数据库教程:通过代码实例了解页面置换算法原理分享

页面置换算法：本质是为了让有限内存能满足无线进程。

先说明一下处理缺页错误的过程：

分页硬件在通过页表转换地址时会注意到无效位被设置，从而陷入操作系统，这种陷阱是因为操作系统未能将所需要的页面调入内存引起的。

处理缺页错误：

1、检查这个进程的内部表，确定该引用是否为有效的内存访问（可以理解为这个内存能被当前进程使用），如果无效那么直接终止进程；如果有效但是尚未调入页面，就将该页面调入内存。

2、然后从空闲帧链表上找到一个空闲帧。

3、调度磁盘将进程所需要的内存读入页帧中，

4、磁盘读取完成，修改页表，使空闲帧对应到该页号上。并且修改页表有效-无效位为有效。

注意页表中的一些标志位：

修改位：如果有效为位1，表明被修改，那么替换页面时需要将内存写入磁盘中；如果为0，表明未被修改，那么使用页面替换算法直接释放

保护位：可以标记为只读，写。

有效-无效位：i：表示逻辑页号不对应物理页帧，为V表示有对应的物理页帧

页面替换算法：

FIFO:算法

操作系统总时替换出在内存中停留时间最久的页面，可以用一个指针来指向这个位置（开销很小，可以使用一个队列来实现，每次缺页时移出末尾的页面，再队列头添加新的页面，未发生缺页错误就不需要对队列进行操作）

LRU算法：操作系统总时替换在内存中最久没有使用的页面：我么可以使用链表来实现这个算法，表头表示的是最近被使用的页面，表尾表示最久没被使用的页面，每一次不管是否发生缺页，都需要对这个链表进行从新增删改查，来保证每一次的链表都是我们需要的（开销太大）

近似LRU算法：我们在页表中添加一个引用位clock，当clock为1时，不能移出，当clock为0时，表明可以移除

proceduret:{ 指针p：指向当前的页面 p=0;//指向初始位置 boolean：标志位clock 进程包含的所有页面组成的循环链表：linklist//当进程在运行时，链表存在，进程结束时，链表也消失 while(进程运行){ if(p.clock==1){ p.clock=0; p++;//指针指向下一个 } if(p.clock==0){ 删除p指向的页面并且在p处添加新的页面； p.clock=1; p++; } } }

近似LRU增强算法：将修改位和引用位合起来作为是否替换条件：当（修改位，引用位）=（0，0）时表明可以替换

proceduret:{ 指针p：指向当前的页面 p=0;//指向初始位置 boolean：标志位clock boolean:修改位m 进程包含的所有页面组成的循环链表：linklist//当进程在运行时，链表存在，进程结束时，链表也消失 while(进程运行){ if(p.(clock,m)==(0,0)){ 删除p指向的页面并且在p处添加新的页面； p.(clock,m)=(1,0); p++; } if(p.(clock,m)==(0,1)){ p.(clock,m)=(0,0); p++; } if(p.(clock,m)==(1,0)){ p.(clock,m)=(0,0); p++; } if(p.(clock,m)==(1,1)){ p.(clock,m)=(0,1); p++; } if(修改页面){ p.(clock,m)=(1,1); p++ } if(读页面){ p.(clock,m)=(1,0); p++; } } }

页面缓冲算法：操作做系统保留一个空闲帧池。

当发生缺页错误时，所需要的页面就读取空闲帧，并且将替换的牺牲帧放入缓冲池，在调页空闲时期将缓冲池中的牺牲帧中的内容写入（如果页表上的修改位为1）磁盘中（减少了操作系统的调页时直接访问磁盘的过程，提高了调页效率）.

第二种方法：将牺牲帧中的内容写入磁盘，但是不释放帧中的内容，因为进程有可能调用之前的页，这样就将缓冲池中的帧直接写入内存，减少了（从磁盘读取数据的操作）。

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