实模式操作系统中的动态内存分配

Question

我正在构建一个实模式操作系统作为一个爱好项目。作为我的第一个操作系统项目，我想从头开始，因此选择构建实模式操作系统。话虽如此，我并没有特别关注任何操作系统，但有很多来源的想法。我认为更多的实模式是一种暂存模式，在给定硬件的情况下，软件可以是任何东西，几乎不需要处理器的干预。

解决这个问题，我正在构建一个类似alloc() 的系统调用，用户程序可以在他们需要更多内存时调用它。我知道像brk() 这样的系统调用会更容易实现，但无论如何都会有malloc()。

此操作系统中的用户程序将是一个简单的 COM 文件，没有头文件，并且静态分配了数据和代码。然而，动态分配的内存将驻留在代码和堆栈段之后。

A、AE、B、BE、C、CE 是内存模型中的地址。请注意，需要这样的内存安排才能符合 SMALL 内存模型（因为大多数编译器都假定这样的模型）。

现在有了一些上下文，我计划通过下面的表格来实现动态内存分配。

“偏移量”列是在“C”地址之后分配内存的开始。当请求更多内存时，操作系统将通过任一方式分配内存

• 从当前空闲的表中找到一个或多个连续的足够大的块或
• 在表中最后一个条目的“偏移 + 大小”位置分配更多内存。

因此，free() 系统调用将在完成时释放一个或多个 a 块。

我的问题是：

1. 这样的动态内存分配模型是否可行？为什么不使用这样的模型？
2. 这样的系统调用 alloc 和 free 是否应该在库中而不是系统调用中更好？

Answer 1

这样的动态内存分配模型是否可行？为什么不使用这样的模型？

谁说这样的内存模型是不是不用呢？我创建的 BASIC 编程语言使用类似的东西来引用字符串和数组。您表中的 rows 对应于我的 BASIC 中的 StringDescriptors。

这样的系统调用alloc 和free 应该在库中而不是系统调用中更好吗？

个人喜好问题，但由于内存分配是如此基础，它认为它大部分属于内核。然后可能是使用int 指令的系统调用...

偏移量、大小、状态和块。

这些是您选择放入分配表的内容。您放入的所有内容也需要更新。当有冗余信息时，这是很多额外的工作。您可以删除 Size 信息，因为您可以通过减去两个相邻的指针来获得它。
您也可以不使用 Blocks 信息，因为它总是 1 if free() 在免费块聚集在一起时立即合并。

CE+0,   USED     ; Size is 7 == (CE+7) - (CE+0)
CE+7,   USED     ; Size is 10 == (CE+17) - (CE+7)
CE+17,  FREE     ; Size is 110 == (CE+127) - (CE+17)
CE+127, USED     ; Size is 40 == (CE+167) - (CE+127)
CE+167, EOL      ; TotalRowsCount = 5

新分配105字节：

CE+0,   USED     ; Size is 7 == (CE+7) - (CE+0)
CE+7,   USED     ; Size is 10 == (CE+17) - (CE+7)
CE+17,  USED     ; Size is 105 == (CE+122) - (CE+17)
CE+122, FREE     ; Size is 5 == (CE+127) - (CE+122)
CE+127, USED     ; Size is 40 == (CE+167) - (CE+127)
CE+167, EOL      ; TotalRowsCount = 6

释放 40 字节分配：

CE+0,   USED     ; Size is 7 == (CE+7) - (CE+0)
CE+7,   USED     ; Size is 10 == (CE+17) - (CE+7)
CE+17,  USED     ; Size is 105 == (CE+122) - (CE+17)
CE+122, FREE     ; Size is 45 == (CE+167) - (CE+122)
CE+167, EOL      ; TotalRowsCount = 5