allocator for xv6

### xv6内存分配器实现及其教程 xv6 是一个用于教学目的的操作系统，其设计灵感来源于 Unix v6。它通过简单的代码结构帮助学生理解操作系统的核心概念。其中，内存管理是一个重要的组成部分。 #### 内存分配器概述 xv6 的内存分配器主要负责动态分配和释放内核使用的内存区域。其实现基于一种称为 **first-fit** 的算法[^2]。该算法会扫描空闲列表并找到第一个满足请求大小的空闲块来完成分配。如果找不到足够的连续空间，则返回失败。 以下是有关 xv6 内存分配器的一些关键点： 1. **数据结构**: 在 `kalloc.c` 文件中定义了一个名为 `struct run` 的链表节点，用来表示一块可用的物理页帧。这些页面被链接成单向链表以便于管理和检索。 ```c struct run { struct run *next; }; ``` 2. **初始化过程**: 当系统启动时，在函数 `kvminit()` 中调用了子函数 `kinit()`, 它遍历所有的未使用物理地址范围并将它们加入到全局变量 freelist 所指向的自由链表里去[^3]. 3. **分配逻辑 (kalloc)**: 函数 kalloc 负责从 free list 上移除一项作为新申请得到的一整张 page 返回给调用者；如果没有剩余 pages 可供分发则报告错误状态 NULL. 4. **释放机制(kfree)**: 对应地, 当不再需要某些先前已获取过的 memory blocks 时候可以将其交还回 system pool via invoking function named 'kfree'. 此操作实际上就是把对应 entry 插入至开头位置形成新的 head node of linked-list representing available resources again.[^4] #### 学习资源推荐 对于希望深入研究 xv6 内存分配策略的学习者来说，除了阅读源码本身之外还可以参考以下资料: - MIT 开设的相关课程笔记以及视频讲解材料. - Stanford CS140e/CS140L 教程系列文档覆盖了更多细节部分包括但不限于如何扩展 basic allocator 成更为高效版本比如采用 buddy-system 或 slab-allocation 方法等等高级话题讨论.[^5] ```python # 示例 Python 实现 First-Fit 算法模拟 def first_fit(blocks_size, process_size): allocation = [-1]*len(process_size) for i in range(len(process_size)): for j in range(len(blocks_size)): if blocks_size[j] >= process_size[i]: allocation[i] = j blocks_size[j] -= process_size[i] break print(" Process No.Process Size Block no.") for i in range(n): print(f"{i+1}\t\t{process_size[i]} \t\t", end="") if allocation[i]!= -1 : print(allocation[i]+1) else: print("Not Allocated") blocks_size=[100, 500, 200, 300, 600] process_size=[212, 417, 112, 426] n=len(process_size) first_fit(blocks_size, process_size) ```