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ch7_part2:从内核的角度管理内存 - Coggle Diagram
ch7_part2:从内核的角度管理内存
按需分页
懒惰
先分配好虚拟地址，但是页尚未分配
系统说它已经分配好了，实际上它直到被调用时才真正分配内存
malloc只是包含了虚拟地址页的分配，当该地址被调用时MMU发现虚拟页是无效的，所以产生一个叫pagefault的中断
当所有的页框都被分配完--需要交换区的帮助
交换区：在永久存储设备里保存的一块地址空间
至少和物理空间一样大
系统可以支持的进程最大大小 = 物理地址空间+交换区空间-内核地址空间，不需要在内存加载所有数据，需要使用时用pagefault调页，页帧被占满时触发页面替换
访问时间=（1-p)ma +p*PagefaultTime
实现了over-commitment,可以支持大的进程的启动和多任务的并行启动
页面替换算法
FIFO:注意当一个页在页面中并且再次被访问时不会改变它的进入时间-----与LRU区别
LRU：注意当页面中的页被再次访问到时会改变它的年龄-----与FIFO区别
最优算法：不关心实现已经知道了未来的执行顺序，替换当前页面中离下一次被使用的时间最长的页
二次机会算法：查找引用位，为0替换，为1给第二次机会并清除引用位，使用队列实现
belody异常：页帧增加但是page fault的数量反而增加的异常
最优算法和LRU算法不会出现
堆算法也不会出现：特征：n个页帧的情况总是n+1个页帧的情况的子集，例如LRU，n个最常使用的页框也必然是n+1个最常用的页框的子集
虚拟内存
CPU上有MMU单元来处理地址转换
工作
内存返回存储在物理地址中的指令
CPU对指令进行译码，注意指令中存储的也是虚拟地址
在MMU的帮助下物理地址被检索出来
CPU要取指时虚拟地址被送至MMU，然后它被转换成物理地址
优点
共享内存可以被实现了
内存增长可以被轻易实现：增长的物理内存不要求是连续的
不同的进程使用相同的虚拟地址，但可能被转换成不同的物理地址
MMU的实现和Paging
MMU的实现
通过查找表来完成，每个进程都有自己的查找表
分页：为了减少表的大小，将内存分为固定的块
MMU的查找表被称为页表
属性
相邻的虚拟地址不保证被映射到相邻的物理地址
同一页面内的虚拟地址总是映射到物理地址的同一页面
内存分配
页是内存分配的基本单位，分配是一个逐页的方式
问题：当进程使用的内存小于内存分配的大小时就会浪费内存，导致内部碎片
放置页
已分配的内存被分为一个个页，未分配的内存不包含任何页
然后页被放置在物理内存或交换区中，即磁盘
页表设计
有效：在内存中，无效：不在内存中，并不是说该页未分配
页表结构：多级页表（不希望在内存中连续分配页表）
性能提升
大页。减少对页表的访问次数
内部碎片化
删除重复数据
Caching:TLB
总结:虚拟地址只是一个表查询的实现，它的特殊之处在于该表查询位于CPU上，也就是一个硬件实现方法；每一个进程都有它自己的查找表
操作系统存储并管理所有进程的页表
给进程分配页面
COW:Copy-On-Write