第十八天 Memory Management(記憶體管理)--中

Swapping：
在程式執行時，process有時會需要暫時離開記憶體，之後會再搬回來執行，這就叫做swapping，搬上搬下的動作我們稱為roll out跟roll in。而在這裡的硬碟(disk)我們會將它稱作backing store，兩者是互通的。

Swap時需要考量搬回來時是否還能在同樣的位置，這就要看binding method怎麼做了！但其實swap是一件很累的是，所以一定是到記憶體無法負荷時，才會用的大絕招。在早期swap是很重要的，但現在多用虛擬記憶體(後面一章會詳細說明)來處理了。

說到這裡也許有人或覺得怪怪的，之前我們不是有提過context switch？他跟swap有什麼差別呢？swap就跟我們上面提的一樣，是process在記憶體搬上搬下的，而context switch是兩個process在轉換資訊的過程。

舉例來說，當現在CPU處理一個process到一半，要用到另外一個process，這時如果那個process不在記憶體內，就要把它swap進來，然後再跟現在的process進行context switch，但這裡context switch的時間就會被拉長，因為還要把一個process搬出去，再把一個搬進來。這時我們可以運用system call來知道記憶體的使用，看是否有足夠的空間能直接把需要的process拉進來，不用一個換一個，浪費時間。
而swap還會遇到一個問題，如果他要移除正在執行的Ｉ/Ｏ呢？他有三個選擇：

1. 不把它swap out讓他繼續執行
2. 就把它swap out，不做Ｉ/Ｏ了
3. 交給kernel來做(在記憶體內搬來搬去)，但是會造成double buffering，有overhead的可能性存在(這是最常用的方法)

現在我們來說說記憶體的分配方法！
Multiple-partition allocation：

在main memory中兩部分，resident operating system(kernel)跟user processes，kernel握有low memory，而user processes握有high memory。

這個方法是將記憶體切割成使用效率好的大小，當process執行完後，他會將空間是放給下一個process使用。以下有參考圖：

我們在找可用的記憶體空間有三種方法：

1. First-fit：
   第一個容納得下就直接使用
2. Best-fit：
   看完所有記憶體空間，選一個夠大，而且最接近自己大小的使用。最後可能會生成許多很小的記憶體空間
3. Worst-fit：
   看完所有記憶體空間，選一個最大的使用。最後可能會生成很大的記憶體空間

但是不管用哪種方式，都會產生碎片(fragmentation)：

• External fragmentation：剩下小塊小塊的記憶體空間，無法使用
• Internal fragmentation：記憶體空間給過大使用時，process用不到，外面需要使用的也用不到

要解決碎片的方法就用compaction，將process移來移去，讓其餘的記憶體空間能夠聚在一起，但是process必須是dynamic才可以這樣做，而且Ｉ/Ｏ在這也還是個問題。