操作系统内存分配与回收实验报告.docx

1、操作系统内存分配与回收实验报告 西 安 邮 电 大 学 （计算机学院）课内实验报告实验名称： 内存分配与回收 专业名称： 计算机科学与技术班 级： 计科1503 * *学号（8位）： * *实验日期： 2016年5月23日-2016年6月6日一. 实验目的及实验环境1.实验目的掌握内存分配FF，BF，WF策略及实现的思路；掌握内存回收过程及实现思路；实现内存的申请、释放的管理程序，调试运行，总结程序设计中出现的问题并找出原因，写出实验报告。2.实验环境 （1）硬件 CPU：I7-6500 内存：8G 显示器：笔记本显示器 硬盘空间：1TB （2）软件 虚拟机名称及版本：Vmware 操作系统名

2、称及版本：Ubuntu Kylin 16.04 编译器：gcc二. 实验内容1、实验前准备工作阅读参考资料，掌握操作系统内存管理的过程，并熟悉FF，BF，WF内存分配策略以及内存回收策略。2、实验内容 根据下发ppt内容，内存分配与回收程序要求完成如下功能，具体详细设计要求见ppt。1 -Set memory size (default=1024)/设置内存大小2 - Select memory allocation algorithm/选择内存分配算法FF、BF、WF3 - New process/创建新进程，分配内存4 - Terminate a process/终止进程，回收内存5 -

3、Display memory usage/显示内存当前使用情况0 Exit/程序退出三方案设计 1功能模块图及解释2核心数据结构及解释struct free_block_type /空闲块 int size; int start_addr; struct free_block_type *next;struct allocated_block /已分配的内存块 int pid; int size; int start_addr; char process_namePROCESS_NAME_LEN; struct allocated_block *next;；1.Set memory size

4、(default=1024):这个模块是用来设置内存大小的，从键盘获取一个数字，并将它赋值给内存大小；若没有设置，则默认内存的大小为1024。2.Set_algorithm：这个模块是用来设置分配算法的，共有三种算法：首次循环适配算法、最好适配算法、最差适配算法。从键盘输入一种算法前的序号，根据算法点用不同的函数对内存进行分配；3.New_process:此模块是用来创建进程的。从键盘输入进程号，调用fork（）创建进程并为其分配一定大小的内存，若分配成功，则将其连接到已分配链表中，否则分配失败；4.Kill_process:此模块是用来杀死进程的。从键盘输入一个进程号，先调用find_pro

5、cess（）函数进行查找，若找到，则调用kill（）函数将其杀死并释放内存空间。5.Display_mem_usage:此模块是用来显示内存的使用情况的。将每个进程的内存使用情况显示出来，包括起始地址和内存大小；6.Do_exit:这个模块是用来结束程序的，直接调用exit()实现。3主要算法流程图及解释算法调用图 四测试数据及运行结果1正常测试数据（3组）及运行结果；2非正常测试数据（2组）及运行结果。五总结1实验过程中遇到的问题及解决办法； 实验过程中不会实现最佳适应算法，然后通过网上查阅别人的算法，自己研究，解决了这个问题。2对设计及调试过程的心得体会。这次实验让我充分了解了内存管理的机

6、制，进一步加深了对计算机的了解，对于以后系统的研究学习计算机起到了至关重要的作用。六附录：源代码（电子版）#include #include #include /*常量定义*/#define PROCESS_NAME_LEN 32 /*进程名长度*/#define MIN_SLICE 10 /*最小碎片的大小*/#define DEFAULT_MEM_SIZE 1024 /*内存大小*/#define DEFAULT_MEM_START 0 /*起始位置*/* 内存分配算法 */#define MA_FF 1#define MA_BF 2#define MA_WF 3/*描述每一个空闲块的数据

7、结构*/struct free_block_type int size; int start_addr; struct free_block_type *next;/*每个进程分配到的内存块的描述*/struct allocated_block int pid; int size; int start_addr; char process_namePROCESS_NAME_LEN; struct allocated_block *next;/*指向内存中空闲块链表的首指针*/struct free_block_type *free_block;/*进程分配内存块链表的首指针*/struct a

8、llocated_block *allocated_block_head = NULL;int mem_size=DEFAULT_MEM_SIZE; /*内存大小*/int ma_algorithm = MA_FF; /*当前分配算法*/static int pid = 0; /*初始pid*/int flag = 0; /*设置内存大小标志,防止重复设置*/void display_menu();void do_exit();struct free_block_type *init_free_block(int mem_size);void set_mem_size();void set_a

9、lgorithm();void new_process();void kill_process();void display_mem_usage();void rearrange(int choice);void abc();void rearrage_BF();void rearrage_WF();main() char choice; pid=0; free_block = init_free_block(mem_size); /初始化空闲区 display_menu(); while(1) printf(Please choice: ); fflush(stdin); choice=ge

10、tchar(); /获取用户输入 switch(choice) case 1: set_mem_size(); /设置内存大小break; case 2: set_algorithm();/设置算法flag=1;break; case 3: new_process();/创建新进程flag=1; break; case 4: kill_process();/删除进程flag=1; break; case 5: display_mem_usage();/显示内存使用flag=1; break; case 0:do_exit();/释放链表并退出exit(0); default: break; c

11、hoice=getchar(); /紧缩处理void free_memory_rearrage(int memory_reduce_size,int allocated_size) struct free_block_type *p1,*p2; struct allocated_block *a1,*a2; if(memory_reduce_size!=0) /分配完还有小块空间 p1=free_block; p2=p1-next; p1-start_addr=0; p1-size=memory_reduce_size; p1-next=NULL; mem_size=memory_reduce

12、_size; / else p2=free_block; free_block=NULL; mem_size=0; while(p2!=NULL)/释放节点 p1=p2; p2=p2-next; free(p1); /allocated_block 重新修改链接 a1=(struct allocated_block *)malloc(sizeof(struct allocated_block); a1-pid=pid; a1-size=allocated_size; a1-start_addr=memory_reduce_size; /已申请的开始地址，从memory_reduce_size开

13、始 sprintf(a1-process_name, PROCESS-%02d, pid); a1-next=allocated_block_head; a2=allocated_block_head; allocated_block_head=a1; while(a2!=NULL) a2-start_addr=a1-start_addr+a1-size; a1=a2; a2=a2-next; int allocate_mem(struct allocated_block *ab) struct free_block_type *fbt, *pre; int request_size=ab-s

14、ize; /int memory_count;/计算剩余分区总内存大小 fbt = pre = free_block; while(pre!=NULL)&(request_sizepre-size)/遍历查找匹配空白区 /memory_count+=pre-size; fbt=pre; pre=pre-next; if(!pre) /pre=pre-next结尾 if(mem_size=request_size)/*memory_count*/ if(mem_size=request_size+MIN_SLICE) free_memory_rearrage(mem_size-request_s

15、ize,request_size); /采用紧缩技术 else free_memory_rearrage(0,mem_size); /采用紧缩技术,空间全部分配 return 0;/全部重定位,不返回上级 else return -1;/分配失败! else /内存能满足 request_sizesize if(pre-size-request_size)MIN_SLICE)/找到可满足空闲分区且分配后剩余空间足够大，则分割 pre-size=pre-size-request_size; ab-start_addr=pre-start_addr+pre-size; else/找到可满足空闲分区

16、且但分配后剩余空间比较小，则一起分配，删除该节点 if(pre=fbt) fbt=pre-next; free_block=fbt; else fbt-next=pre-next; ab-start_addr=pre-start_addr; ab-size=pre-size; free(pre);/释放节点 mem_size-=ab-size;/. rearrange(ma_algorithm);/分配成功，按照相应算法排序 return 1;void new_process() struct allocated_block *ab; int size; int ret;/*ret=1表示从空

17、闲分区分配空间成功*/ if(mem_size=0) printf(内存全部分配！无法创建新进程，请先释放其他进程！n); return; ab=(struct allocated_block *)malloc(sizeof(struct allocated_block); if(ab=NULL) printf(No Mem!n); exit(1); ab-next=NULL; pid+; sprintf(ab-process_name,PROCESS-%02d,pid);/字符串格式化 ab-pid=pid; while(1) printf(Please input the memory f

18、or %s(0-%d):,ab-process_name,mem_size); scanf(%d,&size); if(size0) ab-size=size; break; printf(Please input again！n); ret=allocate_mem(ab);/从空闲内存分配空间 /*如果此时allocated_block_head尚未赋值，则赋值*/ if(ret=1) &(allocated_block_head = NULL) allocated_block_head=ab; else if(ret=1) /*分配成功，将该已分配块的描述插入已分配链表(头插)*/ ab

19、-next=allocated_block_head; allocated_block_head=ab; else if(ret=-1)/*分配不成功*/ printf(Allocation failn); free(ab); return; printf(Allocation Success!n);struct allocated_block *find_process(int pid) struct allocated_block *p; p=allocated_block_head; while(p) if(p-pid=pid) return p; p=p-next; return p;

20、/*释放ab所表示的分配区*/int free_mem(struct allocated_block *ab) int algorithm = ma_algorithm; struct free_block_type *fbt,*pre,*work; mem_size+=ab-size; fbt=(struct free_block_type *)malloc(sizeof(struct free_block_type); if(!fbt) return -1; fbt-size = ab-size; fbt-start_addr=ab-start_addr; fbt-next=NULL; r

21、earrange(MA_FF); pre=NULL; work=free_block; /查找插入位置 while(work!=NULL)&(fbt-start_addrwork-start_addr) pre=work; work=work-next; if(!pre)/插入开始位置 if (!work) free_block=fbt; / else fbt-next=work; free_block=fbt; if(fbt-start_addr+fbt-size=work-start_addr)/2) fbt-next=work-next; fbt-size=fbt-size+work-s

22、ize; free(work); else if(!work) pre-next=fbt; if(fbt-start_addr=pre-start_addr+pre-size)/1) pre-next=work; pre-size=fbt-size+pre-size; free(fbt); else fbt-next=work; pre-next=fbt; / 检查并合并相邻的空闲分区 if(fbt-start_addr= pre-start_addr+pre-size)&(fbt-start_addr+fbt-size = work-start_addr)/3) pre-next=work-

23、next; pre-size=pre-size+fbt-size+work-size; free(fbt); free(work); else if(fbt-start_addr= pre-start_addr+pre-size)/1) pre-next=work; pre-size=pre-size+fbt-size; free(fbt); else if(work-start_addr=fbt-start_addr+fbt-size)/2 fbt-next=work-next; fbt-size=work-size+fbt-size; free(work); / 将空闲链表重新按照当前算法

24、排序 rearrange(ma_algorithm); return 1;/*释放ab数据结构节点*/void dispose(struct allocated_block *free_ab) struct allocated_block *pre,*ab; if(free_ab=allocated_block_head)/*如果要释放第一个节点*/ allocated_block_head=free_ab-next; free(free_ab); return ; pre=allocated_block_head; ab=allocated_block_head-next; while(ab

25、!=free_ab) pre=ab; ab=ab-next; pre-next=ab-next; free(ab);void kill_process() struct allocated_block *ab; int pid; printf(Kill process,input pid = ); scanf(%d,&pid); ab=find_process(pid); if(ab!=NULL) free_mem(ab);/*释放ab所表示的分配区*/ dispose(ab);/*释放ab数据结构节点*/ printf(Kill Process Success!n); return; pri

26、ntf(Kill Process Failure!n);/* 显示当前内存的使用情况，包括空闲区的情况和已经分配的情况 */void display_mem_usage() struct free_block_type *fbt=free_block; struct allocated_block *ab=allocated_block_head; /* 显示空闲区 */ printf(-n); if(fbt=NULL) printf(内存全部分配!n); else printf(Free Memory:n); printf(%20s %20sn, tstart_addr, size); wh

27、ile(fbt!=NULL) printf(%20d %20dn, fbt-start_addr, fbt-size); fbt=fbt-next; printf(-n); /* 显示已分配区 */ if(ab=NULL) printf(尚未开始分配!n); else printf(nUsed Memory:n); printf(%10s %20s %10s %10sn, tPID, ProcessName, start_addr , size); while(ab!=NULL) printf(%10d %20s %10d %10dn, ab-pid, ab-process_name, ab-start_addr, ab-size); ab=ab-next; pr