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页面置换算法html
1. 总述算法
为提升内存利用率，解决内存供不该求的问题，更加合理的使用内存，人们创造了分页式内存抽象。同时有一个虚拟内存的概念，是指将内存中暂时不须要的部分写入硬盘，看上去硬盘扩展了内存的容量，因此叫作“虚拟”内存。使用虚拟内存，应用程序可使用比实际物理内存更大的内存空间。能够认为这个更大的内存空间就在硬盘上，只有将某一部分须要被用到时，才被写入真实内存；当它暂时再也不被用到时，又被写回硬盘。分页式内存管理将物理内存分为等大的小块，每块大小一般为1K、2K、4K等，称为页帧；逻辑内存（使用虚拟内存技术扩大的内存，可认为其位于硬盘上）也被分为等大的小块，称为页；且页和页帧的大小必定是同样的，它是写入真实内存和写回硬盘最小单位。性能
介绍另外几个概念：spa
使用位：每一个页帧都有一个使用位，记录此页帧是否被使用。3d
修改位（脏位）：每一个页帧都有一个脏位，记录此页帧是否被更改。调出真实内存时，被更改过的页帧要写回硬盘，未被更改过的页帧直接扔掉便可，由于硬盘上此页帧的副本仍然有效。指针
逻辑地址：使用虚拟内存技术扩大后的内存的地址。htm
物理地址：真实内存的地址。blog
固然，进程载入到真实内存才能够运行，而进程代码使用的是逻辑地址，因此牵扯到一个地址转换的问题，将逻辑地址转换为物理地址。逻辑地址可分为两段，前半段表明页号，后半段表明页内偏移，物理地址也可分为两段，前半段表明页帧号，后半段表明页内偏移。地址转换的方法即，将逻辑地址的页号对应为物理地址的页帧号（对应关系记录在一张表中，好比页号为5，对应到真实内存中页帧号为3），页内偏移不一样变化（页和页帧的大小是同样的）。进程
2. 介绍页面置换算法内存
假设某一时刻内存页帧已经被写满了，但这时又须要将一个页写到物理内存中，就须要将本来在物理内存中的某一页换出来。若是置换不当，就会致使刚刚被换出到硬盘的页又要被写回内存，减慢系统运行的速度。页面置换算法就是考虑将哪一页换出来以得到优良性能的方法。
2.1 Optimal算法（最优算法）
首先介绍最优算法，它须要知道之后要被用到的页，而后将不会被用到的页换出内存；若是全部页都会被用到，就把须要使用时间离如今最长的页换出，以尽可能使很差的状况晚发生。这种方法能使系统得到最佳性能，可是，它是不可能实现的......由于当前没法获知之后哪些页要被用到。不过最优算法仍是可以做为其余算法优秀程度的衡量。
2.2 FIFO（First-In First-Out，先进先出）算法
FIFO算法的思想很简单，就是置换出当前已经待在内存里时间最长的那个页。FIFO算法的运行速度很快，不须要考虑其余的因素，须要的开销不多。可是正是因为没有考虑页面的重要性的问题，FIFO算法很容易将重要的页换出内存。
2.3 Second Chance（第二次机会）算法
为了不FIFO算法将重要的页换出内存，Second Chance算法提供了一些改进。Second Chance算法在将页面换出内存前检查其使用位（使用位前文有介绍），若是其使用位为1，证实此页最近有被使用，猜想它还可能被使用，因而不把它置换出内存，可是把其使用位置为0，随后检查下一个页面，直到发现某页的使用位为0，将此页置换出内存。
2.4 Clock算法（时钟轮转法）
为了节约Second Chance算法一个接着一个检查使用位的开销，时钟轮转法又提出了改进。时钟轮转法将全部的页组成一个圆，圆心的指针指向下一个要被置换的页面，置换前一样检查使用位，若是使用位为1，一样将其使用位置为0，随后将顺指针旋转，检查下一个页面，直到发现某页的使用位为0，将此页置换出内存。很容易理解此算法为何叫“时钟”轮转法。
图示：
此时2号页是下一个要被置换出内存的页，置换时若是发现其使用位为1，则将使用位置0后顺时针旋转指针检查1号页。
2.5 LRU（Least Recent Used, 最近最少使用）算法
为得到对最优算法的模拟，提出了LRU算法。因为当前时间以后须要用到哪些页没法提早获知，因而记录当前时间以前页面的使用状况，认为以前使用过的页面之后还会被用到。在置换时，将最近使用最少的页面换出内存。此种方法的开销比较大。
2.6 NRU（Not Recent Used， 最近未使用）算法
前面提到修改位和使用位，NRU算法利用这两个标志位将全部页帧分为4组：
第0组：修改位和使用位都为0；
第1组：修改位为0，使用位为1；
第2组：修改位为1，使用位为0；
第3组：修改位和使用位都为1。
NRU算法从组数最小的一组中随机选择一个页面将其移出内存。可能有人会发现第2组这种状况根本不会出现，若是一个页帧被修改，其修改位会被置1，同时它也被使用了，其使用位也会被置1；即不会出现被修改可是没有被使用的状况。真实状况是，页帧的使用位会被定时清零，这样第3组通过一次清零就会变成第2组。这也符合“最近”未使用，即好久之前被使用的页帧被清零了，不在统计范围内，只要“最近”没有被使用，就颇有可能被移出。
NRU算法不是最好的，可是它使用起来开销很小，用较小的代价就获得了不错的效果，不失为一种不错的算法。