Qual è l'allocazione peggiore?

L'allocazione peggiore individua e utilizza il blocco di memoria libero più grande per soddisfare una richiesta, suddividendo tale blocco nella porzione allocata e in un frammento più piccolo che rimane disponibile.

Qual è l'allocazione peggiore?

L'allocazione peggiore è una gestione della memoria metodo spesso discusso nel contesto della dinamica allocazione della memoria. Molti sistemi operativi e lingua ambienti di esecuzione si affidano all'allocazione dinamica per gestire segmenti di memoria per processi, thread o oggetti in fase di esecuzione.

Il "worst fit" si concentra sul posizionamento di un blocco di memoria richiesto nel segmento più grande disponibile nella lista libera del sistema, anziché nel primo segmento che soddisfa semplicemente il requisito di dimensione o nel segmento più piccolo che soddisfa la richiesta. La logica alla base del "worst fit" è che preservare blocchi più piccoli per richieste di piccole dimensioni può ridurre frammentazione nel tempo, sebbene questo approccio comporti considerazioni specifiche in termini di prestazioni e costi generali.

Molte implementazioni dell'allocazione peggiore memorizzano blocchi liberi in strutture di dati come liste concatenate, alberi bilanciati o tabelle indicizzate per tenere traccia di dimensioni e posizione. Il metodo è in contrasto con il più adatto or prima vestibilità scegliendo deliberatamente l'intervallo più grande per ridurre la frammentazione dei piccoli blocchi e conservarli per richieste future con minori richieste di memoria.

Come funziona l'allocazione peggiore?

L'allocazione peggiore segue una semplice sequenza di passaggi:

1. Individuare il blocco più grandeEsplora l'elenco libero o utilizza una struttura ad albero indicizzata per identificare il blocco libero più grande disponibile.
2. Confronta le dimensioni della richiestaControlla se il blocco più grande soddisfa o supera la dimensione richiesta. Se sono presenti più blocchi di grandi dimensioni, seleziona quello che supera significativamente la richiesta.
3. Assegnare e dividereAssegnare la porzione pari alla dimensione della richiesta e contrassegnarla come allocata. Riporre lo spazio rimanente (il frammento che rimane non allocato) nella lista libera.
4. Aggiornanento metadatiAdattare l'elenco libero o la struttura dati associata per riflettere il blocco appena assegnato e il segmento libero rimanente.

Alcuni gestori di memoria mantengono dati ausiliari su ciascun blocco, come requisiti di allineamento, contatori di frammentazione o puntatori di next-fit, per semplificare le ricerche e migliorare la velocità di allocazione.

Esempio di allocazione peggiore

I sistemi mantengono comunemente più segmenti liberi di dimensioni variabili. Supponiamo che i segmenti liberi di un sistema siano 50 KB, 80 KB e 120 KB. Un processo richiede 40 KB. Il Worst Fit esamina tutti i segmenti liberi e individua 120 KB come il più grande. Il sistema assegna i 40 KB al processo richiedente, producendo un blocco rimanente di 80 KB. Dopo questa allocazione, la lista libera diventa di 50 KB, 80 KB e il nuovo blocco di 80 KB formato dalla suddivisione.

Casi d'uso di allocazione peggiore

L'allocazione peggiore è preziosa in ambienti in cui il mantenimento di blocchi più piccoli è una priorità. Sviluppatori e amministratori di sistema scegli la soluzione peggiore per scenari come:

• Dedito server applicazioniLe allocazioni grandi e poco frequenti dominano il modello di utilizzo della memoria, quindi l'allocazione dal blocco più grande aiuta a mantenere intatti segmenti più piccoli per funzioni specializzate.
• Carico di lavoro da soloI sistemi che eseguono moduli distinti, ciascuno dei quali richiede quantità di memoria medie o piccole, traggono vantaggio dal mantenimento di diverse dimensioni di segmenti per diversi moduli o servizi.
• Distribuzioni sensibili alla frammentazioneGli ambienti che monitorano i livelli di frammentazione della memoria spesso selezionano la soluzione peggiore per ridurre la probabilità di dispersione di piccoli blocchi nello spazio libero.

Come ottimizzare l'allocazione peggiore

L'allocazione peggiore soffre di colli di bottiglia nelle prestazioni se la ricerca del blocco libero più grande diventa dispendiosa in termini di tempo o se i frammenti rimanenti si accumulano e rimangono inutilizzati. Gli amministratori mitigano questi problemi attraverso diverse tecniche di ottimizzazione:

• Albero bilanciato o elenco indicizzatoUtilizzare alberi bilanciati (ad esempio, AVL o Red-Black Trees) o liste indicizzate che ordinano i blocchi in base alla dimensione. Questo approccio accelera il processo di individuazione del blocco più grande.
• coalescenzaUnire i segmenti liberi adiacenti in un unico blocco più grande durante la deallocazione per ridurre la frammentazione esterna e produrre un elenco libero più efficace.
• Compattazione periodica dei blocchi. Eseguire la memoria deframmentazione o compattazione a intervalli programmati per recuperare spazi sparsi e semplificare le future allocazioni.
• Soglie di allocazioneDefinire limiti superiori o inferiori per la dimensione richiesta prima di applicare la soluzione peggiore, evitando così di dover eseguire la scansione di blocchi di grandi dimensioni su richieste molto piccole.

Vantaggi e svantaggi della soluzione peggiore

Ecco i vantaggi dell'allocazione peggiore:

• Conserva i frammenti più piccoliBlocchi più piccoli restano disponibili per allocazioni successive che non richiedono molto spazio, il che riduce la frammentazione nei sistemi che gestiscono richieste di dimensioni diverse.
• Cancellare algoritmica contestoLa logica per individuare il segmento più grande è diretta e può essere facilmente implementata nei sistemi che danno priorità a politiche di gestione della memoria trasparenti.

Ecco gli svantaggi dell'allocazione peggiore:

• Aumento delle spese generali di ricercaL'identificazione del segmento libero più grande impone ulteriore complessità temporale, soprattutto nei sistemi privi di strutture dati efficienti.
• Potenziale di sottoutilizzo di grandi blocchiI blocchi di grandi dimensioni che rimangono parzialmente non allocati dopo una suddivisione a volte diventano frammentati e non si combinano facilmente con altri blocchi, causando uno spreco di spazio.
• Meno ideale per richieste uniformemente grandiNegli ambienti in cui prevalgono le richieste di grandi dimensioni, si può osservare un esaurimento più rapido della memoria dei blocchi più grandi, lasciando solo frammenti di medie dimensioni che non riescono a soddisfare le richieste future.

Quando evitare di utilizzare l'allocazione peggiore?

L'allocazione peggiore è meno adatta se l'ambiente di destinazione elabora frequentemente molte piccole allocazioni o richiede basse latenza Per le operazioni di allocazione. Ecco alcuni indicatori comuni che indicano che un'altra strategia potrebbe avere prestazioni migliori rispetto alla peggiore:

• Elevato volume di piccole richiesteLe allocazioni di piccole dimensioni in corso creano un sovraccarico significativo quando la soluzione peggiore cerca ripetutamente il blocco più grande.
• Strict tempo reale vincoliI sistemi che richiedono una latenza di allocazione deterministica o minima traggono vantaggio da algoritmi più semplici, come il first fit, che riducono i tempi di allocazione.
• Memoria con limiti strettiGli ambienti con risorse estremamente limitate necessitano di un controllo più dettagliato sulla frammentazione e sull'utilizzo dei blocchi, rendendo meno efficiente l'approccio peggiore che si concentra sui blocchi più grandi.