LRU算法总结及其C算法实现
LRU算法总结及其C算法实现
LRU是关于操作系统的内存管理，如何节省利用容量不大的内存为最多的进程提供资源，一直是研究的重要方向的其中一种算法。在操作系统开发和管理的时候，为了提高内存的使用率，提高内存的性能，就需要使用某种算法来管理。使用扩展内存或者虚拟内存能够极大的方便操作系统对内存的管理和提高内存的能力，也就是常常我们说的虚拟内存了。当程序载入的时候，这个时候操作系统会读取一部分到内存中，一些信息段会存储需要调用的内存在磁盘上的地址。例如一个程序要读文件，在载入时，读文件的方法并没有载入到内存中，当需要读文件时，操作系统可能才把相应的内存给载入到寄存器，这样虽然提高了内存的功能，但是却加大了交互。所以就想到可以设计算法来减少交互，提高效率。LRU就是为了这个需求设计的算法中的一种。
链表法：
操作系统为每个进程维护一条链表，链表的每个结点记录一张页面的地址。调用一次页面，则把该页面的结点从链中取出，放到链尾；要装入新页，则把链头的页面调出，同时生成调入页面的结点，放到链尾。
链表法可看作简单计时/计数法的改良，维护一个链表，自然要比维护所有页面标志要简单和轻松。可是，这并没有在数量级上改变算法的时间复杂度，每调用一个页面，都要在链表中搜寻对应结点并放至链尾的工作量并不算小。
重要算法解释
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void LRU(page_node *head) /*LRU算法,用到一个链表,表头为work_head指针指向内存中最久未被访问过的页面,表尾为work_tail指针指向内存中最近被访问过的页面*/
{
page_node *phead,*work_head=NULL,*work_tail,*prenode;
int i,diseffect=0;
for(i=0;i<NUM;i++)
if(page_id_status[page_id[i]]==0) /*如果第page_id[i]页不在内存则发生页面中断*/
{
if(head!=NULL) /*内存空间已全部被占用,要求换出一页,即从work_head表头取出一页换出*/
{
phead=head->next;
head->next=NULL;
head->id=page_id[i];
head=phead;
}
else /*内存空间还有部分未被使用,可直接将页面放入,即放在work_head链表尾部即work_tail处*/
diseffect++;
page_id_status[page_id[i]]=1;
}
else /*如果第page_id[i]页在内存则调整页面顺序,最近被访问的页面调到链表尾部*/
{
phead=work_head;
phead=work_head;
while(phead->id!=page_id[i])
{
prenode=phead;
phead=phead->next;
}
if(phead==work_head)
work_head=work_head->next;
else if(phead==work_tail)
work_tail=prenode;
else
prenode->next=phead->next;
phead->next=NULL;
work_tail->next=phead;
work_tail=work_tail->next;
}
printf("LRU: %d",diseffect); /*输出页面中断次数*/
}
void LRU(page_node *head) /*LRU算法,用到一个链表,表头为work_head指针指向内存中最久未被访问过的页面,表尾为work_tail指针指向内存中最近被访问过的页面*/
{
page_node *phead,*work_head=NULL,*work_tail,*prenode;
int i,diseffect=0;
for(i=0;i<NUM;i++)
if(page_id_status[page_id[i]]==0) /*如果第page_id[i]页不在内存则发生页面中断*/
{
if(head!=NULL) /*内存空间已全部被占用,要求换出一页,即从work_head表头取出一页换出*/
{
phead=head->next;
head->next=NULL;
head->id=page_id[i];
head=phead;
}
else /*内存空间还有部分未被使用,可直接将页面放入,即放在work_head链表尾部即work_tail处*/
diseffect++;
page_id_status[page_id[i]]=1;
}
else /*如果第page_id[i]页在内存则调整页面顺序,最近被访问的页面调到链表尾部*/
{
phead=work_head;
phead=work_head;
while(phead->id!=page_id[i])
{
prenode=phead;
phead=phead->next;
}
if(phead==work_head)
work_head=work_head->next;
else if(phead==work_tail)
work_tail=prenode;
else
prenode->next=phead->next;
phead->next=NULL;
work_tail->next=phead;
work_tail=work_tail->next;
}
printf("LRU: %d",diseffect); /*输出页面中断次数*/
}
编译后，按提示输入页架数与访问序列，回车；运行后，将看到输出结果即页面置换与装入情况。
如此显然要花费较大的系统开销(包括时间和空间上的)，这也是实际系统中不直接采用LRU算法作为页面置换算法的直接原因，但由于其在页面置换的优越性，实际系统常使用LRU的近似算法。
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