일정한 시간 작업으로 영리한 메모리 관리?

고정 크기 블록과 관련된 두 가지 기본 메모리 할당 작업을 수행 할 수있는 메모리 세그먼트 (필요한 경우 파일과 같이 크기가 커지거나 줄어들 수 있음)를 고려해 보겠습니다.

• 하나의 블록 할당
• 더 이상 사용되지 않는 이전에 할당 된 블록을 해제합니다.

또한 필요에 따라 메모리 관리 시스템은 현재 할당 된 블록을 이동할 수 없습니다. 인덱스 / 주소는 변경되지 않아야합니다.

가장 순진한 메모리 관리 알고리즘은 글로벌 카운터 (초기 값 0)를 증가시키고 새 값을 다음 할당을위한 주소로 사용합니다. 그러나 할당 된 블록이 몇 개만 남아 있으면 세그먼트를 단축 할 수 없습니다.

더 나은 접근 방법 : 카운터를 유지하되 할당 해제 된 블록 목록 (일관된 시간에 수행 할 수있는 목록)을 유지하고 비어 있지 않은 한 새 할당의 소스로 사용하십시오.

다음은? 메모리 세그먼트를 가능한 한 짧게 유지하는 일정한 시간 할당 및 할당 해제의 제약으로 수행 할 수있는 영리한 것이 있습니까?

(목표는 가장 작은 주소로 현재 할당되지 않은 블록을 추적하는 것이 될 수 있지만, 일정한 시간에 실현 가능하지 않은 것 같습니다 ...)

고정 크기 블록을 사용하면 설명 한 것은 무료 목록 입니다. 이것은 다음과 같은 트위스트를 갖는 매우 일반적인 기술입니다. 사용 가능한 블록 목록은 사용 가능한 블록 자체에 저장됩니다. C 코드에서는 다음과 같습니다.

static void *alloc_ptr = START_OF_BIG_SEGMENT;
static void *free_list_head = NULL;

static void *
allocate(void)
{
    void *x;

    if (free_list_head == NULL) {
        x = alloc_ptr;
        alloc_ptr = (char *)alloc_ptr + SIZE_OF_BLOCK;
    } else {
        x = free_list_head;
        free_list_head = *(void **)free_list_head;
    }
    return x;
}

static void
release(void *x)
{
    *(void **)x = free_list_head;
    free_list_head = x;
}

할당 된 모든 블록의 크기가 동일하고 크기가 포인터 크기의 배수이므로 정렬이 유지되는 한 잘 작동합니다. 할당 및 할당 해제는 일정 시간 (즉, 메모리 액세스 및 기본 추가와 같이 일정한 시간)입니다. 최신 컴퓨터에서 메모리 액세스에는 캐시 미스 및 가상 메모리가 포함될 수 있으므로 디스크 액세스가 가능하므로 "일정한 시간" 꽤 클 수 있습니다). 메모리 오버 헤드가 없습니다 (블록 당 추가 포인터 또는 이와 유사한 것 없음; 할당 된 블록이 연속적 임). 또한 할당 포인터는 한 번에 많은 블록을 할당해야하는 경우에만 주어진 지점에 도달합니다. 할당이 사용 가능 목록을 선호하므로 현재 포인터 아래의 공간이 클럭이 가득 찬 경우에만 할당 포인터가 증가합니다. 그런 의미에서, 기술.

감소빈 블록은 빈 목록을 따라야 확실하게 식별 될 수 있기 때문에 릴리스 후의 할당 포인터는 더 복잡 할 수 있습니다. 가능할 때 큰 세그먼트 크기를 줄이는 것이 중요하다면 더 많은 오버 헤드와 함께 대체 기술을 사용할 수 있습니다. 할당 된 두 블록 사이에 "구멍"을 넣습니다. 구멍은 메모리 순서로 이중 연결 목록과 함께 연결됩니다. 구멍의 시작 위치와 메모리에서 구멍의 시작 위치를 알고 있으면 구멍 크기를 찾을 수 있도록 구멍에 대한 데이터 형식이 필요합니다. 그런 다음 블록을 해제하면 다음 구멍과 이전 구멍과 병합하여 모든 구멍의 순서가 지정된 목록을 다시 작성 (일정 시간)하는 구멍을 작성합니다. 오버 헤드는 할당 된 블록 당 약 2 개의 포인터 크기 워드입니다. 그러나 그 가격으로 "최종 홀"의 발생, 즉 큰 세그먼트 크기를 줄일 수있는 기회를 확실하게 감지 할 수 있습니다.

가능한 많은 변형이 있습니다. 좋은 입문서는 Wilson 등의 Dynamic Storage Allocation : A Survey and Critical Review 입니다.

이 답변은 일반적인 메모리 관리 기술에 관한 것입니다. 모든 블록의 크기가 같고 정렬 된 경우에 대한 질문이 누락되었습니다.

알아야 할 기본 전략은 first-fit, next-fit, best-fit 및 buddy system 입니다. 내가 가르친 과정에 대해 짧은 요약을 한 번 썼다 . 나는 거기에 상당히 철저한 조사 를 지적한다 .

실제로 이러한 기본 전략의 다양한 수정 사항을 볼 수 있습니다. 그러나 이것들 중 어느 것도 실제로 일정한 시간이 아닙니다! 제한된 양의 메모리를 사용하는 동안 최악의 경우에는 가능하지 않다고 생각합니다.

상각 분석 및 특히 ​​동적 배열을 살펴볼 수 있습니다 . 모든 단계에서 일정한 시간 안에 작업이 실제로 수행되지 않더라도 장기적으로는 실제로 작동하는 것처럼 보입니다.