存储的基本管理需求
重定位
重定位(Relocation)：需要解决可执行文件中地址（指令和数据）和内存地址的对应。
一般有两种比较常见的重定位方式：
- 静态重定位(static relocation)：当程序被装入内存时，一次性实现逻辑地址到物理地址的转换，以后不再转换。
- 缺乏保护，可能会被其他程序非法访问
- 运行时无法再次定位：无法移动、对换
- 动态重定位(Dynamic Relocation)：在程序运行过程中要访问内存时再进行地址变换
- 需要硬件支持
- 需要OS参与
重定位是一个比较有意思的话题，在操作系统和计算机组成原理，甚至编译原理、汇编原理都会提到。简单地说，就是把我们代码中数据和指令的相对地址重新定位到实际内存地址，后面也会涉及到。
保护
即：未经许可，进程不能访问其他进程的内存位置（范围保护）
不过，在编译时不可能检查绝对地址，只能在运行时检查。
原因很简单，因为编译的时候我们拿不到实际的绝对地址，只有在实际运行的时候才会有，一般编译是得到机器代码，链接是得到逻辑地址，装入的时候才会确定实际的物理地址。
共享
即：允许多个进程访问同一内存区域(代码、数据)
举一个很简单的例子，绝大多数OS都有的剪贴板。当你复制了一份内容，你可以粘贴到微信，也可以粘贴到WPS甚至任何可以读取它的进程。
逻辑组织
逻辑组织可以看成是一种线性组织，一般是程序员自己为了模块化编程的需要组织起来的，所以称之为“逻辑”组织。有以下几个特点
- 有一些模块可以修改，有些不能(类似int和const int)
- 不同模块提供的保护不同（类似private和protected）
- 进程之间共享模块（类似公共的函数/数据区）
- 分段存储有助于逻辑组织（比如常见的代码段、数据段等）
物理组织
物理组织的话至少就有两个层次：主存和辅存。之前学习过组原的朋友都知道，主存一般指的内存，而辅存指的是外存。
如果OS的物理组织不好，程序、数据可用内存不足，搞不好就会卡死，甚至蓝屏。
对于后端程序员来说由于内存不可见，编程的时候粗心可能就会导致服务器内存泄漏，最后宕机。
内存划分
固定分区
等大分区：
内存被切成一个个相同大小的块
- 程序太大，无合适分区（一份米饭男生不够吃）
- 内存利用率不高（同样一份米饭女生吃不完）
- 内碎片问题严重（每个分区利用不全，产生内部碎片）
不等分区：
小程序放入小分区，减少内碎片；大程序放入大分区，避免无法分配。
在算法实现上变得更加复杂，需要选择合适的放置算法。此外，还有一些遗留问题：
- 活动进程的数目受限于系统
- 大量小进程无法有效利用空间
动态分区
按需分配，整体上提高了利用率
- 根据程序的运行的情况动态分区，每段内存按照程序需求的
- 分区与分区之间的外碎片的数量很多，虽然每一个占用空间不多，浪费也不少
→这时候就有了压缩技术，把已分配的分区向一个方向移动，将外碎片压缩。为了提高效率，还可以在分区的起始和截止地方存储分区的信息
然后，让我们来了解一下动态分区的放置算法
- 最佳适配算法
时间效率低下，由于要维护地址空间链表（B+树），每次放置之后由于需要再次排序导致复杂度高。并且由于像41KB这种不好分配的内存，可能会导致碎片更碎。
- 首次适配算法
每次从头开始寻找第一个足够大的分区，前端重复搜索，后端空闲较多 - 循环首次适配算法
每次从上次放置位置往后扫描第一个满足的内存分区，最大的分区容易被分割，需要压缩来获得新的大分区。
4. 最坏适应算法(worst-fit)：找到最大的空闲分区
基本不留下小空闲分区，但较大的空闲分区不被保留。
5. 快速适应算法(quick-fit)：为常用长度的空闲区建立单独的空闲区链表
可快速找到所需的空闲区，但是归还时合并复杂
看一个例子
如图所示，我们此时需要16M的内存，first-fit从上往下找到第一个满足的分区（指向22M的分区），best-fit找到最接近的分区（指向中间18M分区），而next-fit找到上次分配指针之后的第一个满足的分区（指向36M分区）。
还有一种基于伙伴系统的分区算法，简单了解即可
重定位
- 程序加载后实际（绝对）内存地址才确定
- 进程可能占据不同分区，即执行期间有不同绝对内存地址
首先了解一下几个概念，学过汇编的应该都知道
- 逻辑地址：与当前数据分配到的物理内存地址无关的访问地址
- 相对地址：表示为相对某个已知点的地址
- 物理或绝对地址：主存中的绝对地址或实际位置
- 地址映射：将用户程序中的逻辑地址转换为运行时由机器直接寻址的物理地址。
重定位图示如下
这里的重定位就像是组原的基址变址寻址。图中有一个基址寄存器，记录了开始地址，还有界限寄存器记录了结束地址。当进程加载或换入时设置寄存器值，程序传入相对地址，OS通过“基址+相对地址=绝对地址”计算出实际地址同界限寄存器值比较，如果越界就发生中断，反之去内存找数据。
