在给定内存硬限制的情况下确定用于内存管理的位向量大小答案

【问题标题】：Determining size of bit vectors for memory management given hard limit on memory在给定内存硬限制的情况下确定用于内存管理的位向量大小
【发布时间】：2009-09-30 00:46:39
【问题描述】：

在搜索了一下并查阅了恐龙书之后，我来到 SO 寻求智慧。请注意，这与家庭作业有关，但实际上不是家庭作业问题。此外，这是使用 C 编程语言。

我正在使用当前以 4K 块分配内存的内核。为了减少浪费的内存，我重写了我认为 malloc 的样子，它会抓取一个 4K 页面，然后根据需要从中分配内存。该部分目前工作正常。我计划有一个内存页面的链接列表。内存作为 char* 处理，因此我的结构中有一个 char*。它目前还有一些描述它的整数，以及指向下一个节点的指针。

问题是这样的：我打算使用位向量来跟踪空闲和已用内存。我想弄清楚我需要多少个整数（4 字节，32 位）来跟踪内存页面中的所有 1 字节块。所以位向量中的 1 位将对应于页面中的 1 个字节。问题是我必须在分配的 4K 范围内满足所有这些要求，因此我需要计算出满足每字节 1 位约束和所需的整数数量4K。

或者更确切地说，我需要最大化我将拥有的“实际”内存，同时最小化每个字节映射一位所需的整数数量，而这两个部分（“实际”内存和位向量）在相同页。

由于有关页面和指针的信息，我实际上不会使用 4K，而是更接近 4062 字节。

我相信这是一个线性规划问题，但我尝试过的公式没有成功。

【问题讨论】：

标签： c memory-management kernel

【解决方案1】：

您想使用位图来跟踪 4k 页面中分配的字节数？并且想知道如何计算位图应该有多大（以字节为单位）？答案是 456（四舍五入后），通过求解这个方程得到：

X + X/8 = 4096

归结为：

9X = 32768

但是......在每个分配的页面中保留位图的整个方法对我来说听起来很错误。如果要分配一个 12k 的缓冲区怎么办？

【讨论】：

噢！我之前在玩弄 Y + X / 8 = 4096。有 Y 而不是 X 是愚蠢的错误。这是非常错误的，但对于我的目的来说已经足够了。我认为我永远不会想要分配 12k，而这或多或少只是我将要处理的事情。我已经可以分配 4k 块的内存，所以如果我需要更多，我可以制作一个链接列表。谢谢。
如果考虑到 OP 提到的将可用空间降至 4062 字节的开销，只需要 452 字节的位图。