0x15 虚拟内存（下）

四、页框分配和颠簸

页框分配

也称帧分配，就是研究如何为各个进程分配一定的空闲内存。
如：现有93个空闲页框和2个进程，那么每个进程各得到多少页框？

页框分配会受到多方面的限制，例如，所分配的页框不能超过可用页框的数量，也必须分配至少最少的页框数，即每个进程所需要的最少的页框数。

分配至少最少的页框数的原因之一是性能。当指令完成之前出现缺页中断时，该指令必须重新执行，因此，必须有足够的页框来容纳所有单个指令所引用的页。

必须满足：每个进程所需要最少的页数
例子：IBM370-6处理SS MOVE指令：

• 指令是6个字节，可能跨越2页
• 2页处理from
• 2页处理to

两个主要的分配策略：

• 固定分配
• 优先级分配

固定分配

为每个进程分配固定数量的页框数，有两种分配方式：平均分配和按比率分配。

平均分配——均分法
例：如果有100个页框，和5个进程，则每个进程分给20个页
按比率分配——根据每个进程的大小来分配

优先级分配

根据优先级而不是进程大小来使用比率分配策略。

如果进程P_i产生一个缺页

• 选择替换其中的一个页框
• 从一个较低优先级的进程中选择一个页面来替换

全局置换和局部置换

影响页框分配的另一个因素是页框置换。当有多个进程竞争页框时，页面置换算法可分为两大类：全局置换和局部置换。

• 全局置换——进程在所有的页框中选择一个替换页面；一个进程可以从另一个进程中获得页框。一个问题是进程不能控制缺页率。
• 局部置换——每个进程只从属于它自己的页框中选择。不能使用其他进程的不常用内存，所以会阻碍一个进程。

全局置换通常有更好的系统吞吐量且更为常用。

颠簸

当一个进程没有足够的页框，那么它很快产生缺页。然而，其所有页都在使用，它置换了一个页，但又立刻再次需要这个页。因此，会一而再地产生缺页中断，换出一个页，该页又立即需要换入。这种情况称为颠簸。

如果一个进程没有足够的页，那么缺页率将很高，这将导致：

• CPU利用率低下.
• 操作系统认为需要增加多道程序的道数
• 系统中将加入一个新的进程

颠簸（抖动）=一个进程的页面经常换入换出

该图显示了CPU利用率与多道程序设计的道数之间的关系。初始时，道数增加，CPU利用率增加，直到达到最大值，如果此时道数还要继续增加，则开始系统颠簸，CPU利用率急剧下降，此时，为了增加CPU利用率和降低系统颠簸，必须降低多道程序的道数。