基于可重定位分区分配算法的内存管理的设计与实现

组号成绩计算机操作系统课程设计报告题目基于可重定位分区分配算法得内存管理得设计与实现专业：计算机科学与技术班级:学号+姓名:指导教师：20１6年１2月 2３日一．设计目得掌握内存得连续分配方式得各种分配算法二．设计内容基于可重定位分区分配算法得内存管理得设计与实现.本系统模拟操作系统内存分配算法得实现，实现可重定位分区分配算法，采用PCＢ定义结构体来表示一个进程，定义了进程得名称与大小,进程内存起始地址与进程状态.内存分区表采用空闲分区表得形式来模拟实现。

要求定义与算法相关得数据结构，如PCB、空闲分区;在使用可重定位分区分配算法时必须实现紧凑.三．设计原理可重定位分区分配算法与动态分区分配算法基本上相同，差别仅在于:在这种分配算法中,增加了紧凑功能。

通常，该算法不能找到一个足够大得空闲分区以满足用户需求时，如果所有得小得空闲分区得容量总与大于用户得要求，这就是便须对内存进行“紧凑”,将经过“紧凑”后所得到得大空闲分区分配给用户。

如果所有得小空闲分区得容量总与仍小于用户得要求，则返回分配失败信息四．详细设计及编码1.模块分析（1）分配模块这里采用首次适应(FＦ）算法.设用户请求得分区大小为u、sｉze，内存中空闲分区大小为ｍ、sｉzｅ，规定得不再切割得剩余空间大小为sizｅ。

空闲分区按地址递增得顺序排列;在分配内存时,从空闲分区表第一个表目开始顺序查找，如果m、ｓize≥u、size且ｍ、sｉze—ｕ、siｚe≤size,说明多余部分太小，不再分割,将整个分区分配给请求者;如果m、size≥u、size且m、size－u、siｚe>ｓizｅ，就从该空闲分区中按请求得大小划分出一块内存空间分配给用户,剩余得部分仍留在空闲分区表中;如果m、sｉze<u、ｓize则查找下一个空闲分区表项，直到找到一个足够大得空闲分区;如果没有找到一个足够大得内存空闲分区，但所有得小得空闲分区得容量总与大于用户得要求,就进行紧凑,将紧凑后得到得大得空闲分区按上述得方式分配给用户；但如果所有得小得空闲分区得容量总与仍不能满足用户需要，则分配失败.（2）内存回收模块进行内存回收操作时，先随机产生一个要回收得进程得进程号，把该进程从进程表中中删除,它所释放得空闲内存空间插入到空闲分区表；如果回收区与插入点得前一个空闲分区相邻,应将回收区与插入点得前一分区合并,修改前一个分区得大小；如果回收区与插入点得后一个空闲分区相邻，应将回收区与插入点得后一分区合并，回收区得首址作为新空闲分区得首址，大小为二者之与;如果回收区同时与插入点得前、后空闲分区相邻，应将三个分区合并,使用前一个分区得首址，取消后一个分区，大小为三者之与。

（3）紧凑模块将内存中所有作业进行移动,使她们全都相邻接,把原来分散得多个空闲小分区拼接成一个大分区。

2.流程图否否就是就是3.代码实现＃includｅ〈stdio、h〉＃inclｕdｅ<sｔdlｉb、h＞＃incｌude〈time、h〉＃inclｕde〈winｄows、h〉#ｄefｉｎｅ TURE 1#ｄefiｎe FAＬSE 0#define OK 1#ｄｅfｉne ERROＲ 0#deｆine INFEASIBＬE －1＃ｄｅfiｎe OＶERFLOW -2＃deｆinｅ SIZＥ 15/／/／／/／////／/／//／／/／/／/／////进程表//／/／/／／///／//int ppNｏ=1; ／/用于递增生成进程号int pLength=0；stｒｕct PCB{int pNo；//进程号(名）int pSｉze; /／进程大小iｎｔ pOｃcuｐｙ；// 实际占用得内存ﻩiｎt pＳｔartＡｄdr; // 进程起始地址int pＳtatｅ; //进程状态｝；strｕct PＣＢpList［200］;/////／/／/／/／//／／／/空闲分区表部分//／//／/／///////tｙpedef int Staｔus;typｅdef ｓtruct emptyNode｛//空闲分区结构体inｔａｒeａＳize； /／空闲分区大小ﻩｉnt aStａｒtＡddｒ；／／空闲分区始址struct emptyＮodｅ *ｎext；}ｅｍｐtｙＮｏｄe,＊LiｎｋＬｉst；inｔＬｉstDelｅte(struct ＰCB *pLｉst,int i)；//AAA/删除下标为i得进程void ｐSort(strucｔ PCB *pＬｉst）； //ＡAA／内存中得进程按始址递增排序voｉｄｐａct(LinkLｉst ＆L,sｔruct PＣB ＊pＬist）;//AＡA/紧凑 ,内存中进程移动，修改进程数据结构;空闲分区合并,修改空闲分区表数据结构vｏid ａmａlgaｍaｔe（LinkList &L)；/／ＡAA/回收后进行合并空闲分区ｖoiｄ recycle(LinkLiｓt &L，ｓｔｒｕct PCB ＊pＬist); //AAＡ/回收，从进程表中删除进程 ,把释放出得空间插入到空闲分区链表中ＳtatuｓＩnｉtLｉsｔ（LinｋList ＆L)；//１ＡＡA/构造一个新得有头节点得空链表LStaｔｕs ClearList(LinｋＬist &L)；/／2AＡA/将链表L重置为空表Stａtus ListＩnｓeｒｔ（ＬinkLｉｓt &L,LiｎｋＬist s1)；//AAA/＊***＊根据始址进行插入ｖｏｉd DｅlｅteＥlem（ＬiｎkList &Ｌ，inｔ aSｔartAddr）；//**＊＊＊删除线性表中始址值为ａStartＡddr得结点ｖoid PrｉntList(LinkLｉｓt L); //AAＡ/*＊*＊＊输出各结点得值voｉｄｃreaｔP（ｓｔruct PCＢ*p）; ／/ＡAA/初始化进程int sｅaｒcｈ(LinkList ＆L，inｔｐSiｚｅ）；／/AAＡ/检索分区表，返回合适分区得首址int add（LinkList ＆L)；/／AAA/返回空闲分区总与ｖoiｄ pListPrint（sｔruct PＣB ＊pList）; //AＡA/输出内存中空间占用情况void diｓtribute（LｉnｋＬist &L，stｒuct PCB ＊ｐｒoｃｅsｓ)；int ListＤｅｌｅｔｅ（ｓｔruct PCB *pLiｓt,int i)//ＡＡA/删除下标为i得进程{ｆor(;i＜ｐＬｅｎgth—1;ｉ＋+)｛ﻩﻩｐＬｉｓｔ[ｉ］＝ｐLiｓt［i+１］；｝ｐＬｅngｔｈ——;}//ListDeｌetevｏｉd pSort（sｔrucｔＰＣＢ＊pLｉｓt)｛ //AAA/内存中得进程按始址递增排序ﻩｉｎt i,j；ｓｔruct PＣB temp；for(ｉ=0；i〈ｐＬｅｎgth—1；i++)｛foｒ(ｊ=０;ｊ〈pLengtｈ-i-１；j＋+）｛ﻩﻩif（pLｉst［j]、pSｔaｒtAddr>pＬiｓt［ｊ＋1］、pＳtartAddr)｛ﻩﻩｔemp=pLisｔ[j];ﻩﻩﻩpLiｓｔ［ｊ］＝pＬiｓt[j+1]；ﻩpList[j+1]＝temｐ;ﻩﻩﻩ｝｝ﻩ}}／/AＡA/紧凑 ,内存中进程移动，修改进程数据结构；空闲分区合并，修改空闲分区表数据结构ｖｏid pact(LinkLisｔ＆L,strｕｃt PCＢ＊pLｉst){ｐrｉntf(”进行紧凑\n”）；ﻩ//１、进程移动，修改进程数据结构ﻩint ｉ；pＬist［0］、pＳtartAｄｄr=0; //第一个进程移到最上面fｏr(i＝0；i＜pＬength—1；i＋+)｛ﻩﻩｐＬist［i+1]、pStaｒｔAddr=pList［ｉ］、pStartＡddr+pLiｓt［ｉ］、ｐＯccu ｐｙ;}//２、空闲分区合并,修改空闲分区表数据结构LiｎkＬiｓｔp＝Ｌ-＞next，s;ﻩint ｓumEmpty=0；ﻩwｈile（p！=NUＬＬ）//求空闲区总与{ﻩﻩｓumEmpｔy+＝ｐ—>areaSize;ﻩp=p-〉neｘｔ;ﻩＣleaｒLｉst(L)； /／清空空闲分区表ｓ=(ＬinkList)malｌoc（ｓizeoｆ（eｍｐtｙNodｅ））；ｓ—>ａＳtaｒtＡddr=pＬist［pＬｅngｔh－１]、ｐSｔartAdｄr+ｐLｉst[pLeｎgt ｈ—1］、ｐOｃcｕpy；s-〉areaSｉｚe=sumEmｐty;ﻩLｉｓtInｓeｒｔ（L,s）；ﻩpｒiｎtf（”\n紧凑后得〉〉>〉＼n＂）；pＬiｓtPrｉnt(ｐLｉst);ﻩPｒinｔLiｓt（L）；｝void ａmaｌgamａte(LｉｎkＬist ＆L){//AAA/回收后进行合并空闲分区ＬinkＬist p=L-〉nｅxt,ｑ=p->next；ｗhilｅ(ｑ!=NUＬL）｛ﻩif（p—>aStaｒtAddｒ＋p－〉ａrｅaSize==q->aStａrtAddr)｛ﻩp—〉areaSizｅ+=ｑ-〉arｅaSｉze；ﻩﻩDeｌeｔｅElｅm（L，q—〉aSｔartAddr);／/删除被合并得结点ﻩq=p-〉ｎｅxt；}eｌse｛ｐ=q；ﻩﻩq=q->ｎext；ﻩﻩ｝｝//AAＡ/回收，从进程表中删除进程 ,把释放出得空间插入到空闲分区链表中ｖoiｄrecycle（LinkLiｓｔ＆L,sｔruｃt PＣB ＊pLisｔ）{int inｄex，deｌPＮo，delPSｉze，deｌPＯccupy，delPＳｔartAｄdr；ＬiｎkLｉst ｓ;sｒand（tiｍe(0））；indｅx=ｒand（)%pLength；dｅｌＰNo＝pList［ｉｎdｅx］、ｐNo；ｄelＰＳize=pLisｔ[index]、pSiｚe；dｅlPOccupy=pＬｉｓt［inｄex］、ｐOccupy;delPＳtarｔAddr=pＬisｔ[index］、pStarｔAｄdr;prｉｎｔf（"________＿＿＿___＿______＿____＿_＿____＿_＿_____＿＿＿_＿＿_______＿__＿＿＿___＿_＿_＿________＿＿__＂);pｒiｎｔｆ("回收内存进程 P%d: 始址:％d K 占用:％d KＢ＼n”,ｄelPNo，dｅlPＳtartAddr，deｌPOccupy)；ｐrinｔf（"\n回收后〉〉〉＞＼n＂）；LｉｓtDeletｅ（pLｉst，inｄex);／/pLｉｓtＰrｉｎｔ（pList)；s=（ＬｉnkList)maｌloc（sizｅoｆ(ｅmptｙNodｅ）)；ﻩs—>aｒeaSiｚe＝dｅlPOcｃuｐy;ｓ—＞ａSｔａｒtAddr=delPStaｒtAddr;ＬｉstIｎｓert(L，s);amalgamate(L）；pListＰrｉnt（ｐList）;/／输出内存中空间占用情况PｒintList（Ｌ)；｝///／////／/////／/／/／/////／/／//／////／////／/／/Staｔus IｎitList(LinkLisｔ＆Ｌ） //1AAA／构造一个新得有头节点得空链表L {ﻩLinｋLｉsｔ s;Ｌ=(LinkLiｓｔ)mａlloc（sizeoｆ(emptｙNｏde）)；／/生成新节点(头结点)if（!L） rｅtｕｒn ERROR; ／／申请内存失败s=(LiｎkＬisｔ)ｍａｌloｃ(sizｅoｆ(ｅmptyNodｅ）);ﻩｓ－＞ａreaSｉzｅ=９0０;ﻩs->aStａｒtAddr=０;Ｌ-〉nexｔ=s；//头节点得指针域指向第一个结点s-〉neｘt=NULＬ；ｒｅtｕrn ＯＫ;}/／IｎitLｉstSｔatuｓＣlearLiｓｔ(LiｎkList ＆L） //2AAA/将链表Ｌ重置为空表{ＬinkList p，r；ｐ=L-〉ｎext； r＝p—〉nｅxｔ；ﻩｗｈｉle（p！=NUＬL){frｅe（p）；ﻩif（ｒ==NULＬ）{ﻩﻩp=ＮUＬＬ；ﻩﻩ}elｓｅ｛ﻩﻩp=r;ﻩﻩ r=ｐ—〉ｎext；｝｝L－>ｎext=NULL；return OK；｝//CleａrLiｓt//AＡA/****＊根据始址进行插入Ｓtａtｕｓ ListＩｎseｒt（ＬｉnｋLiｓｔ &L，LｉｎkLiｓt ｓ1）{ﻩLinkList r=Ｌ，ｐ＝L—>next，s；//指针ｓ=(LinkLｉｓt）mａlloc(ｓizeof（empｔｙNode）)；ﻩs—〉ａreaＳize＝s1－＞ａｒｅａSｉｚe；s-＞aStａrtAｄdr=ｓ1—>aStarｔAｄｄr;ﻩiｆ（p==NULＬ）｛ﻩﻩL—〉nｅxt＝s；s—〉next=NULL;ﻩ｝ｅｌsｅ｛while（ｐ!=NULL）｛ﻩﻩ if（ｓ１—>aStartＡddr ＜p－>aStartＡｄdr)｛ﻩﻩｓ->next=r-＞next；ﻩr-〉neｘｔ＝s；ﻩﻩｂreak;｝ｒ=p;ﻩﻩp=p－>nexｔ; ／／后移ﻩ｝if(p==NUＬL）｛ﻩr-〉nｅxt=s;ﻩｓ->next=NULL；ﻩ｝}rｅtuｒn OＫ;｝//LisｔIｎsert2ｖoiｄＤｅleteElｅm(LｉnkLiｓt ＆L，ｉｎt aＳｔarｔAddr）//＊＊*＊*删除线性表中始址值为aStartＡddｒ得结点｛ﻩLinkＬisｔp＝L，ｑ；ﻩwhilｅ（p—＞next!=NULL）｛ﻩq=ｐ-＞ｎexｔ；ﻩﻩiｆ(q->aＳtａrｔＡddｒ==aＳtaｒtAddｒ)ﻩ｛ﻩp->next=ｑ—>nｅxt;fｒee（q）;ﻩ｝ﻩelｓeﻩp＝p—>ｎext;ﻩ｝｝//DｅlｅteＥlem///／/////／/／／/／/////////／///／///////////／///／/／/void PrintＬｉst(ＬｉnｋList Ｌ)//AAA/＊****输出各结点得值｛printf(”\n空闲分区情况: 始址＼t 大小\n”）；LinｋList p=L—〉nexｔ；ﻩwhｉle(p！＝NULL)ﻩ{printf（" ％d Ｋ\t%ｄ KB\n",ｐ-〉aStartＡｄd ｒ，p—>areａSｉzｅ）；ﻩﻩp=p—>nexｔ；ﻩ｝printf（＂＼n")；｝//ＰrｉnｔＬiｓtｖoiｄｃreatＰ(stｒuct PCB ＊p）{ ／/AAA/初始化进程iｎt size;ｓｒanｄ（time(NUＬL)）；size=raｎd（)%７＋１；ｓize＊＝１0；p->pNo＝pｐNo＋+；ｐ->ｐSiｚe=ｓiｚｅ；ﻩp－＞ｐOｃｃｕpy＝0；ﻩp—〉ｐＳtartAddr=0;ﻩp-〉pStａte=0；｝int search（ＬinkLiｓt &L,int pSｉｚe）{ //检索分区表，返回合适分区得首址ＬinkList p=Ｌ-〉nｅxt；whiｌe(p！=NUＬL){ﻩｉｆ(p—>ａｒeａＳiｚe>＝pSize){ﻩﻩreｔｕrn p—>aStaｒtAddr；｝ﻩp＝p-〉ｎext；｝return -1;//没有足够大得｝iｎｔ adｄ（LｉnkList ＆L){ //返回空闲分区总与LinkLｉst p=Ｌ—＞ｎeｘt；int sum=0;ﻩｗhile（ｐ！＝NULL）{suｍ+=p－>arｅａSｉze；p=p－>next;ﻩ}ﻩreturｎ sｕm；}voiｄpＬisｔＰrｉnt(stｒuct PCB *pLisｔ){／/ＡＡＡ/输出内存中空间占用情况ｐrｉntf（＂\n进程分配情况：进程＼t 始址\ｔ占用＼n”）;foｒ（ｉｎt i＝0；i＜ｐLengｔh;i＋+）{ﻩpｒintf(" P%d\ｔ％d K\t％d KＢ\n"，pList［i］、pＮo,pList［ｉ]、pＳtartAddｒ，pLｉsｔ[i]、pＯccupy)；ﻩ}｝vｏid ｄｉstribuｔｅ(LinｋLｉｓｔ＆L,strｕcｔＰCB *process)｛ﻩLｉｎkLiｓｔ p＝L-〉nｅxｔ；ﻩwhile(p!＝NULL)ﻩ{ﻩif（p—＞areaSize>=process->pSize)ﻩbreaｋ;ﻩﻩｐ=p—〉nｅxｔ;ﻩ｝ﻩｐriｎｔｆ（”％ｄ KB ＜%d KB”，prｏcess—＞pＳｉｚe,p->areａＳize)；ﻩiｆ(p—〉ａrｅaSｉze-ｐｒocess-＞pＳize〈＝ＳIZE）｛ﻩ//不用分割全部分配 (直接删除此空闲分区结点)process—〉pStaｒtAddr=p-＞ａＳtaｒtAdｄr; //进程始址变化ﻩprocｅss->pState=1; //进程状态ﻩpｒocess-＞pＯｃｃupy=ｐ—〉areaＳｉzｅ; //进程实际占用内存为改空闲分区得大小ﻩｐLｉｓt[ｐLeｎgth＋+]= ＊pｒｏｃｅｓs； //把进程加入进程列表prｉｎtｆ（" 且％d KB - %d KB = ％d KB 〈％d ＫＢ则整区分配＼n”，ﻩ p->areaSizｅ，pｒoｃess—＞ｐSize,p—＞ａreaSizｅ—pｒocesｓ-〉p Ｓｉze,ＳＩＺE)；ﻩｐＳort（pLiｓt);printf（＂\n分配后>〉>〉＼n”）；ﻩﻩpListPrint（pＬｉst）；／/输出内存中空间占用情况ﻩﻩDeleteＥlem（L，ｐ－>aSｔａrｔAddr）；}else{//分割分配ｐrocesｓ—>pStartＡddr=p-＞ａStartAddｒ； //进程始址变化ﻩproceｓs－>pSｔaｔe=1； //进程状态ﻩprｏcesｓ－〉pOcｃupｙ=ｐrｏceｓs->pＳｉze；／/进程实际占用内存为该进程得大小ﻩﻩｐLisｔ［ｐＬength++］= *ｐrocess；／/把进程加入进程列表ﻩprｉntf(＂且％d ＫB - ％d KB ＝ %d KB > %d KB 则划分分配\n”,ﻩﻩ p-〉arｅａSize,process－〉pSize,p->areａSize—pｒｏcesｓ－>pSｉz ｅ，SIZＥ);ﻩﻩpSort（ｐLisｔ)；／/进程排序ﻩprinｔｆ（”\n分配后>＞＞>＼ｎ”)；ﻩpListＰrint（pLｉsｔ);//输出内存中空间占用情况ﻩ／／pact（L,pLiｓt)；p—〉ａStａrtAdｄｒ+=proｃess—>pSize；／/空闲分区始址变化ｐ—〉aｒｅaSizｅ—＝prｏcess－〉ｐＯccupy；//空闲分区大小变化}｝inｔｍａin()｛ﻩ／/0、创建一个进程，参数随机数方式产生ﻩstruct PCB p；ﻩ inｔｉ,nｕm,dele，k，stAｄdr，flａｇ;ﻩ LinｋＬisｔ s，L；ﻩｐｒinｔf（”*＊＊＊**＊＊*＊*＊*＊*＊*＊***＊＊＊＊*＊＊*＊*＊可重定位分区分配*＊＊＊*＊＊＊*＊＊＊＊＊＊＊*＊**＊*＊＊＊＊＊***＊*"）;if（!InitＬiｓt(L））//初始化空闲分区表ﻩprｉntf（＂创建表失败\n＂);while(1）｛ﻩsｒaｎd（time（0）)；ﻩflａｇ＝ｒaｎｄ()%１００＋1；iｆ(flａg％２==0){ｃreatP（＆ｐ)；//初始化进程ｐrintf(＂__＿__＿______＿____________＿_____＿_＿＿__________＿_____＿＿＿____＿＿___＿_________＿_＿____"）;ﻩﻩpriｎtf(”待装入作业：%ｄＳize = ％d KB＼n＂，p、pNo,ｐ、pSｉze)；//1、请求分配 size//2、检索空闲分区表（首次适应FF）ﻩPrintList(Ｌ);ｓtＡdｄr=seａrch（L，p、pSize）；//得到足够大得分区得始址,没有则返回—１if(sｔＡdｄｒ==-1){//没有足够大得分区ﻩif(adｄ(L）>＝p、pSiｚe)｛//空闲区总与足够大ﻩﻩprintf（＂没有足够大得空闲分区但空闲总与足够大\n")；ﻩﻩ//紧凑ﻩpａct（Ｌ,pList);ﻩ //按动态分区方式分配ﻩdisｔribuｔe（L,＆p);ﻩ／/ｐact(L，pLisｔ）；//紧凑ﻩﻩ}ｅlｓｅ{ //空闲区总与不足ﻩprｉntf（＂分配失败\ｎ\n");ﻩﻩ}}eｌsｅ｛//有足够大得dｉsｔribute（L,＆p）；ﻩﻩＰｒiｎtList（L)；ﻩﻩ／／pａｃt（Ｌ,ｐList)；//紧凑ﻩ}ﻩ}ｅlse｛／/回收ﻩﻩﻩif(ｐLeｎgth〉0）{ﻩｒeｃycle(L，pＬiｓt);//pact(Ｌ,pＬiｓｔ）；／/紧凑｝ｅlse｛ﻩprｉntf（＂无可回收内存! ”）；ﻩ}}systｅm(＂pａｕｓe”);｝//whiｌereturn 0；｝4.结果及其相关分析图4、１分析：作业1大小为２0KB。