操作系统-内存管理2

3.2 虚拟内存管理

3.2.1 基本概念

传统：一次性全部装入，一直驻留

局部性原理

时间局部性：当前执行的指令不久后可能再次执行

空间局部性：当前访问的数据不久后可能访问其邻近的数据

虚拟存储器

基于局部性原理，仅将少量页面存入内存

3.2.2 请求分页管理方式

页表机制

页表项结构：页号，物理块号，状态位，访问字段，修改位，外存地址

缺页中断机构

产生缺页中断

地址变换机构

从快表到页表再到外存

3.2.3 页框分配

驻留集大小

太小缺页率高

太大没意义

内存分配策略

固定分配局部置换：所有进程块数一样，自己换自己的

可变分配全局置换：

可变分配局部置换：

物理块调入算法

固定分配时有以下几种物理块分配算法

平均分配算法：

按比例分配算法：

优先权分配算法：

调入页面的时机

预调页策略

请求调页策略

从何处调入页面

略

如何调入页面

缺页中断

3.2.4 页面置换算法

最佳置换算法（OPT）

最长时间不被访问

先进先出置换算法（FIFO）

可能导致Belady异常（物理块增多，缺页数也增多）

最近最久未使用置换算法（LRU）

时钟置换算法

简单CLOCK

也叫最近未用算法（NRU）：新增访问位，被访问时访问位设置为1。缺页时若为1则置为0，若为0则置换。

改进CLOCK

新增修改位。优先换未访问且未修改的页，其次换未访问但修改过的页。

3.2.5 抖动和工作集

抖动

抖动：频繁的页面调度行为，刚换入就要换出，刚换出就要换入。

抖动原因：进程太多，物理块太少

工作集

工作集：某段时间内，进程要访问的页面集合。

3.2.6 内存映射文件

内存映射可用于共享文件or进程通信

3.2.7 虚拟存储器性能影响因素

缺页率——页面大小，物理块数，置换算法和程序本身

页面大小

小

优点：内存碎片少，内存利用率高

缺点：缺页率高，页表长

大

优点：缺页率低，页表短

缺点：内部碎片大

物理块数

达到一定程度后增长不明显

置换算法

写回

把脏块存在一个链表上，到一定数量后一起写回磁盘，其他进程可直接从链表上读取

程序

局部化

3.2.8 地址翻译

略，从逻辑地址到物理地址的整个流程