Mối quan tâm chính đối với Dynamic Partitioning là theo dõi tất cả các phân vùng miễn phí và được cấp phát. Tuy nhiên, Hệ điều hành sử dụng cấu trúc dữ liệu sau cho tác vụ này.
- Bản đồ bit
- Danh sách liên kết
Khái niệm Dynamic Partitioning
Dynamic Partitioning là một kỹ thuật trong hệ thống máy tính để quản lý bộ nhớ. Nó cho phép hệ điều hành chia bộ nhớ vật lý thành các phân vùng (partition) nhỏ hơn để phục vụ cho các quá trình đang chạy trên hệ thống. Các phân vùng này có thể được cấp phát và giải phóng linh hoạt để tận dụng tối đa tài nguyên bộ nhớ trên hệ thống.
Dynamic Partitioning được sử dụng phổ biến trong các hệ thống máy tính đa nhiệm để quản lý bộ nhớ cho các quá trình đang chạy trên hệ thống. Nó cũng được sử dụng trong các máy ảo và các môi trường đám mây để cung cấp khả năng mở rộng cho các ứng dụng đang chạy trên các máy ảo và máy chủ đám mây.
Khái niệm Bản đồ (map) bit trong Dynamic Partitioning
Trong Dynamic Partitioning, bản đồ bit (bit map) là một cách thức sử dụng các bit để theo dõi việc sử dụng các phân vùng (partition) trong đĩa cứng. Bản đồ bit ghi lại trạng thái của các phân vùng, cho biết các phân vùng nào đang được sử dụng và các phân vùng nào đang trống.
Bản đồ bit được lưu trữ ở các khối bên ngoài phân vùng và được quản lý bởi hệ điều hành. Khi một phân vùng được sử dụng, bit tương ứng sẽ được đặt thành 1; khi phân vùng đó được giải phóng, bit tương ứng sẽ được đặt thành 0. Bản đồ bit giúp tăng hiệu suất của việc tìm kiếm các phân vùng trống bằng cách giảm thời gian truy cập đến đĩa cứng.
Bit Map là cấu trúc dữ liệu ít nổi tiếng nhất để lưu trữ các chi tiết. Trong lược đồ này, bộ nhớ chính được chia thành tập hợp các đơn vị cấp phát. Một hoặc nhiều đơn vị phân bổ có thể được phân bổ cho một quá trình tùy theo nhu cầu của quá trình đó. Tuy nhiên, kích thước của đơn vị phân bổ là cố định do Hệ điều hành xác định và không bao giờ thay đổi. Mặc dù kích thước phân vùng có thể khác nhau nhưng kích thước phân bổ là cố định.
Các bài viết liên quan:
Nhiệm vụ chính của hệ điều hành là theo dõi phân vùng còn trống hay đã lấp đầy. Với mục đích này, hệ điều hành cũng quản lý một cấu trúc dữ liệu khác được gọi là bitmap.
Quá trình hoặc lỗ hổng trong Đơn vị phân bổ được biểu diễn bằng một bitmap cờ. Trong hình bên dưới, một bit cờ được xác định cho mỗi bit của các đơn vị phân bổ. Tuy nhiên, nó không phải là trường hợp chung, nó phụ thuộc vào HĐH mà nó muốn lưu trữ bit cờ với bao nhiêu bit của các đơn vị cấp phát.
Bit cờ được đặt thành 1 nếu có một quá trình hiện diện liên tục tại bit liền kề trong đơn vị cấp phát nếu không thì nó được đặt thành 0.
Chuỗi số 0 trong bitmap cho thấy có một lỗ hổng trong đơn vị Phân bổ tương đối trong khi chuỗi số 1 biểu thị quá trình trong đơn vị phân bổ tương đối.
Nhược điểm của việc sử dụng Bit map
Hệ điều hành cũng phải gán một số bộ nhớ cho bitmap vì nó lưu trữ thông tin chi tiết về các đơn vị cấp phát. Lượng bộ nhớ lớn đó không thể được sử dụng để tải bất kỳ quá trình nào do đó làm giảm mức độ đa chương trình cũng như thông lượng.
Trong hình ảnh trên, Đơn vị phân bổ là 4 bit là 0,5 bit. Ở đây, 1 bit của bitmap đại diện cho 1 bit của đơn vị phân bổ.
- Kích thước của 1 đơn vị phân bổ = 4 bit
- Kích thước bit map = 1 / (4 + 1) = 1/5 tổng bộ nhớ chính.
Do đó, trong cấu hình bitmap này, 1/5 tổng bộ nhớ chính bị lãng phí.
Để xác định bất kỳ lỗ hổng nào trong bộ nhớ, HĐH cần tìm kiếm chuỗi số 0 trong bitmap. Việc tìm kiếm này mất rất nhiều thời gian khiến hệ thống hoạt động kém hiệu quả ở một mức độ nào đó.
Xem thêm Map trong lập trình Dart
Ứng dụng của Bản đồ (map) bit trong Dynamic Partitioning
Bản đồ (map) bit là một công cụ rất hữu ích trong Dynamic Partitioning và được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng của Bản đồ bit trong Dynamic Partitioning:
- Quản lý bộ nhớ đệm: Bản đồ bit được sử dụng để quản lý bộ nhớ đệm trong hệ thống. Nó cho phép hệ thống theo dõi các khối bộ nhớ được sử dụng và không được sử dụng để có thể tối ưu hóa hoạt động của hệ thống.
- Tìm kiếm: Bản đồ bit được sử dụng trong các thuật toán tìm kiếm để giảm thiểu thời gian tìm kiếm. Nó cho phép hệ thống theo dõi các phần tử đã được tìm kiếm và không cần tìm lại chúng.
- Lưu trữ dữ liệu: Bản đồ bit cũng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu trong các ứng dụng khác nhau. Nó giúp tiết kiệm không gian lưu trữ bằng cách sử dụng một bit thay vì một byte hoặc một từ để lưu trữ thông tin.
- Bộ lọc: Bản đồ bit được sử dụng trong các bộ lọc để lọc dữ liệu. Nó cho phép hệ thống lọc dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả bằng cách sử dụng các phép toán logic trên các bit.
- Mật mã hóa: Bản đồ bit cũng có thể được sử dụng để mã hóa thông tin. Các bit có thể được sắp xếp theo một trật tự nhất định và sử dụng để mã hóa các dữ liệu bí mật.
Trên đây là một số ứng dụng của Bản đồ bit trong Dynamic Partitioning, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể, việc sử dụng Bản đồ bit sẽ có những chi tiết và phương pháp khác nhau.
Xem thêm Linked list cho Dynamic Partitioning trong hệ điều hành
