欢迎关注Hadoop、Spark、Flink、Hive、Hbase、Flume等大数据资料分享微信公共账号:iteblog_hadoop
  1. 文章总数:961
  2. 浏览总数:11,484,602
  3. 评论:3873
  4. 分类目录:103 个
  5. 注册用户数:5843
  6. 最后更新:2018年10月17日
过往记忆博客公众号iteblog_hadoop
欢迎关注微信公众号:
iteblog_hadoop
大数据技术博客公众号bigdata_ai
大数据猿:
bigdata_ai

操作系统页面置换算法

在进程运行过程中,若其所要访问的页面不在内存而需把它们调入内存,但内存已无空闲空间时,为了保证该进程能正常运行,系统必须从内存中调出一页程序或数据送磁盘的对换区中。但应将哪个页面调出,须根据一定的算法来确定。通常,把选择换出页面的算法称为页面置换算法(Page-Replacement Algorithms)。置换算法的好坏,将直接影响到系统的性能。

一个好的页面置换算法,应具有较低的页面更换频率。从理论上讲,应将那些以后不再会访问的页面换出,或把那些在较长时间内不会再访问的页面调出。目前存在着许多种置换算法,它们都试图更接近于理论上的目标。下面介绍几种常用的置换算法。

一、  最佳置换算法和先进先出置换算法

最佳置换算法是一种理想化的算法,它具有最好的性能,但实际上却难于实现。先进先出置换算法是最直观的算法,由于它可能是性能最差的算法,故实际应用极少。

1.最佳(Optimal)置换算法

最佳置换算法是由Belady于1966年提出的一种理论上的算法。其所选择的被淘汰页面,将是以后永不使用的,或许是在最长(未来)时间内不再被访问的页面。采用最佳置换算法,通常可保证获得最低的缺页率。但由于人们目前还无法预知一个进程在内存的若干个页面中,哪一个页面是未来最长时间内不再被访问的,因而该算法是无法实现的,但可以利用该算法去评价其它算法

2.先进先出(FIFO)页面置换算法

这是最早出现的置换算法。该算法总是淘汰最先进入内存的页面,即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。该算法实现简单,只需把一个进程已调入内存的页面,按先后次序链接成一个队列,并设置一个指针,称为替换指针,使它总是指向最老的页面。但该算法与进程实际运行的规律不相适应,因为在进程中,有些页面经常被访问,比如,含有全局变量、常用函数、例程等的页面,FIFO 算法并不能保证这些页面不被淘汰。

二、最近最久未使用(LRU)置换算法

FIFO 置换算法性能之所以较差,是因为它所依据的条件是各个页面调入内存的时间,而页面调入的先后并不能反映页面的使用情况。最近最久未使用(LRU)的页面置换算法,是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。由于无法预测各页面将来的使用情况,只能利用“最近的过去”作为“最近的将来”的近似,因此,LRU 置换算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。该算法赋予每个页面一个访问字段,用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间t,当须淘汰一个页面时,选择现有页面中其t 值最大的,即最近最久未使用的页面予以淘汰。

三、Clock置换算法

LRU 算法是较好的一种算法,但由于它要求有较多的硬件支持,故在实际应用中,大多采用LRU的近似算法。Clock算法就是用得较多的一种LRU近似算法。

当采用简单Clock算法时,只需为每页设置一位访问位,再将内存中的所有页面都通过链接指针链接成一个循环队列。当某页被访问时,其访问位被置1。置换算法在选择一页淘汰时,只需检查页的访问位。如果是0,就选择该页换出;若为1,则重新将它置0,暂不换出,而给该页第二次驻留内存的机会,再按照FIFO 算法检查下一个页面。当检查到队列中的最后一个页面时,若其访问位仍为1,则再返回到队首去检查第一个页面。由于该算法是循环地检查各页面的使用情况,故称为Clock算法。但因该算法只有一位访问位,只能用它表示该页是否已经使用过,而置换时是将未使用过的页面换出去,故又把该算法称为最近未用算法NRU(Not Recently Used)。

本博客文章除特别声明,全部都是原创!
转载本文请加上:转载自过往记忆(https://www.iteblog.com/)
本文链接: 【操作系统页面置换算法】(https://www.iteblog.com/archives/254.html)
喜欢 (0)
分享 (0)
发表我的评论
取消评论

表情
本博客评论系统带有自动识别垃圾评论功能,请写一些有意义的评论,谢谢!