操作系统学习（六）-- 虚拟内存（页面置换算法）

操作系统之虚拟内存

L24 内存换入-请求调页与内存换入

• Swap in / Swap out

• 让用户使用，使用分段，为了提高效率，引入分页；然后链接分段分页使用虚拟内存
  

• 用换入，换出实现大内存

• 把要使用的部分换入到物理内存，建立映射
  

• 请求，换入（调入页面），建立映射（页面映射）

• 请求调页

• MMC查找缺页，就需要调页，即缺页中断。

• 访问的内存地址没有在内存中（没有映射），就需要在磁盘中找到地址调入内存，从而实现虚拟内存
  

• 一个实际系统的请求调页
  

• CR0,2,3等CPU的寄存器

• 申请空闲页面，读磁盘，建立映射（放入页表）
  

• 修改页表

L25 内存换出

• Swap out

• 选择一页淘汰，换出到磁盘，选择哪一页，就是页面置换算法
  

• FIFO页面置换
  

• MIN页面置换

• 最远将使用的页淘汰
  

• LRU页面置换least recent use

• 最近最少使用的页面淘汰
  

• 客观世界：局部性，稀疏性，低秩性

• LRU置换算法实现

• 很巧妙的利用时间戳，缺页利用时间戳最小的值换出

• 实际操作系统实现很困难，每执行一条指令，进行地址重定位，需要查看当前页面的时间戳，效率很低，然后还要考虑时间戳溢出
  

• LRU准确实现，用页码栈

• 栈顶始终是最近访问的页面
  

• 实际代价太多，LRU近似实现

• 将时间计数变为是和否

• 循环一圈，不是之前的最近最少访问，近似成：最近没有访问，转一圈如果没有改变值，即是该值最近没有被访问过

• 二次机会算法，Clock算法
  

• 缺页少，从1置为0就少

• R置为1即页面调入，R置为0即页面将调出

• 定时清除R位，最近一段时间又没有使用，所以就清除
  

• 还需要解决一个问题
  

• 理解：页面换入换出>实现虚拟内存>为了实现段页机制>为了实现程序执行起来>最终位进程

• 一个进程分为很多段，形成很多页面，但是页框可能不足够，此时产生缺页中断，进行页面调入调出

• 当访问内存时，页面不存在，产生缺少中断，然后从磁盘中调入到页面到物理内存，此时可能叶框满，需要根据clock算法将页面写入到磁盘，然后再将调入的页面写入到内存中

• swap分区管理