【操作系统】内存管理——页面分配策略（个人笔记）

学习日期：2024.6.28

内容摘要：页面分配策略和内存映射文件，内存映射文件

页面分配置换策略

基本概念

驻留集，指请求分页存储管理中给进程分配的物理块的集合，在采用了虚拟存储技术的系统中，驻留集大小一般小于进程的总大小。

若驻留集太小，会导致缺页频繁，系统要花大量时间来处理缺页，实际用于进程推进的时间很少；若驻留集太大，又会导致多道程序并发度下降，资源利用率降低。

固定分配：操作系统为每个进程分配固定数目的物理块，在进程运行期间不再改变。

可变分配：先为每个进程分配一定数目的物理块，在进程运行期间根据情况适当的增加或减少。

局部置换：发生缺页时只能选进程自己的物理块进行置换。

全局置换：可以将操作系统保留的空闲物理块分配给缺页进程，也可以将别的进程持有的物理块置换到外存，再分配给缺页进程。

两两组合有三种策略，不存在固定分配全局置换策略，原因如图。

具体的页面分配置换策略

固定分配局部置换：

操作系统为每个进程分配固定数目的物理块，在进程运行期间不再改变，若进程在运行中发生缺页，则只能从该进程在内存中的页面选出一页换出，然后再调入需要的页面。

缺点：很难在刚开始就确定应该为某个进程分配多少个物理块才算合理

可变分配全局置换

先为每个进程分配一定数目的物理块。操作系统会保持一个空闲物理块队列，当某进程发生缺页时，从空闲物理块中取出一块分配给该进程；若已无空闲块，则选择一个未锁定的页面换出外存，再将该物理块分配给缺页的进程。采用这种策略时，只要某进程缺页，就会获得新的物理块，仅当空闲物理块用完时，系统才选择一个未锁定的页面调出。被选择调出的页都可能是系统中任何一个进程中的页，因此这个被选中的进程拥有的物理块会减少，缺页率会增加。

可变分配局部置换

先为每个进程分配一定数目的物理块。当某进程发生缺页时，只允许从该进程自己的物理块中选出一个进行换出外存。如果进程在运行中频繁的缺页，系统会为该进程多分配几个物理块，直到该进程缺页率趋于适当程度。反之，如果该进程在运行中缺页率非常低，则可适当减少分配给该进程的物理块。

区别！

可变分配全局置换：只要缺页就分配新的物理块。

可变分配局部置换：根据发生缺页的频率来动态的增加或减少进程的物理块。

调入页面的策略

预调页策略：根据局部性原理，一次调入若干个相邻的页面可能比一次调入一个页面更高效，但如果提前调入的页面中大多数都没被访问过，则又是低效的。因此可以预测不久之后可能需要访问的页面并预先调入内存。但目前预测的成功率只有50%左右，故这种策略主要用于进程的首次调入，由程序员指出应该先调入哪些部分。（运行前调入）

请求调页策略：进程在运行期间发生缺页时才将所缺页面调入内存。由这种策略调入的页面一定会被访问到，但由于每次只能调入一页，每次都要进行磁盘的I/O操作，开销较大。

若系统拥有足够的对换区空间，页面的调入调出都是在内存和对换区之间进行的，这样可以保证页面的调入、调出速度很快。在进程运行前，需将进程相关的数据从文件区复制到对换区。

若空间不足，凡是不会被修改的数据都直接从文件区调入，因为这些页面不会被修改，因此换出时不必写回磁盘，下次需要时再从文件区调入即可。对于可能被修改的部分，换出时需要写回磁盘对换区。