内存堆管理器的设计与实现

Windows核心编程-内存管理

使用虚拟内存

虚拟内存，最适合用来管理大型对象或结构数组。内存映射文件，最适合用来管理大型数据流（通常来自文件）以及在单个计算机上运行的多个进程之间共享数据。内存堆栈，最适合用来管理大量的小对象。
使用虚拟内存－VirtualAlloc
通过调用Vi r t u a l A l l o c函数，可以在进程的地址空间中保留一个区域： LPVOID VirtualAlloc(
内存管理

当一个进程中的线程试图将数据写入一个共享内存块时，系统就会进行干预，并执行下列操作步骤：

1) 系统查找R A M中的一个空闲内存页面。注意，当该模块初次被映射到进程的地址空间时，该空闲页面将被页文件中已分配的页面之一所映射。当该模块初次被映射时，由于系统要分配所有可能需要的页文件，因此这一步不可能运行失败。 2) 系统将试图被修改的页面内容拷贝到第一步中找到的页面。该空闲页面将被赋予PA G E _ R E A D W R I T E或 PA G E _ E X E C U T E _ R E A D W R I T E保护属性。原始页面的保护属性和数据不发生任何变化。 3) 然后系统更新进程的页面表，使得被访问的虚拟地址被转换成新的R A M页面。
使用虚拟内存－提交

始终设法进行物理存储器的提交。每次调用Vi r t u a l A l l o c函数的时候，不要查看物理存储器是否已经映射到地址空间区域的一个部分，而是让你的程序设法进行内存的提交。系统首先查看内存是否已经被提交，如果已经提交，那么就不要提交更多的物理存储器。这种方法最容易操作，但是它的缺点是每次改变C E L L D ATA结构时要多进行一次函数的调用，这会使程序运行得比较慢。使用Vi r t u a l Q u e r y函数确定物理存储器是否已经提交给包含C E L L D ATA结构的地址空间。如果已经提交了，那么就不要进行任何别的操作。如果尚未提交，则可以调用Vi r t u a l A l l o c函数以便提交内存。这种方法实际上比第一种方法差，它既会增加代码的长度，又会降低程序运行的速度（因为增加了对Vi r t u a l A l l o c函数的调用）。

rust底层原理

Rust底层原理解析Rust是一种系统级编程语言，旨在提供安全性、并发性和性能。

为了实现这些目标，Rust在底层原理上采用了一些独特的设计和实现方式。

本文将详细解释与Rust底层原理相关的基本原理。

1. 内存管理Rust的内存管理是其最重要的特性之一。

它使用了一种称为“所有权（ownership）”的概念来管理内存。

在Rust中，每个值都有一个唯一的拥有者，只有拥有者才能使用和释放这个值。

当值被传递给其他变量或函数时，所有权会转移给新的拥有者。

这种方式避免了内存泄漏和悬挂指针的问题。

此外，Rust还使用了一种称为“借用（borrowing）”的机制来实现对值的临时访问。

借用规则确保了在同一时间内，对值进行读取和写入的操作是安全的。

借用检查器（borrow checker）是Rust编译器的一部分，用于静态分析代码，以确保借用规则的正确性。

2. 生命周期Rust的生命周期（lifetimes）是与所有权和借用概念紧密相关的概念。

生命周期描述了值在内存中存在的时间范围。

Rust编译器使用生命周期注解来确定引用的有效范围，并在编译时进行验证。

生命周期注解的语法类似于泛型参数，用来指定引用的生命周期。

Rust编译器基于生命周期注解来推断引用的有效范围，以确保引用不会超出其所引用的值的生命周期。

这种方式避免了悬挂引用和野指针的问题。

3. 并发性Rust在底层原理上支持并发性。

它使用了一种称为“线程安全（thread-safety）”的概念来确保多个线程能够安全地访问共享数据。

Rust的并发性是通过使用“所有权”和“借用”机制来实现的。

由于每个值都有唯一的拥有者和临时访问者，Rust可以在编译时检查并发访问的正确性。

此外，Rust还提供了一些原语和库，如互斥锁和条件变量，来支持更复杂的并发模式。

4. 零成本抽象Rust采用“零成本抽象（zero-cost abstractions）”的设计原则，即在高级语言抽象和低级语言性能之间找到一个平衡点。

操作系统原理第5章存储管理

• ⑶最佳适应算法
• 最佳适应算法的空闲链是按空闲区从小到大顺序排列。为进程选择分区时总是寻找其大小最接近进程所要求的存储区域。所谓“最佳”是指每次为进程分配内存时，总是把能满足要求、又是最小的空闲分区分配给进程，避免“大材小用”。
• 因为每次分配后所切割下来的剩余部分总是最小的，这样将加速碎片的形成。
• ①如果被回收空闲分区没有空闲伙伴分区，那么保留该分区为一个独立的空闲分区，否则执行②；
• ②合并回收分区及其伙伴分区，从而得到一个尺寸（2I+1）更大的回收空闲分区，转移到①；
一个伙伴系统内存分配与回收的例子
• 伙伴系统克服了固定分区和动态分区存储管理技术的缺陷。但是伙伴系统存在一个问题，即内存空间需要不断地进行分裂和合并，频繁的伙伴分区合并操作会浪费很多时间。
• ③内存分配原则，以页帧为单位来分配内存，将进程若干个逻辑上连续的页面装入若干个离散的页帧中，由页表提供进程的页号到存储空间帧号的映射。
5.2.4伙伴系统
• 其实现原理如下： • 一个伙伴系统内存的用户可用空间为2U。进程申请存储空间时，
系统总是为其分配大小为2I的一个空闲分区。其中S≤I≤U，2S是系统允许的最小分区尺寸。在实际操作系统中，最小分区尺寸一般为212。 • 如果进程申请的存储空间大小为K，且2I-1<K≤2I，则将整个2I大小的分区分配给该进程；否则，该分区被分割成两个大小相等的伙伴分区，大小为2I-1；再判断K是否满足条件：2I-2<K≤2I-1，若满足条件，则将两个伙伴中的任何一个分配给该进程。否则，将其中一个伙伴又分成两个大小相等的伙伴分区；此过程一直继续进行，直到产生的分区满足条件I-J≥S并2I-J-1<K≤2I-J，将2I-J大小的分区分配给该进程；当I-J-1<S时，系统不再分割成两个大小相等的伙伴分区，将 2S大小的分区分配给该进程。 • 当进程执行完毕，释放一个尺寸为2I的分区时，系统用下面的算法回收该分区。

2022年系统架构设计师考试案例分析真题解析

系统架构设计师案例分析真题解析2022年11月系统构设计师下午题试题一(共 25 分) ：阅读以下关于软件架构设计与评估的叙述，在答题纸上回答问题 1 和问题 2。

【说明】某电子商务公司拟升级其会员与促销管理系统，向用户提供个性化服务，提高用户的粘性。

在项目立项之初，公司领导层一致认为本次升级的主要目标是提升会员管理方式的灵活性，由于当前用户规模不大，业务也相对简单，系统性能方面不做过多考虑，新系统除了保持现有的四级固定会员制度外，还需要根据用户的消费金额、偏好、重复性等相关特征动态调整商品的折扣力度，并支持在特定的活动周期内主动筛选与活动主题高度相关的用户集合，提供个性化的打折促销活动。

在需求分析与架构设计阶段，公司提出的需求和质量属性描述如下：(a)管理员能够在页面上灵活设置折扣力度规则和促销活动逻辑，设置后即可生效；(b)系统应该具备完整的安全防护措施，支持对恶意攻击行为进行检测与报警；(c)在正常负载情况下，系统应在 0.3 秒内对用户的界面操作请求进行响应；(d)用户名是系统唯一标识，要求以字母开头，由数字和字母组合而成，长度不少于 6 个字符。

(e)在正常负载情况下，用户支付商品费用后在 3 秒内确认订单支付信息；(f)系统主站点电力中断后，应在 5 秒内将请求重定向到备用站点；(g)系统支持横向存储扩展，要求在 2 人天内完成所有的扩展与测试工作；(h)系统宕机后，需要在 10 秒内感知错误，并自动启动热备份系统；(i)系统需要内置接口函数，支持开发团队进行功能调试与系统诊断；(j)系统需要为所有的用户操作行为进行详细记录，便于后期查阅与审计；(k)支持对系统的外观进行调整和配置，调整工作需要在 4 人天内完成。

在对系统需求、质量属性描述和架构特性进行分析的基础上，系统架构师给出了两种候选的架构设计方案，公司目前正在组织相关专家对系统架构进行评估。

【问题 1】(12 分)在架构评估过程中，质量属性效用树 (utility tree)是对系统质量属性进行识别和优先级排序的重要工具。

堆栈技术的原理和应用

堆栈技术的原理和应用什么是堆栈技术堆栈（Stack）是一种基于后入先出（Last-In-First-Out，LIFO）的数据结构，它可以用来存储和管理数据。

堆栈技术在计算机科学领域被广泛应用，包括操作系统、编程语言和网络等方面。

堆栈技术的原理在堆栈技术中，数据是按照先进后出的顺序被存储和检索的。

堆栈有两个基本操作：入栈（Push）和出栈（Pop）。

•入栈（Push）操作将数据放入堆栈的顶部，也就是最后一个元素的上方。

此时，数据成为新的堆栈顶部。

•出栈（Pop）操作将堆栈顶部的数据移除，并返回该数据。

此时，堆栈顶部被更新为上一个元素。

堆栈操作可以用指针或索引来实现。

当指针指向堆栈的顶部时，可以通过修改指针的位置来执行入栈和出栈操作。

堆栈技术的应用堆栈技术在计算机科学中有多种应用，下面列举了几个常见的应用场景。

1.函数调用：堆栈被用于保存函数调用的上下文信息。

每当一个函数被调用，相关的参数和返回地址等信息都会被压入堆栈。

当函数调用结束后，这些信息会被弹出堆栈，返回到调用点。

2.表达式求值：堆栈可以用于求解数学表达式，包括中缀表达式和后缀表达式。

在中缀表达式求值过程中，运算符和操作数会被依次压入堆栈，直到出现优先级更高的运算符或遇到右括号。

而在后缀表达式求值过程中，每当遇到一个操作数，都可以通过堆栈来存储和管理。

3.内存管理：堆栈技术在内存管理中起到重要的作用。

每当一个函数被调用，其本地变量、临时变量和返回值等数据会被存储在堆栈中。

这样可以方便地分配和释放内存空间，同时确保函数调用的独立性。

4.操作系统：堆栈技术在操作系统中被广泛应用，用于管理程序的执行和系统资源的调度。

操作系统会使用堆栈来维护进程的执行状态，包括程序计数器、寄存器和其他上下文信息。

5.编程语言：许多编程语言都支持堆栈数据结构，例如C语言中的函数调用堆栈、Java语言中的方法调用堆栈和Python语言中的运行时堆栈。

这些堆栈可以用于管理函数调用、异常处理和递归等操作。

仓库库存管理系统

仓库库存管理系统
库存管理的目的是合理控制仓库库存，从而最大限度地发挥仓库的作用，提
高企业的经济效益
仓库库存管理系统
1 所以具体体现在以下几个方面
2 首先，通过尽早了解和掌握库存状况，可以及时处理仓库的库存过剩和短缺问题，保证其高效运转
3
其次，保证仓库的最低库存，使企业的销售流程能够顺利进行，在不出现库存不足的情况下，使库存产品的数量达到最低，避免资金积压
2 系统可行性分析
2 系统可行性分析
2.1 所建议系统的说明
仓库库存信息管理系统主要是给用户实现一个将各种管理和服务功能集成起来的仓库库存管理系统就显得十分必要，可以使采集输入代替手工输入减少了失误率，使产品信息能快速录入到数据库中，减少了原材料的浪费和成品的丢失，为企业把生产和销售整合在一起。仓库库存信息管理系统主要是给用户实现一个将各种管理和服务功能集成起来的仓库库存管理系统就显得十分必要，可以使采集输入代替手工输入减少了失误率，使产品信息能快速录入到数据库中，减少了原材料的浪费和成品的丢失，为企业把生产和销售整合在一起
2 系统可行性分析
2.2.3市场预测
2 系统可行性分析
随着市场环境不断变化，
传统的仓储管理模式和业务模式已经无法满足客户的需求因此，创新管理模式和业务模式的应用将成为企业在市场中获得优势的关键通过数字化技术的应用与升级，以带动业务模式升级，强化横向流程协同，推动价值实现的能力，才能在瞬息万变的市场中立于不败之地随着市场需求的不断增长和技术的不断升级，仓储管理系统的市场前景将越来越广阔
仓库库存管理系统
最重要的是解决库存过大或过小带来的问题，帮助企业加强仓库管理，进一步提高企业管
理水平

rtthread设计与实现

rtthread设计与实现RT-Thread 是一个开源的实时操作系统（RTOS），它主要适用于嵌入式系统开发。

RT-Thread 具有高度可定制性，并且提供了丰富的中间件组件，例如TCP/IP 网络堆栈、文件系统、GUI 图形界面等。

RT-Thread 的设计和实现主要包括以下几个部分：1、内核：RT-Thread 的内核基于组件化的设计思想，提供了一个可配置的核心框架。

核心组件包括：(1)RT-Thread Scheduler：这是RT-Thread 的核心调度器，负责任务管理和调度。

(2)RT-Thread Timer：定时器管理，用于实现延迟操作和定时任务。

(3)RT-Thread Mailbox：用于实现任务间的通信和同步。

(4)RT-Thread Message Queue：消息队列，用于任务间的数据传输。

(5)RT-Thread Memory Pool：内存池管理，用于动态内存分配和管理。

2、组件：RT-Thread 提供了一系列中间件组件，例如：(1)RT-Thread Networking：TCP/IP 网络协议栈，支持各种网络接口和协议。

(2)RT-Thread File System：支持多种文件系统，例如Fat 文件系统、ext2/3 文件系统等。

(3)RT-Thread GUI：支持多种图形界面，例如Qt、MiniGUI 等。

(4)RT-Thread Device Driver：设备驱动框架，用于支持各种硬件设备的驱动程序开发。

3、工具链：RT-Thread 提供了一套完整的工具链，包括编译器、调试器、烧录器等。

同时，RT-Thread 支持多种编程语言，例如C/C++、Python 等。

4、应用编程接口（API）：RT-Thread 提供了一套简单易用的API，使得开发者可以方便地使用RT-Thread 的各种功能。

例如，通过RT-Thread 的API 可以创建任务、管理任务、管理内存、管理网络连接等。

存储管理_17667

空块管理——位示图
管理（续1）
0 0 1 0/1 0/1 0/1 0/1 31 0/1
7
…… 空闲块数
空块管理——位示图
……
管理（续2）
内存的分配与回收计算一个作业所需要的总块数N 查位示图，看看是否还有N个空闲块如果有足够的空闲块，则页表长度设为N，可填入PCB中；申请页表区，把页表始址填入PCB 依次分配N个空闲块，将块号和页号填入页表修改位示图
0K 15K
15K 48K 98K
38K
48K
空
已分配区表
始址长度标志
68K
80K 85K 98K 110K 120K
0K
38K 68K 110K 80K 85K
15K
10K 12K 10K 5K 13K
J1
J2 J3 J4 J5 J6
可变分区存储管理方案（续2）

内存回收当某一块归还后，前后空间合并，修改内存空闲块表

存储管理的任务（续10）

地址转换为了保证 CPU执行指令时可正确访问存储单元，需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，这一过程称为地址映射
原因: 当程序装入内存时 , 操作系统要为该程序分配一个合适的内存空间，由于程序的逻辑地址与分配到内存物理地址不一致, 而CPU执行指令时，是按物理地址进行的，所以要进行地址转换
存储分配：如果有一个空闲区，则分配给进程
多个等待队列分区4 单个等待队列分区4
分区3
分区3
分区2 分区1 操作系统
分区2 分区1 操作系统
固定分区（续）
内存管理：设置内存分配表

(软考嵌入式系统设计师)之存储管理复习笔记

嵌入式系统设计师考试复习笔记之存储管理篇引言2007年下半年通过了嵌入式系统设计师的考试，一大堆的复习资料都不知道扔那里好，卖掉又有点可惜，送人又没人要。

与其让当时的复习笔记沉沦书架底部，还不如整理一下让大家评论评论。

2008年11月的考试也快到了，如果能帮到有需要的人，那我真是乐坏了。

看看06和07年的题目，在存储管理方面的题目蛮多的，应该是一个重要考点。

无论是概念、理论、分析和计算都相当容易出题。

在我当时的复习笔记中这方面算最多了。

这里就先拿这个点说说吧，其他的以后有时间再写了。

1、存储器系统的层次架构计算机系统的存储器被组织城一个金字塔的层次结构。

自上而下为：CPU内部寄存器、芯片内部高速缓存(cache)、芯片外部高速缓存(SRAM、SDRAM、DRAM)、主存储器(FLASH、EEPROM)、外部存储器(磁盘、光盘、CF卡、SD卡)和远程二级存储器(分布式文件系统、WEB服务器)，6个层次的结构。

上述设备从上而下，依次速度更慢、容量更大、访问频率更小，造价更便宜。

2、高速缓存(cache)工作原理（参照教程126页，博客画不了图）：主要利用了程序的局部性特点。

地址映象是指把主存地址空间映象到cache的地址空间。

地址变换是指当程序或数据已经装入到cache后，在实际运行过程中，把主存地址如何编程cache空间的地址。

常用的地址映象和地址变换的方式有：（教程127页）直接映象和变换：速度快，造价低，但有局限性，不能充分利用cache的好处。

组相联地址映象和变换：速度稍慢但是命中率高。

全相联地址映象和变换：可以任意映射。

常用的cache替换算法：轮转法和随机替换算法。

高速缓存的分类：统一cache和独立的数据/指令cache写通cache和写回cache读操作分配cache和写操作分配cache3、存储管理单元（MMU）MMU在CPU和物理内存之间进行地址转换，将地址从逻辑空间映射到物理空间，这个过程称为内存映射。

堆的名词解释

堆的名词解释堆，在我们的生活中随处可见，可以是由物体堆叠而成的一座山，也可以是由物品堆积而成的一摞书。

然而，在计算机科学领域里，堆又有着特定的含义和用途。

本文将从计算机的角度上解释堆的含义、用途及其相关概念。

一、堆的定义和概念在计算机科学中，堆（Heap）是一种特殊的数据结构，用于动态地存储和管理数据。

它通常是一个动态分配的内存空间，用于存储各种数据类型的对象，如整数、浮点数、字符串、对象等。

与栈不同，堆是由程序员自己管理的，需要手动分配和释放内存。

二、堆的用途在计算机编程中，堆的主要用途是存储和管理动态分配的数据。

它常常用于以下场景：1. 动态内存分配：堆可以根据程序的需要动态地分配内存空间，从而灵活地管理和使用内存资源。

2. 数据结构实现：堆可以作为其他高级数据结构的基础，如树、图等。

通过堆，我们可以更高效地实现各种数据结构操作，如查找、插入、删除等。

3. 程序运行时状态存储：堆可以用于存储程序在运行过程中需要保留和操作的数据，如动态数组、对象等。

三、堆的特点堆具有以下几个特点：1. 动态分配：堆是动态分配的内存空间，程序员可以根据需要分配和释放内存，灵活地管理数据和资源。

2. 随机访问：堆中的数据可以根据地址进行随机访问，而不需要遵循严格的顺序。

3. 存储复杂结构：堆不仅可以存储简单的数据类型，还可以存储复杂的数据结构，如对象、链表等。

4. 独立分配：堆的分配和释放不会影响其他数据区域的使用，相互独立。

四、堆的操作和实现在编程中，我们通过以下几个操作来管理堆的数据：1. 分配内存：使用动态内存分配函数（如malloc、new）来在堆上分配一块指定大小的内存空间。

2. 释放内存：使用内存释放函数（如free、delete）来释放之前分配的内存空间，避免内存泄漏。

3. 增加元素：向堆中添加新的元素，可以根据特定的算法来维护堆的结构和特性。

4. 删除元素：从堆中移除某个元素，同样需要经过特定的算法来维护堆的特性。

uboot malloc解析

UBOOT Malloc解析UBOOT是一个开源的嵌入式系统引导加载程序，广泛应用于各类嵌入式设备中，如路由器、电视盒子、手机等。

在UBOOT中，malloc函数是用来动态分配内存的，我们今天就来解析一下UBOOT中的malloc函数。

1. Malloc函数的作用malloc函数在UBOOT中的作用是用来动态分配内存空间，它能够在程序运行时根据需要动态地分配内存。

这对于嵌入式系统来说是非常重要的，因为在嵌入式系统中，内存资源通常是非常有限的，需要合理地分配和管理内存。

2. Malloc函数的实现原理UBOOT中的malloc函数是基于堆内存管理来实现的。

堆内存是指程序在运行过程中动态分配的内存，它是存放数据的一块区域，通常是在程序运行时从系统中申请并释放的，而不是在程序编译时就分配好的。

malloc函数的实现原理主要包括以下几个步骤：- 遍历空闲内存链表，查找合适大小的空闲内存块。

- 如果找到了合适大小的空闲内存块，则将其分配给申请者，并将空闲内存块链表进行调整。

- 如果没有找到合适大小的空闲内存块，则向系统申请更多的内存空间，并将其分配给申请者。

3. Malloc函数的使用注意事项在使用malloc函数时，我们需要注意以下几个问题：- 内存泄漏：使用完malloc分配的内存后，一定要及时使用free函数将其释放，否则会导致内存泄漏。

- 内存碎片：频繁地分配和释放内存会导致内存碎片问题，可以通过内存池等方式来解决。

- 内存对齐：在一些嵌入式系统中，由于硬件对内存的要求，需要进行内存对齐操作。

4. Malloc函数的优化为了提高malloc函数的性能和效率，可以进行一些优化操作，如：- 使用内存池来减少内存碎片问题，提高内存分配的效率。

- 使用边界标记法来防止越界访问内存，提高内存的安全性。

- 实现线程安全的malloc函数，适应多线程环境下的内存分配需求。

总结：在嵌入式系统开发中，malloc函数是一个非常重要的函数，它的实现原理和使用方法对系统的性能和稳定性有着重要的影响。

一种Linux多线程应用下内存池的设计与实现

一种Linux多线程应用下内存池的设计与实现一种Linux多线程应用下内存池的设计与实现摘要：对内存池中内存块获取、分配机制、内存块大小、内存释放，以及在多线程环境下的安全处理等细节进行了研究，保证了在多线程环境下能够快速同时采用一种基于数组的链表机制，改进内存池中内存块的查找算法，将其时间复杂度稳定在O(1)，避免了传统内存池中请求的线程数目过多时，引发的获取内存块性能下降的问题。

同时在内部设置管理线程，动态增加或删除空闲的内存块。

实验结果表明，改进后的内存池与传统的内存分配方式相比消耗更小，效率更好。

关键词：内存池；内存块查找算法；Linux；多线程动态内存管理非常耗时，对效率影响很大，然而在实际的编程应用中，却不可避免地经常要用到堆中的内存。

但是通过Malloc函数或New等进行的内存分配存在先天缺陷：(1)利用默认的内存管理函数在堆上分配和释放内存需要花费很多时间；(2)随着时间的推移，堆上会形成许多内存碎片，在应用程序进行内存申请操作将受到更大的影响，导致应用程序的运行越来越慢[1-3]。

当应用程序需要对固定大小的对象经常性地申请内存时，常会采用内存池（Memory Pool）技术来提高内存管理效率。

经典的内存池做法是一次性分配大量大小相同的小块内存，通过该技术可以极大地加快内存分配/释放过程。

内存池技术通过批量申请内存，降低了内存申请次数，从而使操作节省了时间。

在减少了内存碎片产生的同时，对性能的提升有显著的帮助。

综上，内存池有其巨大的优势，但是原有的内存池也存在一定的缺陷。

在多线程场合下应用时，每个新产生的线程如何在O(1)时间内获取内存块，如何保证其安全有效性，以及如何管理内存块的数量方面存在一定的不足的，本文对此进行研究，并给出一种新的解决方案。

1内存池制作原理以及工作流程本内存池基于多线程环境，需要考虑到多线程下数据的安全，以及快速获取内存块等条件。

在获取内存块索引号时，采用加锁的方式，虽然会耗费一定的时间,但是运行安全得到了保障。

JVM堆内存（heap）详解

JVM堆内存（heap）详解Java 堆内存管理是影响性能的主要因素之⼀。

堆内存溢出是 Java项⽬⾮常常见的故障，在解决该问题之前，必须先了解下 Java 堆内存是怎么⼯作的。

先看下JAVA堆内存是如何划分的，如图：1. JVM内存划分为堆内存和⾮堆内存，堆内存分为年轻代（Young Generation）、⽼年代（Old Generation），⾮堆内存就⼀个永久代（Permanent Generation）。

2. 年轻代⼜分为Eden（⽣成区）和 Survivor（⽣存区）。

Survivor区由FromSpace和ToSpace组成。

Eden区占⼤容量，Survivor两个区占⼩容量，默认⽐例是8:1:1。

3. 堆内存⽤途：存放的是对象，垃圾收集器就是收集这些对象，然后根据GC算法回收。

4. ⾮堆内存⽤途：永久代，也称为⽅法区，存储程序运⾏时长期存活的对象，⽐如类的元数据、⽅法、常量、属性等。

在JDK1.8版本废弃了永久代，替代的是元空间（MetaSpace），元空间与永久代上类似，都是⽅法区的实现，他们最⼤区别是：元空间并不在JVM中，⽽是使⽤本地内存。

元空间有两个参数：MetaspaceSize：初始化元空间⼤⼩，控制发⽣GC阈值。

MaxMetaspaceSize：限制元空间⼤⼩上限，防⽌异常占⽤过多物理内存。

为什么移除永久代？移除永久代原因：为融合HotSpot JVM与JRockit VM（新JVM技术）⽽做出的改变，因为JRockit没有永久代。

有了元空间就不再会出现永久代OOM问题了分代概念新⽣成的对象⾸先放到年轻代Eden区，当Eden空间满了，触发Minor GC，存活下来的对象移动到 Survivor0区，Survivor0区满后触发执⾏Minor GC，Survivor0区存活对象移动到Survivor1区，这样保证了⼀段时间内总有⼀个survivor区为空。

经过多次Minor GC仍然存活的对象移动到⽼年代。

高性能队列Fqueue的设计和使用实践

生产者（Producer）
负责向队列中添加元素，支持并发访问。
消费者（Consumer）
负责从队列中取出元素，支持并发访问。
关键技术选型
无锁化设计
采用无锁化设计避免锁竞争，提高并发性能。
原子操作
通过原子操作实现线程安全，避免多线程下的数据竞争问题。
内存管理
采用内存池技术减少内存分配和释放的开销，提高性能。
统中。
丰富的功能选项
02
支持多种队列操作和功能选项，满足不同场景下的需求。
良好的文档和社区支持
03
提供详细的文档和活跃的社区支持，帮助开发者解决使用过程
中的问题。
04 fqueue使用实践
使用场景分析
异步处理任务
fqueue适用于需要异步处理大量任务的场景，如日志处理、消息队列等。通过将任务放入队列，可以实现任务的异步处理，提高系统的吞吐量和响应速度。
2
fqueue的核心思想是采用无锁化设计，通过精细化的内存管理和多线程并发控制，实现高性能的消息处理。
3
fqueue支持多种部署方式，可以独立部署，也可以与其他系统集成，提供灵活的使用方式。
设计目标和原则
设计目标
fqueue的设计目标是提供一个高性能、低延迟、高吞吐的消息队列解决方案，满足高并发场景下的需求。
优化策略
针对fqueue的性能瓶颈，可以采取多种优化策略。例如，优化队列的数据结构、减少锁竞争、使用无锁队列等，可以提高fqueue的性能和并发能力。
性能测试工具
为了对fqueue进行性能测试，可以使用一些性能测试工具，如JMH（Java Microbenchmark Harness）等。这些工具可以帮助我们准确地测量fqueue的性能指标，为优化提供数据支持。

操作系统内核的设计与实现

操作系统内核的设计与实现操作系统是计算机系统的核心组件之一，它负责管理计算机的硬件和软件资源，为用户和应用程序提供服务。

操作系统内核是操作系统的最底层部分，负责直接操作硬件设备、管理计算机的资源以及运行用户程序等功能。

本文将详细介绍操作系统内核的设计与实现。

一、操作系统内核的设计1. 内核的架构操作系统内核的架构通常采用宏内核或微内核的设计。

宏内核将操作系统的各个组件集成在一个单一的内核中，具有高性能和高效率的特点；微内核将操作系统的核心功能模块化，通过进程间通信进行各个模块的交互，具有良好的可扩展性和可维护性。

2. 内核的功能操作系统内核的功能包括处理器管理、内存管理、设备管理、文件系统管理、进程管理等。

处理器管理负责处理器的分配和调度，以及处理中断和异常；内存管理负责虚拟内存的管理，包括内存的分配和释放、内存的映射和保护等；设备管理负责设备的驱动和控制，包括设备的初始化、读写操作等；文件系统管理负责文件的存储和管理，包括文件的创建和删除、文件的读写等；进程管理负责进程的创建和销毁，以及进程的调度和通信等。

3. 内核的接口操作系统内核通过系统调用和中断处理程序提供对外的接口。

系统调用是用户程序与内核之间的接口，用户程序可以通过系统调用向内核请求服务；中断处理程序是处理中断和异常的接口，当发生中断或异常时，处理器会调用相应的中断处理程序进行处理。

二、操作系统内核的实现1. 内核的编程语言操作系统内核的实现可以使用汇编语言或高级语言。

汇编语言可以直接操作硬件设备，但代码量大且难以维护；高级语言可以提高代码的可读性和可维护性，但对硬件设备的操作需要通过底层的接口进行封装。

2. 内核的启动操作系统内核的启动由引导程序完成，引导程序位于计算机系统的固定引导扇区上。

引导程序首先加载内核的镜像文件到内存，然后跳转到内核的入口地址开始执行。

3. 内核的初始化操作系统内核在启动后需要进行一系列的初始化工作，包括硬件设备的初始化、内存分配器的初始化、进程调度器的初始化等。

深入理解Android内核设计思想读书随笔

《深入理解Android内核设计思想》读书随笔目录一、内容概要 (1)二、Android内核概述 (2)三、深入理解Android内核设计思想 (4)四、Android内核主要组件及其设计思想 (6)4.1 系统架构与关键组件 (7)4.2 内存管理设计思想 (9)4.3 进程管理设计思想 (10)4.4 系统安全与权限管理设计思想 (12)五、Android内核优化与性能提升方法 (14)5.1 内核性能优化策略 (16)5.2 性能提升实践案例 (18)六、Android内核开发实践与技术探讨 (19)6.1 内核开发基础概念与技能 (21)6.2 内核开发技术难点解析 (22)6.3 内核调试与测试技术探讨 (24)七、Android内核的未来发展趋势与挑战 (26)一、内容概要《深入理解Android内核设计思想》是一本深入探讨Android系统内核设计理念的书籍。

在阅读这本书的过程中，我收获颇丰，对于Android内核的认识有了更深的理解。

这本书主要围绕Android内核的设计理念、架构、实现机制等方面展开。

第一章：Android系统概述。

这一章主要介绍了Android系统的起源、发展历程以及它在移动设备上的普及原因。

也介绍了Android 系统的基本架构和组成部分，为后续深入讨论内核设计思想打下了基础。

第二章：Android内核设计思想。

这一章详细阐述了Android内核的设计理念，包括其模块化设计、可扩展性、性能优化等方面的思想。

通过阅读这一章，我对Android内核的设计思想有了更深入的理解。

第三章：Android内核架构。

这一章详细介绍了Android内核的架构，包括内存管理、进程管理、电源管理等方面的内容。

通过对内核架构的深入了解，可以更好地理解Android系统的运行机制和性能优化。

第四章至第六章：分别介绍了Android的硬件抽象层、系统服务和应用框架等高级主题。

这些章节详细解释了Android系统如何与硬件交互、如何提供基本的系统服务以及应用程序如何在框架内运行。

操作系统习题答案整理

内存1通常情况下,在下列存储管理方式中，（)支持多道程序设计、管理最简单，但存储碎片多；( )使内存碎片尽可能少，而且使内存利用率最高。

Ⅰ．段式;Ⅱ.页式；Ⅲ．段页式；Ⅳ．固定分区；Ⅴ.可变分区ﻩ正确答案：Ⅳ；Ⅰ２为使虚存系统有效地发挥其预期的作用,所运行的程序应具有的特性是( ）。

正确答案：该程序应具有较好的局部性（Ｌocaｌity) ﻭ3提高内存利用率主要是通过内存分配功能实现的，内存分配的基本任务是为每道程序(）。

使每道程序能在不受干扰的环境下运行，主要是通过( ）功能实现的。

Ⅰ.分配内存;Ⅱ．内存保护;Ⅲ.地址映射;Ⅳ.对换;Ⅴ.内存扩充;Ⅵ.逻辑地址到物理地址的变换；Ⅶ.内存到外存间交换;Ⅷ.允许用户程序的地址空间大于内存空间。

正确答案: Ⅰ;Ⅱﻭ4适合多道程序运行的存储管理中,存储保护是ﻩ正确答案:为了防止各道作业相互干扰ﻭ5下面哪种内存管理方法有利于程序的动态链接( )？正确答案：分段存储管理6在请求分页系统的页表增加了若干项，其中状态位供（）参考。

ﻩ正确答案：程序访问7从下面关于请求分段存储管理的叙述中,选出一条正确的叙述（)。

ﻩﻩ正确答案：分段的尺寸受内存空间的限制,但作业总的尺寸不受内存空间的限制ﻩ8虚拟存储器的特征是基于（）。

ﻩ正确答案：局部性原理ﻩﻭ９实现虚拟存储器最关键的技术是(）。

ﻩ正确答案：请求调页（段）ﻩ10“抖动”现象的发生是由（)引起的。

ﻩ正确答案：置换算法选择不当11在请求分页系统的页表增加了若干项，其中修改位供( ）参考。

ﻩﻩﻩ正确答案: 换出页面ﻩ12 虚拟存储器是ﻩ正确答案：程序访问比内存更大的地址空间１3测得某个请求调页的计算机系统部分状态数据为:CPＵ利用率20％,用于对换空间的硬盘的利用率９7.７%,其他设备的利用率5％。

由此断定系统出现异常。

此种情况下（)能提高CPU的利用率。

ﻩ正确答案：减少运行的进程数14在请求调页系统中，若逻辑地址中的页号超过页表控制寄存器中的页表长度，则会引起（）。

golang 实现原理

golang 实现原理Golang 实现原理什么是 Golang？Golang 是一种编程语言，也被称为 Go。

它由 Google 开发并在2009 年首次发布。

Golang 是一门静态类型、并发支持、垃圾回收的编程语言，旨在提供简洁、直观和高效的代码编写方式。

Golang 的运行原理Golang 的实现原理是基于编译和垃圾回收的技术。

编译原理Golang 是一门编译型语言，意味着代码在运行之前需要先进行编译。

Golang 的编译器会将源代码转换为机器码，使得程序可以直接在计算机上执行。

编译过程主要分为以下几个步骤：1.词法分析：将源代码分解为词法单元，如标识符、关键字、运算符等。

2.语法分析：将词法单元组织成抽象语法树，以确定代码的结构和意义。

3.语义分析：分析抽象语法树，检查语义错误和类型匹配等问题。

4.中间代码生成：将抽象语法树转换为中间代码，通常是一种类似于汇编语言的表示形式。

5.优化：对中间代码进行优化，以提高程序的性能和效率。

6.目标代码生成：将优化后的中间代码转换为机器码，生成可执行文件。

垃圾回收原理Golang 使用了自动垃圾回收（Garbage Collection）来管理内存。

垃圾回收是一种自动化的内存管理技术，通过检测不再使用的内存对象并释放它们，减轻了程序员手动管理内存的负担。

Golang 的垃圾回收器采用了标记清除算法。

在垃圾回收过程中，首先从根对象（全局变量、活动函数的栈帧）开始，递归地标记所有可达对象。

然后对堆上的未标记对象进行清除，释放它们所占用的内存空间。

Golang 的垃圾回收器还实现了写屏障技术，以减少内存扫描的开销。

写屏障会在程序进行写操作时，将写操作涉及到的对象标记为可达，避免了对整个堆的遍历。

Golang 并发原理Golang 的并发原理基于Goroutine和信道。

GoroutineGoroutine 是 Golang 中的轻量级线程，可以在程序中同时执行多个函数。

VxWorks内存管理

VxWorks内存管理一、嵌入式系统对内存管理的要求（1）快速性嵌入式操作系统的实时性要求内存分配过程要尽可能快。

因此不宜采用通用操作系统中完善但复杂的内存分配策略，一般没有段页式虚存管理机制，而是采用简单、快速的内存分配方案。

根据对实时性要求程度的不同，分配方案也有所不同。

VxWorks系统采用简单的“首次适应，立即聚合”方法。

（2）可靠性为保证嵌入式操作系统可靠性，内存分配的请求必须得满足，分配失败可能会导致灾难性后果。

嵌入式操作系统应用于各种各样的场合中，在有些情况下，对可靠性要求极高。

在一些可靠性要求很高的嵌入式操作系统中，甚至不支持动态内存分配，只支持静态内存分配，所有的内存在系统启动时已分配好。

（3）高效性内存分配要尽可能地减少浪费，并且要降低内存管理的开销。

不可能为了保证满足所有的内存分配请求而将内存配置得无限大。

一方面，潜入式系统对成本的要求使得内存在其中只是一种很有限的资源；另一方面，即使不考虑成本的因素，系统有限的空间和有限的板面积决定了可配置的内存容量是有限的。

实时嵌入式系统开发者通常需要根据系统的要求在RTOS提供的内存管理之上实现特定的内存管理。

二、静态分配与动态分配静态分配是指在编译或链接时将程序所需的内存空间分配好，采用这种分配方案的程序段，其大小一般在编译时就能确定；而动态分配是指系统运行时根据需要动态地分配内存。

一般的嵌入式系统都支持静态分配，因为像中断向量表、操作系统映像这类的程序段，其程序大小在编译和链接时是可以确定的。

而是否支持动态分配主要基于两个方面的考虑：首先是实时性和可靠性的要求，其次是成本的要求。

对于实时性和可靠性要求极高的系统（硬实时系统），不允许延时或者分配失败，必须采用静态分配方案，也就是在程序编译时所需要的内存都已经分配好了。

例如火星探测器上的嵌入式系统就必须采用静态分配的方案，在这样的应用场合，成本不是优先考虑的对象，实时性和可靠性才是必须保证的。

新一代垃圾回收器ZGC设计与实现

10.2 Shenandoah 垃圾回收策略
10.1概述
10.3 Shenandoah 垃圾回收算法
10.3 Shenandoah垃圾回收算法
10.3.1正常回收算法 10.3.2遍历回收算法
作者介绍
同名作者介绍
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精彩摘录
4.1.1并发垃圾回收算法概述 4.1.2 ZGC并发算法的设计
4.2并发处理
4.2.1并发处理概述 4.2.2 ZGC并发处理算法 4.2.3 ZGC并发处理算法演示
5.1垃圾回收的实现
5.2垃圾回收算法演示
5.1垃圾回收的实现
5.1.1初始标记 5.1.2并发标记 5.1.3再标记和非强根并行标记 5.1.4非强引用并发标记和引用并发处理 5.1.5重置转移集 5.1.6回收无效的页面 5.1.7选择待回收的页面 5.1.8初始化待转移集合的转移表 5.1.9初始转移
6.1 Xlog简介 6.2测试用例设计
6.3 ZGC初始化信息
6.4垃圾回收触发信息
6.5垃圾回收过程中每一步的信息
6.6统计信息
6.6统计信息
6.6.1垃圾回收器信息 6.6.2竞争信息 6.6.3同步等待信息 6.6.4内存信息 6.6.5垃圾回收步骤信息 6.6.6子阶段信息 6.6.7线程信息
学习JVM中对象布局
9.4调试ZGC
9.4.1启动GDB 9.4.2对象分配 9.4.3触发垃圾回收 9.4.4初始标记 9.4.5并发标记 9.4.6初始转移 9.4.7并发转移 9.4.8重定位
9.5使用HSDB学习JVM中对象布局
9.5.1 C++对象布局原理 9.5.2 Java对象布局原理 9.5.3用HSDB分析Java对象布局