内存管理的主要功能

• 内存分配与回收：malloc函数申请内存；free函数释放内存

• 地址转换：将程序中的虚拟内存转换为内存中的物理内存

• 内存扩充：当内存不足时，使用虚拟内存技术或自动覆盖技术从逻辑上扩充内存

• 内存映射：将一个文件直接映射到内存中，这样可以通过内存指针读写内存的办法直接读取文件内容，速度更快

• 内存优化：调整内存分配策略和回收算法优化内存使用效率

• 内存安全：保证进程间使用内存互不干扰，避免恶意程序修改内存影响系统安全性。

什么是内存碎片

内部内存碎片：已经分配的内存里面未被使用的部分。例如：按2的幂次方分配，需要65字节内存，分配了128，就会产生63字节内部内存碎片。

外部内存碎片：未被分配且无法被使用，即，碎片太小不能满足任意进程的内存分配请求。

后果：

内存碎片会导致内存利用率下降，我们需要减少内存碎片。

内存管理方式

- 连续内存管理：为一个用户程序分配连续的内存空间，内存利用率一般不高。
- 非连续内存管理：运行一个程序使用不相邻的内存空间，更为灵活。

连续内存管理包括：块式管理、伙伴系统（Linux采用）算法等

• 块式管理，将内存分为几个固定大小的块，一个块供一个进程使用，造成极大的内存浪费，且极容易产生内、外部内存碎片。
• 伙伴系统算法，内存按2的幂次方划分，相邻的内存块划为一对伙伴。分配时，系统会尝试找到最合适的一块内存，如果内存太大则不断一分为二，直到大小合适。当两个相邻内存块都被释放时，又会合二为一。进而解决了外部内存碎片的问题。

非连续内存管理包括：段式管理、页式管理、段页式管理机制

• 段式管理：以段（一段连续的物理内存）的形式管理/分配内存。应用程序的虚拟地址空间被划分为大小不同的段，段是有实际意义的，每个段定义了一组逻辑信息，例如主程序段MAIN、子程序段X、数据段D及栈段S等
• 页式管理：把物理内存分为连续等长的物理页。应用程序的虚拟地址也分配连续等长的虚拟页。
• 段页式管理机制：先把物理内存分成若干段，每个段继续分为若干大小相等的连续页