《操作系统》——内存管理（下）
二、虚拟内存管理
虚拟内存技术——内存空间扩充的技术之一
- 为什么要引入虚拟内存？
- 虚拟内存空间的大小由什么因素决定？
- 虚拟内存是怎么解决问题的？会带来什么问题？
（一）虚拟内存的基本概念
1、传统存储管理方式的特征、缺点
传统的缺点
- 一次性：1）大作业无法执行2）大量作业并发性下降
- 驻留性
2、局部性原理
3、虚拟内存的定义和特征
虚拟内存的特征：
- 多次性（反一次性）
- 对换性（反驻留性）
- 虚拟性
4、如何实现虚拟内存技术
离散分配更方便：
基本分页——>请求分页
基本分段——>请求分段
基本段页式——>请求段页式
操作系统负责调入调出的相应的功能：
调入：请求调页/段功能
调出：页面/段置换功能
（二）请求分页管理方式
需要从“请求调页”功能和“页面置换”功能的角度考虑
1、页表机制（请求页表）
2、缺页中断机构
当需要访问的页面不在内存，产生一个缺页中断，系统处理中断，进程进入阻塞队列，调页结束后放回就绪队列
- 如果内存里有空闲块，为进程分配一个空闲块，把缺页调入内存该块里，并修改页表项
- 如果内存里没有空闲块，由页面置换算法（规则）选择一个页面淘汰，若该页面在内存期间被修改过，还得往外存写，如果在内存里没变过则不用写回外存
缺页中断与指令有关——内中断，且属于能修复的故障
一条指令在执行期间可能产生多次缺页中断
3、地址变换机构（与基本有哪些区别）
- 页号是否越界
- 快表是否命中，命中直接访问
- 快表未命中，访问页表项，若未调入内存，产生缺页中断，由操作系统进行请求调页和页面置换等
- 修改访问位和修改位
（若快表命中，则该页面一定在内存中）
（换入换出工作由硬件完成）
红框是请求分页和基本分页的区别：
（三）页面置换算法（如何换入换出页面追求更少的缺页率）
1、最佳置换算法OPT（无法实现）
- 每次淘汰在最长时间内不访问的页面
2、先进先出置换算法FIFO
- 每次淘汰的是最早进入内存的页面，可以结合队列考虑（先进先出）
- 对比：
FIFO：考虑最早进入内存的
LRU：考虑最早被访问的
二者在访问不需要调页的页面之后会有明显的区别，如果一直需要换页，没有区别
3、最近最久未使用置换算法LRU
效率最接近OPT
4、时钟置换算法CLOCK（最近未用算法NRU）
5、改进型的时钟置换算法
优先淘汰没有访问过，没有被修改过的页面，（因为修改过的页面需要写回外存），以减少I/O次数
（四）页面分配策略、抖动、工作集
1、驻留集
2、页面分配、置换策略
1）固定分配局部置换
2）可变分配全局置换
3）可变分配局部置换
故存在固定分配全局置换（全局了就一定会变化）
3、调入页面的时机
4、从何处调页
调入：从外存的对换区/文件区调入
调出：往对换区写入（修改过的），没修改过的不用写
5、抖动（颠簸）现象
物理块分配太多并发度低，分配太少容易抖动
6、工作集
通过检测工作集的大小，来决定分配多少内存块，即驻留集的大小
驻留集不能小于工作集，否则抖动
