操作系统如何处理虚拟地址空间中的碎片

Question

据我所知，分页系统确实消除了物理地址空间中的外部碎片，但是虚拟地址空间中的碎片又如何呢？

Answer 1

在现代操作系统中，每个进程都使用虚拟地址空间（内核具有自己的专用虚拟范围），这意味着与整个操作系统相比，其需求要低得多。 虚拟地址空间通常足够大（在x86上每个进程2-3 GB，在x64机器上多个TB（Windows上为8）），因此分段不像操作系统范围的物理地址空间那样大。 仍然可能出现此问题，特别是对于x86或其他32位体系结构上长时间运行且占用内存的应用程序。 为此，OS提供了机制，例如以堆代码的形式。 应用程序通常在启动时保留一个或多个内存范围作为堆，并在以后从那里分配所需的内存块（例如malloc）。 有各种各样的实现以不同的方式处理堆的碎片。 Windows提供了一种特殊的低碎片堆实现，如果需要的话，可以使用它。 其他所有内容通常取决于应用程序或其库。

Answer 2

让我在您的声明中加上限定词。 当内核是可分页的时，分页系统几乎消除了物理地址空间中的碎片。

在某些系统上，用户模式页表本身是可分页的。 在其他位置，它们是不可分页的物理位置。 然后，您将获得碎片。

虚拟地址空间中的碎片易于在堆分配中发生。 堆管理器的挑战是在最小化碎片的同时管理空间。