab;14         ab = ab->next;15     }16     pre->next = ab->next;17     free(ab);18     return 2;19 }20 21 //更新分区表22 int free_mem(AB *ab){23     //将ab所表示的已分配区归还，并进行可能的合并24     int algorithm = ma_algorithm;25     FBT *fbt,*pre,*work;26     fbt = (FBT*)malloc(sizeof(FBT));27     if(!fbt) return -1;28     fbt->size = ab->size;29     fbt->start_addr = ab->start_addr;30 31     //插至末尾32     work = free_block;33     if(work == NULL){34         free_block = fbt;35         fbt->next == NULL;36     }else{37         while(work ->next != NULL){38             work = work->next;39         }40         fbt->next = work->next;41         work->next = fbt;42     }43     //按地址重新排布44     rearrange_BF();45 46     //合并可能分区;即若两空闲分区相连则合并47     pre = free_block;48     while(pre->next){49         work = pre->next;50         if(pre->start_addr + pre->size == work->start_addr ){51             pre->size = pre->size + work->size;52             pre->next = work->next;53             free(work);54             continue;55         }else{56             pre = pre->next;57         }58     }59     //按照当前算法排序60     rearrange(ma_algorithm);61     return 1;62 }63 64 //释放已分配的内存空间，删除描述该进程分配到的内存块的节点65 int kill_process(int pid){66     AB *ab;67     ab = find_process(pid);68     if(ab!=NULL){69         //释放ab所表示的分配表70         free_mem(ab);    
71         //释放ab数据结构节点72         dispose(ab);    
73         return 0;74     }else{75         return -1;76     }77 }

　　3.5 运行结果

　　　　3.5.1 产生测试数据

　　　　随机为3个进程分配、释放内存10次以上，即随机产生10组以上数据。

 1 int main(int argc, char const *argv[]){ 2     /* 3         sel1=0表示为某进程分配内存空间 
 4         sel1=1表示为释放某进程占用的内存空间 
 5     */  6     int sel1,sel2; 
 7     int total=0; //记录分配内存的次数  8     free_block = init_free_block(mem_size); //初始化空闲区 9     10     Prc prc[PROCESS_NUM];//存放要加载的进程11     init_program(prc,PROCESS_NUM);//对这几个程进程进行初始化 12     srand( (unsigned)time( NULL ) );  
13     14     for(int i=0;i<DATA_NUM;++i)15     {16         sel1=rand()%2;17         int count=0;18         //统计三个进程中有多少个进程已经分配内存 19         for(int j=0;j<PROCESS_NUM;++j){20             if(prc[j].pid!=-1)21                 count++;22         }23         //如果全部分配进程或者进程分配到达5次，那么就不能继续分配内存改为释放内存 24         if((count==PROCESS_NUM && sel1==0)||total==5)25             sel1=1;26         //如果全部未分配进程，那么就不能继续释放内存 27         if(count==0 && sel1==1)28             sel1=0;29         if(sel1==0)//为进程分配内存 30         {31             //随机找到一个未分配内存的进程 32             do{33                 sel2=rand()%PROCESS_NUM;34             }while(prc[sel2].pid!=-1);35             alloc_process(prc[sel2]);//分配内存空间 36             prc[sel2].pid=pid;//改变标记 37             total++;38             display_mem_usage();//显示 39         }40         else//释放进程占用的内存空间 41         {42             //随机找到一个可释放进程 43             do{44                 sel2=rand()%PROCESS_NUM;45             }while(prc[sel2].pid==-1);46             kill_process(prc[sel2].pid);//释放内存空间 47             prc[sel2].pid=-1;//改变标记 48             display_mem_usage();//显示 49         }50     }51 }