JPH0438540A - メモリ管理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、メモリの領域を分割してサイズの異なる分
割メモリを各サイズ毎に複数用意しておき、プログラム
等からメモリ獲得要求があった場合には最適なサイズの
分割メモリを付与するようなメモリ管理を行うメモリ管
理方式に関する。

（従来の技術） 複数のプログラムが走行する計算機システムでは、プロ
グラムからのメモリ獲得要求に応じて、そのプログラム
が使用するメモリ領域を割付けるメモリ管理が必要とな
る。従来のメモリ管理は、プログラムからメモリ獲得要
求があると、利用可能なメモリ領域からそのプログラム
に必要なサイズの領域を切出して（獲得して）割付ける
ものであった。このメモリ管理には、−旦プログラムに
割付けたメモリ領域が不要となった場合に、この割付は
状態を解放して再利用可能状態とするためのメモリ解放
処理も含まれる。しかし、このような従来のメモリ管理
方式（以下、第１のメモリ管理方式と呼ぶ）では、メモ
リの断片化（フラグメンテーション）が発生するために
、その断片化によるメモリ使用効率の低下を招き、更に
メモリ解放処理が高速に行えないという欠点があった。

そこで近年は、メモリ（の領域）を分割してサイズの異
なる分割メモリを各サイズ毎に複数用意し、各分割メモ
リをそのサイズに固有のキューにつないておくことによ
り、プログラムからメモリ獲得要求か発生した場合には
、最適なサイズの分割メモリを対応するキューから外し
て要求元に割付け（与え）、逆にメモリ解放要求か発生
した場合には、その分割メモリを元のキューに戻すとい
う第２のメモリ管理方式が適用されるようになっている
。この第２のメモリ管理方式は、上記した第１のメモリ
管理方式に比べてメモリの断片化が発生し難いため、メ
モリの使用効率が低下するのを防止でき、しかもメモリ
の解放処理も比較的高速に行えることから、広く普及し
ている。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、一定サイズの分割メモリをそのサイズ
に固有のキューにつないでおき、メモリ獲得要求に対し
ては、最適なサイズの分割メモリを対応するキューから
外して要求元に与え、メモリ解放要求に対してはその対
象となる分割メモリを元のキューに戻すという従来のメ
モリ管理方式（第２のメモリ管理方式）は、メモリの断
片化が発生し難いためにメモリの使用効率の低下を防止
でき、しかもメモリの解放処理か比較的高速に行えると
いう利点があった。しかし、この方式でも、目的とする
キュー上に分割メモリがなくなった場合には、通常の（
第１のメモリ管理方式による）メモリ獲得・解放処理を
行わなくてはならず、分割メモリ方式（第２のメモリ管
理方式）の利点を維持てきなくなるという問題があった
。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は
、予め用意された分割メモリの数よりも多くのメモリ獲
得要求が発生した場合でも、分割メモリを用いることに
よるメモリの断片化防止とメモリ解放処理の高速性か確
保できるメモリ管理方式を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、メモリの領域を分割してサイズの異なる分
割メモリを各サイズ毎に複数確保し、確保した各分割メ
モリをそのサイズに固有のキューに予めつないでおくこ
とで、プログラム等からのメモリ獲得要求に対処するよ
うにしたメモリ管理方式において、上記キューにつなが
れている分割メモリか不足することを予測し、そのキュ
ーに対応するサイズの拡張用分割メモリを予め定められ
た第１の数たけそのキューにつなぐ分割メモリ拡張手段
と、上記キューにつながれている分割メモリが余ること
を予測し、そのキューにつながれている分割メモリを予
め定められた第２の数だけそのキューから外す分割メモ
リ縮小手段とを設け、キューにつながれる分割メモリの
自動拡張・縮小を行うようにしたことを特徴とするもの
である。また、この発明は、現在実際に使用されている
分割メモリの使用数を示す使用数情報が各キュー別に設
定されるメモリ管理テーブルを設け、このテーブル上の
各キュー別の使用数情報をもとに分割メモリの使用状況
を判断して上記の予測を行うようにしたことも特徴とす
る。

（作用） この発明によれば、キューにつがれている分割メモリ（
即ち使用可能な分割メモリ）が不足することの予測が、
その時点で実際に使用されている分割メモリの使用数等
から判断される分割メモリの使用状況をもとに行われ、
不足予測時には、そのキューに固有のサイズの分割メモ
リが予め定められた数（第１の数）だけ、そのキューに
つながれるので（即ち分割メモリが自動拡張されるので
）、予め用意された分割メモリの数より多くのメモリ獲
得要求が発生しても、分割メモリ方式の利点を維持しつ
つ（即ちメモリの断片化を招くことなく）、メモリ領域
の割当てが行える。また、キューにつがれている分割メ
モリが余ることの予測も行われ、余剰予測時には、その
キューに固有のサイズの分割メモリが予め定められた数
（第２の数）だけ、そのキューから外されるので（即ち
分割メモリが自動縮小されるので）、分割メモリ方式の
利点を維持しつつ、メモリ領域の解放が行える。

（実施例） 第１図はこの発明のメモリ管理方式を適用するシステム
の一実施例を示すブロック構成図である。同図において
、１０−１．１０−２・・・１０−ｓは各種のプログラ
ム、２０はプログラム１Ｏ−１＝　１０−ｍの実行に必
要なメモリ領域を持つメモリ部、３０はプログラム１０
−１〜１０１からのメモリ獲得／解放要求に応じてプロ
グラムｌ０−１〜１０−１に対するメモリ領域（ここで
は分割メモリ）の付与／解放を行うメモリ管理部である
。メモリ管理部３０はオペレーティングシステム（Ｏ８
）の一部を成すものである。

メモリ部２０において、２１−１．２１−２・２１−ｎ
はサイズＡＩ、Ａ２・・・Ａｎの使用可能な（現在使用
されていない）分割メモリがつながれるキュー（以下、
フリーキューと称する）　、２２−１．２２−２・−２
２−ｎはフリーキュー２１−１．２１−２・・・２１−
ｎにつながれる先頭の分割メモリのポインタ情報（アド
レス）を保持するキューエントリ（ＱＥ）である。２３
−１゜２３−２・・・２３−ｎは初期状態においてフリ
ーキュー２１−１゜２１−２・・・２１−ｎにつながれ
ているサイズＡＩ、Ａ２〜Ａｎの分割メモリ（初期分割
メモリ）　、２４−１はフリーキュー２１−■において
、分割メモリの不足が発生しないように拡張されたサイ
ズＡＩの分割メモリ（拡張分割メモリ）、２５は分割メ
モリ２３−１〜２３−ｎ、　２４−１のヘッダ部である
。ヘッダ部２５は、対応する分割メモリの前また後の分
割メモリへのポインタ情報を持つ。

２Ｂは分割メモリ（２３−１〜２３−ｎ、　２４−１）
の獲得（付与）／解放等を各フリーキュー２１−１〜２
１−ｎについて管理するために用いられるメモリ管理テ
ーブルである。メモリ管理テーブル２６の構造を第２図
の模式図に示す。図に示すように、メモリ管理テーブル
２６の各エントリは、フリーキューのキューＮαが設定
されるキュー隘フィールド４１．このキューＮαフィー
ルド４１て示されるフリーキュー（対応フリーキュー）
につながれる分割メモリのサイズが設定されるサイズフ
ィールド４２、対応フリーキューに初期状態においてつ
ながれている分割メモリの数（初期分割メモリ数）が設
定される初期分割メモリ数フィールド４３、および対応
フリーキューに現在つながれている分割メモリの数と同
フリーキューから外されて現在使用されている分割メモ
リの数との合計（全分割メモリ数）が設定される全分割
メモリ数フィールド４４を持つ。メモリ管理テーブル２
６の各エントリはまた、対応フリーキューから外されて
現在使用されている分割メモリの数（現使用数）が設定
される現使用数フィールド４５、対応フリーキューに新
たに分割メモリ（拡張分割メモリ）をつないで拡張する
際の拡張単位数（分割メモリの増設数）が設定される拡
張単位数フィールド４６、および対応フリーキューがら
分割メモリを取除いて縮小する際の縮小単位数（分割メ
モリの縮小数）が設定される縮小単位数フィールド４７
を持つ。メモリ管理テーブル２６の各エントリは更に、
対応フリーキューに対する分割メモリ拡張操作を必要と
する境界（拡張境界）を示す情報が設定される拡張境界
フィールド４Ｂ、および対応フリーキューに対する分割
メモリ縮小操作を必要とする境界（縮小境界）を示す情
報が設定される縮小境界フィールド４９を持つ。本実施
例では、上記拡張境界および縮小境界は、全分割メモリ
数に対する成る割合を示す。

再び第１図を参照すると、メモリ管理部３ｏは、プログ
ラム１Ｏ−１〜１０−ｍがらのメモリ獲得要求に応じて
最適なサイズの分割メモリを対応するフリーキューから
外して要求元に付与する分割メモリ付与機構３１．およ
びプログラム１０−１〜１０１からのメモリ解放要求に
応じて対象となる分割メモリを対応するフリーキューに
戻す分割メモリ解放機構３２を有している。メモリ管理
部３０は更に、分割メモリ付与機構３１による分割メモ
リ付与操作が行われた場合に、対応フリーキューにつな
がれている分割メモリの数が不足するか否かの予測を行
い、不足予測時には分割メモリ（拡張分割メモリ）の拡
張（増設）を行う分割メモリ拡張機構３３、および分割
メモリ解放機構３２による分割メモリ解放操作が行われ
た場合に、対応フリーキューにつながれている分割メモ
リの数が余るか否かの予測を行い、余剰予測時には分割
メモリ（拡張分割メモリ）の縮小（削減）を行う分割メ
モリ縮小機構３４を有する。

次に、この発明の一実施例の動作を、第３図のフローチ
ャートを参照して説明する。

まずメモリ管理部３０は、初期状態において、各フリー
キュー２１−１〜２１−ｎへ、メモリ管理テーブル２６
の対応エントリのサイズフィールド４２て示されるサイ
ズ（Ａｌ　−Ａｎ　）の分割メモリ（初期分割メモリ）
　２３−１〜２３−ｎを、初期分割メモリ数フィールド
４３で示される数だけつないでおく。なお、初期分割メ
モリ２３−１〜２３−ｎは、メモリ部２０の領域を分割
することで得られる。

メモリ管理部３０は、プログラム１０−１−１０−ｍの
いずれかからメモリ獲得要求があり、その旨を検出する
と（ステップＳ１）、分割メモリ付与機構３１を起動す
る。分割メモリ付与機構３１は、フリーキュー２１−１
〜２１−ｎのうち、メモリ獲得要求に最適なサイズのフ
リーキューから最後尾の分割メモリを外し、要求元に付
与する（ステップＳ２）。そして分割メモリ付与機構３
１は、そのフリーキューに対応するメモリ管理テーブル
２６内エントリの現使用数フィールド４５の内容（現使
用数）を１増加させ、しかる後に分割メモリ拡張機構３
３を起動する（ステップＳ３）。

分割メモリ拡張機構３３は、分割メモリ付与機構３１に
よる分割メモリ獲得（付与）に供されたフリーキューの
状態が拡張境界を超えているか否かを、そのキューに対
応するメモリ管理テーブル２６内エントリの全分割メモ
リ数フィールド４４の内容（全分割メモリ数）、現使用
数フィールド４５の内容（現使用数）および拡張境界フ
ィールド４８の内容（拡張境界を示す全分割メモリ数に
対する成る割合）をもとに判断する（ステップＳ４）。

即ち分割メモリ拡張機構３３は、全分割メモリ数（対応
フリーキューに現在つながれている分割メモリの数と現
使用数とを合わせた数）に対する現使用数（対応フリー
キューから外されて現在使用されている分割メモリの数
）の割合が、拡張境界を示す割合を超えているか否かに
より、拡張境界を超えているか否かを判断する。もし、
拡張境界を超えているならば、分割メモリ拡張機構３３
はそのフリーキューに対応するサイズの拡張分割メモリ
を、そのフリーキューに対応するメモリ管理テーブル２
６内エントリの拡張単位数フィールド゛４６で示される
拡張単位数分だけ、そのフリーキューにつなぎ、分割メ
モリを拡張する（ステップＳ５）。これにより、例えば
フリーキュー２１−１の場合であれば、サイズＡ１の拡
張分割メモリ２４−１が指定された拡張単位数分だけ拡
張される。分割メモリ拡張機構３３は以上の拡張操作を
行うと、そのフリーキューに対応するメモリ管理テーブ
ル２６内エントリのフィールド４４の内容（全分割メモ
リ数）を拡張中位数だけ増加させる（ステップＳ６）。

なお、拡張境界を超えていない場合には、分割メモリ拡
張機構３３は何もしない。

一方、プログラム１Ｏ−１〜１０−ｉのいずれかからメ
モリ解放要求があり、その旨がメモリ管理部３０により
検出されると（ステップＳ７）、分割メモリ解放機構３
２が起動される。分割メモリ解放機構３２は対象となる
分割メモリをそのサイズのフリキュー（同しサイズの分
割メモリがつながれるフリーキュー）に戻しくつなぎ）
、分割メモリの解放を行う（ステップＳ８）。そして分
割メモリ解放機構３２は、そのフリーキューに対応する
メモリ管理テーブル２６内エントリの現使用数フィール
ド４５の内容（現使用数）を１減少させ、しかる後に分
割メモリ縮小機構３４を起動する（ステップＳ９）。

分割メモリ縮小機構３４は、分割メモリ解放機構８２に
よって分割メモリが戻されたフリーキューに関する現在
の全分割メモリ数が初期分割メモリ数を超えているか否
か、即ち少なくとも１回分割メモリの拡張が行われたか
否かを、そのキューに対応するメモリ管理テーブル２６
内エントリの全分割メモリ数フィールド４４の内容およ
び初期分割メモリ数フィールド４３の内容をもとに判断
する（ステップ５１０）。全分割メモリ数が初期分割メ
モリ数を超えている場合には、分割メモリ縮小機構３４
は、そのキューの状態が縮小境界を下回っているか否か
を、そのキューに対応するメモリ管理テーブル２Ｂ内エ
ントリの全分割メモリ数フィールド４４の内容、現使用
数フィールド４５の内容および縮小境界フィールド４９
の内容（縮小境界を示す全分割メモリ数に対する成る割
合）をもとに判断する（ステップ５１１）。即ち分割メ
モリ縮小機構３４は、全分割メモリ数に対する現使用数
の割合か縮小境界を示す割合を下回っているか否かによ
り、縮小境界を下回っているか否かを判断する。もし、
縮小境界を下回っているならば、分割メモリ縮小機構３
４はそのフリーキューに対応するサイズの拡張分割メモ
リを、そのフリーキューに対応するメモリ管理テーブル
２６内エントリの縮小単位数フィールド４７で示される
縮小単位数分だけ、そのフリーキューから外して、分割
メモリを縮小する（ステップ５１２）。これにより、例
えばフリーキュー２１−１の場合であれば、拡張分割メ
モリ２４−１が指定された縮小単位数分だけ外される。

分割メモリ縮小機構３４は以上の縮小操作を行うと、そ
のフリーキューに対応するメモリ管理テーブル２６内エ
ントリのフィールド４４の内容（全分割メモリ数）を縮
小単位数だけ減少させる（ステップ８１３）。

なお、全分割メモリ数が初期分割メモリ数を超えていな
い場合、あるいは縮小境界を下回っていない場合には、
分割メモリ縮小機構３４は何もしない。

なお、前記実施例では、拡張境界および縮小境界が全分
割メモリ数に対する成る割合により示され、現使用数の
全分割メモリ数に対する割合との大小比較により、分割
メモリの拡張・縮小が行われるものとして説明したが、
これに限るものではない。例えば、拡張境界および縮小
境界を成る分割メモリ数で示し、フリーキューに実際に
接続されている分割メモリ数との大小比較により、分割
メモリの拡張・縮小を行うようにしてもよい。

また、拡張境界および縮小境界を、例えば全分割メモリ
数に応じて可変するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、キューにつがれ
ている分割メモリ（即ち使用可能な分割メモリ）の不足
・余剰を分割メモリの使用状況をもとに予測し、その予
測結果に応じて該当キューに固有のサイズの分割メモリ
の自動拡張・縮小を行う構成としているので、予め用意
された分割メモリの数よりも多くのメモリ獲得要求が発
生した場合でも、分割メモリ方式の利点であるメモリの
断片化防止とメモリ解放処理の高速性が確保でき、特に
トランザクション処理等、同じ大きさのメモリ要求が顛
繁に発生するシステムに有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のメモリ管理方式を適用するシステム
の一実施例を示すブロック構成図、第２図は第１図のメ
モリ管理テーブル２６の構造を示す模式図、第３図は動
作を説明するためのフローチャートである。 １０−１〜１０−１・・プログラム、２０・・・メモリ
部、２１−１〜２１−ｎ・・・フリーキュー、２３−１
〜２３−ロ・・・初期分割メモリ、２４−１・・・拡張
分割メモリ、２Ｂ・・メモリ管理テーブル、３０・・・
メモリ管理部、３１・・・分割メモリ付与機構、３２・
・・分割メモリ解放機構、３３・・・分割メモリ拡張機
構、３４・・・分割メモリ縮小機構。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）メモリの領域を分割してサイズの異なる分割メモ
   リを各サイズ毎に複数確保し、各分割メモリをそのサイ
   ズに固有のキューに予めつないでおくことにより、メモ
   リ獲得要求が発生した場合には最適なサイズの分割メモ
   リを対応するキューから外して要求元に与え、メモリ解
   放要求が発生した場合には対象となる分割メモリを元の
   キューに戻すようにしたメモリ管理方式において、上記
   キューにつながれている分割メモリが不足することを予
   測し、そのキューに対応するサイズの拡張用分割メモリ
   を予め定められた第１の数だけそのキューにつなぐ分割
   メモリ拡張手段と、上記キューにつながれている分割メ
   モリが余ることを予測し、そのキューにつながれている
   分割メモリを予め定められた第２の数だけそのキューか
   ら外す分割メモリ縮小手段と、 を具備し、分割メモリの自動拡張・縮小を行うようにし
   たことを特徴とするメモリ管理方式。
2. （２）上記キューから上記分割メモリが外される毎に１
   加算され、上記キューに上記分割メモリが戻される毎に
   １減算されることにより、実際に使用されている分割メ
   モリの使用数を示す使用数情報が上記各キュー別に設定
   されるメモリ管理テーブルを備え、上記分割メモリ拡張
   手段および上記分割メモリ縮小手段は、このテーブル上
   の上記各キュー別の使用数情報をもとに分割メモリの使
   用状況を判断して上記予測を行うことを特徴とする第１
   請求項記載のメモリ管理方式。