1、内存碎片问题

空闲内存不能被使用，这些内存就称为内存碎片。内存碎片又可以分为外部碎片和内部碎片两种。其中，当给多个应用程序分配内存空间之后，在不同应用程序之间残留小块的内存空间，无法被利用，这些残留的内存空间就叫外部内存碎片。在已经分配给应用程序的空间中，无法被应用程序使用的内存空间称为内部内存碎片。

2、分区的动态分配

当一个程序被准许在内存中运行时，OS会为其分配一个连续的区间；当应用程序需要访问某些数据时，OS会分配一个连续的内存区间以供应用程序来访问数据。下面介绍3个简单的内存分配算法：首次适配；最优适配和最差适配。

2.1 首次适配算法-first fit

从低位地址开始寻找空闲的地址空间，若寻找到满足要求的空闲地址空间，则将需求直接分配给首次遇到的空闲地址空间。如下图所示，采用first fit分配算法时，将使用1K bytes的空间作为目标空间进行分配。

在进行重分配的时候还需要进行内存回收的检查，检查是否自由分区能和相邻的空闲分区进行合并。

first fit方法操作简单，易于产生更大的空闲块，但容易产生外部碎片，同时空间分配具有不确定性。

2.2 最优适配算法-best fit

从低位地址开始寻找空闲的地址空间，若寻找到满足要求的空闲地址空间，则记录空闲地址空间和所需空间大小之间的差值，最终选择差值最小的空闲空间作为目标地址空间分配给需求空间。如上图所示，采用best fit分配算法时，将选取500 bytes的地址空间进行分配。

best fit避免了分割大空闲块，同时最小化了外部碎片产生的尺寸，对于小尺寸的内存分配时非常有效，操作简单。但best fit使得外部碎片比较小，更难以利用。

2.3 最差适配算法-worst fit

从低位地址开始寻找空闲的地址空间，若寻找到满足要求的空闲地址空间，则记录空闲地址空间和所需空间大小之间的差值，最终选择差值最大的空闲空间作为目标地址空间分配给需求空间。如上图所示，采用worst fit分配算法时，将选取2K bytes的地址空间进行分配。

worst fit避免了太多微小的碎片，对于分配中尺寸效果最好，但其易于破碎大的空闲块使得大分区无法被分配。

3、压缩式碎片处理-compaction

将已经在内存中的程序进行位置的挪动，从而使得某些细小的外部内存碎片进行合并成为连续的内存空间。但这种方法需要将程序的地址空间进行拷贝和复制，会造成较大的开销。

4、交换式碎片处理-swapping

利用硬盘作为内存的备份，将硬盘利用起来。将某些暂时不执行的程序放到硬盘进行暂时的储存，给需要的程序腾出更多的内存空间。

swapping后续还需要考虑到选择哪个程序进行转移？在何时进行换入和换出的操作？在虚存管理中会优化换入和换出操作。