linux页面置换算法

① 页面置换算法的实验

#include <stdio.h>
#define PROCESS_NAME_LEN 32 /*进程名称的最大长度*/
#define MIN_SLICE 10 /*最小碎片的大小*/
#define DEFAULT_MEM_SIZE 1024 /*默认内存的大小*/
#define DEFAULT_MEM_START 0 /*默认内存的起始位置*/

/* 内存分配算法 */
#define MA_FF 1
#define MA_BF 2
#define MA_WF 3

int mem_size=DEFAULT_MEM_SIZE; /*内存大小*/
int ma_algorithm = MA_FF; /*当前分配算法*/
static int pid = 0; /*初始pid*/
int flag = 0; /*设置内存大小标志*/

struct free_block_type
{
int size;
int start_addr;
struct free_block_type *next;
};
struct free_block_type *free_block;

struct allocated_block
{
int pid;
int size;
int start_addr;
char process_name[PROCESS_NAME_LEN];
struct allocated_block *next;
};
struct allocated_block *allocated_block_head;

/*初始化空闲块，默认为一块，可以指定大小及起始地址*/
struct free_block_type* init_free_block(int mem_size)
{

struct free_block_type *fb;

fb=(struct free_block_type *)malloc(sizeof(struct free_block_type));
if(fb==NULL)
{
printf("No mem\n");
return NULL;
}
fb->size = mem_size;
fb->start_addr = DEFAULT_MEM_START;
fb->next = NULL;
return fb;
}

void display_menu()
{
printf("\n");
printf("1 - Set memory size (default=%d)\n", DEFAULT_MEM_SIZE);
printf("2 - Select memory allocation algorithm\n");
printf("3 - New process \n");
printf("4 - Terminate a process \n");
printf("5 - Display memory usage \n");
printf("0 - Exit\n");
}

/*设置内存的大小*/
int set_mem_size()
{
int size;
if(flag!=0)
{ /*防止重复设置*/
printf("Cannot set memory size again\n");
return 0;
}
printf("Total memory size =");
scanf("%d", &size);
if(size>0)
{
mem_size = size;
free_block->size = mem_size;
}
flag=1;
return 1;
}
/*Best-fit使用最小的能够放下将要存放数据的块，First-first使用第一个能够放下将要存放数据的块，Worst-fit使用最大的能够放下将要存放数据的块。*/
/* 设置当前的分配算法 */
/*分区分配算法(Partitioning Placement Algorithm)
*/
void set_algorithm()
{
int algorithm;
printf("\t1 - First Fit\n");/*首次适应算法(FF)：。 */
printf("\t2 - Best Fit\n");/*最佳适应算法(BF)： */

printf("\t3 - Worst Fit\n");
scanf("%d", &algorithm);
if(algorithm>=1 && algorithm <=3) ma_algorithm=algorithm;
/*按指定算法重新排列空闲区链表*/
rearrange(ma_algorithm);
}

void swap(int* data_1,int* data_2)
{
int temp;
temp=*data_1;
*data_1=*data_2;
*data_2=temp;
}

void rearrange_FF()
{
struct free_block_type *tmp, *work;
printf("Rearrange free blocks for FF \n");
tmp = free_block;
while(tmp!=NULL)
{
work = tmp->next;
while(work!=NULL)
{
if( work->start_addr < tmp->start_addr)
{ /*地址递增*/
swap(&work->start_addr, &tmp->start_addr);
swap(&work->size, &tmp->size);
}
else
{
work=work->next;
}
}
tmp=tmp->next;
}
}
/*按BF算法重新整理内存空闲块链表(未完成)
void rearrange_BF()
{
struct free_block_type *tmp,*work;
printf("Rearrange free blocks for BF\n");
tmp=free_block;
while(tmp!=NULL)
{
work=tmp->next;
while(work!=NULL)
{

}
}

}

*/
/*按WF算法重新整理内存空闲块链表(未完成)
void rearrange_WF()
{
struct free_block_type *tmp,*work;
printf("Rearrange free blocks for WF \n");
tmp=free_block;
while(tmp!=NULL)
{
work=tmp->next;
while(work!=NULL)
{

}
}
}
*/

/*按指定的算法整理内存空闲块链表*/
int rearrange(int algorithm)
{
switch(algorithm)
{
case MA_FF: rearrange_FF(); break;
/*case MA_BF: rearrange_BF(); break; */
/*case MA_WF: rearrange_WF(); break; */
}
}

/*创建新的进程，主要是获取内存的申请数量*/
int new_process()
{
struct allocated_block *ab;
int size;
int ret;
ab=(struct allocated_block *)malloc(sizeof(struct allocated_block));
if(!ab)
exit(-5);
ab->next = NULL;
pid++;
sprintf(ab->process_name, "PROCESS-%02d", pid);
ab->pid = pid;

printf("Memory for %s:", ab->process_name);
scanf("%d", &size);
if(size>0) ab->size=size;
ret = allocate_mem(ab); /* 从空闲区分配内存，ret==1表示分配ok*/
/*如果此时allocated_block_head尚未赋值，则赋值*/
if((ret==1) &&(allocated_block_head == NULL))
{
allocated_block_head=ab;
return 1;
}
/*分配成功，将该已分配块的描述插入已分配链表*/
else if (ret==1)
{
ab->next=allocated_block_head;
allocated_block_head=ab;
return 2;
}
else if(ret==-1)
{ /*分配不成功*/
printf("Allocation fail\n");
free(ab);
return -1;
}
return 3;
}

/*分配内存模块*/
int allocate_mem(struct allocated_block *ab)
{
struct free_block_type *fbt,*pre,*r;
int request_size=ab->size;
fbt=pre=free_block;
while(fbt!=NULL)
{
if(fbt->size>=request_size)
{
if(fbt->size-request_size>=MIN_SLICE)
{
fbt->size=fbt->size-request_size;
}
/*分配后空闲空间足够大，则分割*/

else
{
r=fbt;
pre->next=fbt->next;
free(r);
/*分割后空闲区成为小碎片，一起分配*/

return 1;
}
}
pre = fbt;
fbt = fbt->next;
}

return -1;
}

/*将ab所表示的已分配区归还，并进行可能的合并*/
int free_mem(struct allocated_block *ab)
{
int algorithm = ma_algorithm;
struct free_block_type *fbt, *pre, *work;

fbt=(struct free_block_type*) malloc(sizeof(struct free_block_type));
if(!fbt)
return -1;
fbt->size = ab->size;
fbt->start_addr = ab->start_addr;
/*插入到空闲区链表的头部并将空闲区按地址递增的次序排列*/
fbt->next = free_block;
free_block=fbt;
rearrange(MA_FF);
fbt=free_block;
while(fbt!=NULL)
{
work = fbt->next;
if(work!=NULL)
{
/*如果当前空闲区与后面的空闲区相连，则合并*/
if(fbt->start_addr+fbt->size == work->start_addr)
{
fbt->size += work->size;
fbt->next = work->next;
free(work);
continue;
}
}
fbt = fbt->next;
}
rearrange(algorithm); /*重新按当前的算法排列空闲区*/
return 1;
}

/*?释放ab数据结构节点*/
int dispose(struct allocated_block *free_ab)
{
struct allocated_block *pre, *ab;

if(free_ab == allocated_block_head)
{ /*如果要释放第一个节点*/
allocated_block_head = allocated_block_head->next;
free(free_ab);
return 1;
}
pre = allocated_block_head;
ab = allocated_block_head->next;

while(ab!=free_ab)
{
pre = ab;
ab = ab->next;
}
pre->next = ab->next;
free(ab);
return 2;
}
/*查找要删除的进程*/
struct allocated_block* find_process(int pid)
{
struct allocated_block *temp;
temp=allocated_block_head;
while(temp!=NULL)
{
if(temp->pid==pid)
{
return temp;
}
temp=temp->next;
}
}

/*删除进程，归还分配的存储空间，并删除描述该进程内存分配的节点*/
void kill_process()
{
struct allocated_block *ab;
int pid;
printf("Kill Process, pid=");
scanf("%d", &pid);
ab=find_process(pid);
if(ab!=NULL)
{
free_mem(ab); /*释放ab所表示的分配区*/
dispose(ab); /*释放ab数据结构节点*/

}
}

/* 显示当前内存的使用情况，包括空闲区的情况和已经分配的情况 */

int display_mem_usage()
{
struct free_block_type *fbt=free_block;
struct allocated_block *ab=allocated_block_head;
if(fbt==NULL) return(-1);
printf("----------------------------------------------------------\n");

/* 显示空闲区 */
printf("Free Memory:\n");
printf("%20s %20s\n", " start_addr", " size");
while(fbt!=NULL)
{
printf("%20d %20d\n", fbt->start_addr, fbt->size);
fbt=fbt->next;
}
/* 显示已分配区 */
printf("\nUsed Memory:\n");
printf("%10s %20s %10s %10s\n", "PID", "ProcessName", "start_addr", " size");
while(ab!=NULL)
{
printf("%10d %20s %10d %10d\n", ab->pid, ab->process_name, ab->start_addr, ab->size);
ab=ab->next;
}
printf("----------------------------------------------------------\n");
return 0;
}

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楼主啊，小女子给你的是残缺版滴，要是你给我分，我就把剩下滴给你,上次在北京大学贴吧都被人骗了，世道炎凉啊O(∩_∩)O~

② 页面置换算法 流程图

各种编程语言的书上都有详细介绍，有好几种算法，如：。①先进先出算法（FIFO）：这种算法实现简单，这种算法只是在对线性顺序访问地址空间的情况下才是最理想，否则效率不高。②最近最久未用算法（LRU）：这种算法能比较普遍地适用于各种类型的程序，但实现起来比较困难，因为要对先前的访问的历史时时加以记录和更新。③LRU近似算法：这种算法比较简单，易于实现，其缺点是周期T的大小不易确定。
还是找本书看最方便。

③ 页面置换算法的常见的置换算法

最简单的页面置换算法是先入先出（FIFO）法。这种算法的实质是，总是选择在主存中停留时间最长（即最老）的一页置换，即先进入内存的页，先退出内存。理由是：最早调入内存的页，其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。建立一个FIFO队列，收容所有在内存中的页。被置换页面总是在队列头上进行。当一个页面被放入内存时，就把它插在队尾上。
这种算法只是在按线性顺序访问地址空间 时才是理想的，否则效率不高。因为那些常被访问的页，往往在主存中也停留得最久，结果它们因变“老”而不得不被置换出去。
FIFO的另一个缺点是，它有一种异常现象，即在增加存储块的情况下，反而使缺页中断率增加了。当然，导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。
FIFO算法和OPT算法之间的主要差别是，FIFO算法利用页面进入内存后的时间长短作为置换依据，而OPT算法的依据是将来使用页面的时间。如果以最近的过去作为不久将来的近似，那么就可以把过去最长一段时间里不曾被使用的页面置换掉。它的实质是，当需要置换一页时，选择在之前一段时间里最久没有使用过的页面予以置换。这种算法就称为最久未使用算法（Least Recently Used，LRU）。
LRU算法是与每个页面最后使用的时间有关的。当必须置换一个页面时，LRU算法选择过去一段时间里最久未被使用的页面。
LRU算法是经常采用的页面置换算法，并被认为是相当好的，但是存在如何实现它的问题。LRU算法需要实际硬件的支持。其问题是怎么确定最后使用时间的顺序，对此有两种可行的办法：
1.计数器。最简单的情况是使每个页表项对应一个使用时间字段，并给CPU增加一个逻辑时钟或计数器。每次存储访问，该时钟都加1。每当访问一个页面时，时钟寄存器的内容就被复制到相应页表项的使用时间字段中。这样我们就可以始终保留着每个页面最后访问的“时间”。在置换页面时，选择该时间值最小的页面。这样做， 不仅要查页表，而且当页表改变时（因CPU调度）要 维护这个页表中的时间，还要考虑到时钟值溢出的问题。
2.栈。用一个栈保留页号。每当访问一个页面时，就把它从栈中取出放在栈顶上。这样一来，栈顶总是放有目前使用最多的页，而栈底放着目前最少使用的页。由于要从栈的中间移走一项，所以要用具有头尾指针的双向链连起来。在最坏的情况下，移走一页并把它放在栈顶上需要改动6个指针。每次修改都要有开销，但需要置换哪个页面却可直接得到，用不着查找，因为尾指针指向栈底，其中有被置换页。
因实现LRU算法必须有大量硬件支持，还需要一定的软件开销。所以实际实现的都是一种简单有效的LRU近似算法。
一种LRU近似算法是最近未使用算法（Not Recently Used，NUR）。它在存储分块表的每一表项中增加一个引用位，操作系统定期地将它们置为0。当某一页被访问时，由硬件将该位置1。过一段时间后，通过检查这些位可以确定哪些页使用过，哪些页自上次置0后还未使用过。就可把该位是0的页淘汰出去，因为在之前最近一段时间里它未被访问过。
4）Clock置换算法（LRU算法的近似实现）
5）最少使用（LFU）置换算法
在采用最少使用置换算法时，应为在内存中的每个页面设置一个移位寄存器，用来记录该页面被访问的频率。该置换算法选择在之前时期使用最少的页面作为淘汰页。由于存储器具有较高的访问速度，例如100 ns，在1 ms时间内可能对某页面连续访 问成千上万次，因此，通常不能直接利用计数器来记录某页被访问的次数，而是采用移位寄存器方式。每次访问某页时，便将该移位寄存器的最高位置1，再每隔一定时间(例如100 ns)右移一次。这样，在最近一段时间使用最少的页面将是∑Ri最小的页。
LFU置换算法的页面访问图与LRU置换算法的访问图完全相同；或者说，利用这样一套硬件既可实现LRU算法，又可实现LFU算法。应该指出，LFU算法并不能真正反映出页面的使用情况，因为在每一时间间隔内，只是用寄存器的一位来记录页的使用情况，因此，访问一次和访问10 000次是等效的。
6）工作集算法
7）工作集时钟算法
8）老化算法（非常类似LRU的有效算法）
9）NRU(最近未使用）算法
10）第二次机会算法
第二次机会算法的基本思想是与FIFO相同的，但是有所改进，避免把经常使用的页面置换出去。当选择置换页面时，检查它的访问位。如果是 0，就淘汰这页；如果访问位是1，就给它第二次机会，并选择下一个FIFO页面。当一个页面得到第二次机会时，它的访问位就清为0，它的到达时间就置为当前时间。如果该页在此期间被访问过，则访问位置1。这样给了第二次机会的页面将不被淘汰，直至所有其他页面被淘汰过（或者也给了第二次机会）。因此，如果一个页面经常使用，它的访问位总保持为1，它就从来不会被淘汰出去。
第二次机会算法可视为一个环形队列。用一个指针指示哪一页是下面要淘汰的。当需要一个 存储块时，指针就前进，直至找到访问位是0的页。随着指针的前进，把访问位就清为0。在最坏的情况下，所有的访问位都是1，指针要通过整个队列一周，每个页都给第二次机会。这时就退化成FIFO算法了。

④ Linux用的是什么页面置换算法

有可能是你的交换分区的大小不足。可以将交换分区设置稍大一些试试

⑤ lru页面置换算法是什么

用双向链表和哈希表来实现。

LRU算法的提出，是基于这样一个事实：在前面几条指令中使用频繁的页面很可能在后面的几条指令中频繁使用。

反过来说，已经很久没有使用的页面很可能在未来较长的一段时间内不会被用到。这个，就是着名的局部性原理——比内存速度还要快的cache，也是基于同样的原理运行的。因此，只需要在每次调换时，找到最近最少使用的那个页面调出内存。这就是LRU算法的全部内容。

一种LRU近似算法是最近未使用算法。

它在存储分块表的每一表项中增加一个引用位，操作系统定期地将它们置为0。当某一页被访问时，由硬件将该位置1。过一段时间后，通过检查这些位可以确定哪些页使用过，哪些页自上次置0后还未使用过。就可把该位是0的页淘汰出去，因为在之前最近一段时间里它未被访问过。

以上内容参考：网络-页面置换算法

⑥ LRU页面置换算法的实现

我会。就是最近未使用的算法吧。例如一个三道程序，等待进入的是1，2，3，4，4，2，5，6，3，4，2，1。先分别把1，2，3导入，然后导入4，置换的是1，因为他离导入时间最远。然后又是4，不需要置换，然后是2，也不需要，因为内存中有，到5的时候，因为3最远，所以置换3，依次类推，还有不懂联系我吧。QQ：243926566

⑦ 操作系统题：页面置换算法 OPT FIFO LRU

fifo就是先进先出，可以想象成队列
lru是最久未使用，当需要替换页面的时候，向前面看，最久没使用的那个被替换
opt是替换页面的时候，优先替换后面最迟出现的。
不懂再问。。

⑧ 页面置换算法的操作系统页面置换算法代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h> #define TRUE 1
#define FALSE 0
#define INVALID -1
#define NUL 0
#define total_instruction 320 /*指令流长*/
#define total_vp 32 /*虚页长*/
#define clear_period 50 /*清零周期*/
typedef struct{ /*页面结构*/
int pn,pfn,counter,time;
}pl_type;
pl_type pl[total_vp]; /*页面结构数组*/
struct pfc_struct{ /*页面控制结构*/
int pn,pfn;
struct pfc_struct *next;
};
typedef struct pfc_struct pfc_type;
pfc_type pfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
int diseffect,a[total_instruction];
int page[total_instruction], offset[total_instruction];
void initialize(int);
void FIFO(int);
void LRU(int);
void NUR(int);
int main()
{
int S,i;
srand((int)getpid());
S=(int)rand()%390;
for(i=0;i<total_instruction;i+=1) /*产生指令队列*/
{
a[i]=S; /*任选一指令访问点*/
a[i+1]=a[i]+1; /*顺序执行一条指令*/
a[i+2]=(int)rand()%390; /*执行前地址指令m’*/
a[i+3]=a[i+2]+1; /*执行后地址指令*/
S=(int)rand()%390;
}
for(i=0;i<total_instruction;i++) /*将指令序列变换成页地址流*/
{
page[i]=a[i]/10;
offset[i]=a[i]%10;
}
for(i=4;i<=32;i++) /*用户内存工作区从4个页面到32个页面*/
{
printf(%2d page frames,i);
FIFO(i);
LRU(i);
NUR(i);
printf( );
}
return 0;
}
void FIFO(int total_pf) /*FIFO(First in First out)ALGORITHM*/
/*用户进程的内存页面数*/
{
int i;
pfc_type *p, *t;
initialize(total_pf); /*初始化相关页面控制用数据结构*/
busypf_head=busypf_tail=NUL; /*忙页面队列头，对列尾链接*/
for(i=0;i<total_instruction;i++)
{
if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/
{
diseffect+=1; /*失效次数*/
if(freepf_head==NUL) /*无空33闲页面*/
{
p=busypf_head->next;
pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID; /*释放忙页面队列中的第一个页面*/
freepf_head=busypf_head;
freepf_head->next=NUL;
busypf_head=p;
}
p=freepf_head->next; /*按方式调新页面入内存页面*/
freepf_head->next=NUL;
freepf_head->pn=page[i];
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
if(busypf_tail==NUL)
busypf_head=busypf_tail=freepf_head;
else
{
busypf_tail->next=freepf_head;
busypf_tail=freepf_head;
}
freepf_head=p;
}
}
printf(FIFO:%6.4F,1-(float)diseffect/320);
}
void LRU(int total_pf)
{
int min,minj,i,j,present_time;
initialize(total_pf);present_time=0;
for(i=0;i<total_instruction;i++)
{
if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/
{
diseffect++;
if(freepf_head==NUL) /*无空闲2页面*/
{
min=32767;
for(j=0;j<total_vp;j++)
if(min>pl[j].time&&pl[j].pfn!=INVALID)
{
min=pl[j].time;
minj=j;
}
freepf_head=&pfc[pl[minj].pfn];
pl[minj].pfn=INVALID;
pl[minj].time=-1;
freepf_head->next=NUL;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
pl[page[i]].time=present_time;
freepf_head=freepf_head->next;
}
else
pl[page[i]].time=present_time;
present_time++;
}
printf(LRU:%6.4f,1-(float)diseffect/320);
}
void NUR(int total_pf)
{
int i,j,dp,cont_flag,old_dp;
pfc_type *t;
initialize(total_pf);
dp=0;
for(i=0;i<total_instruction;i++)
{
if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/
{
diseffect++;
if(freepf_head==NUL) /*无空闲1页面*/
{
cont_flag=TRUE;old_dp=dp;
while(cont_flag)
if(pl[dp].counter==0&&pl[dp].pfn!=INVALID)
cont_flag=FALSE;
else
{
dp++;
if(dp==total_vp)
dp=0;
if(dp==old_dp)
for(j=0;j<total_vp;j++)
pl[j].counter=0;
}
freepf_head=&pfc[pl[dp].pfn];
pl[dp].pfn=INVALID;
freepf_head->next=NUL;
}
pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;
freepf_head=freepf_head->next;
}
else
pl[page[i]].counter=1;
if(i%clear_period==0)
for(j=0;j<total_vp;j++)
pl[j].counter=0;
}
printf(NUR:%6.4f,1-(float)diseffect/320);
}
void initialize(int total_pf) /*初始化相关数据结构*/
/*用户进程的内存页面数*/
{
int i;
diseffect=0;
for(i=0;i<total_vp;i++)
{
pl[i].pn=i;pl[i].pfn=INVALID; /*置页面控制结构中的页号，页面为空*/
pl[i].counter=0;pl[i].time=-1; /*页面控制结构中的访问次数为0，时间为-1*/
}
for(i=1;i<total_pf;i++)
{
pfc[i-1].next=&pfc[i];pfc[i-1].pfn=i-1;/*建立pfc[i-1]和pfc[i]之间的连接*/
}
pfc[total_pf-1].next=NUL;pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1;
freepf_head=&pfc[0]; /*页面队列的头指针为pfc[0]*/
}
/*说明：本程序在Linux的gcc下和c-free下编译运行通过*/

⑨ 几种页面置换算法的基本原理及实现方法

收藏推荐 在多道程序的正常运行过程中,属于不同进程的页面被分散存放在主存页框中,当正在运行的进程所访问的页面不在内存时,系统会发生缺页中断,在缺页中断服务程序中会将所缺的页面调入内存,如内存已无空闲页框,缺页中断服务程序就会调用页面置换算法,页面置换算法的目的就是选出一个被淘汰的页面.把内存和外存统一管理的真正目的是把那些被访问概率非常高的页存放在内存中.因此,置换算法应该置换那些被访问概率最低的页,将它们移出内存.1最佳置换算法基本原理:淘汰以后不再需要的或最远的将来才会用到的页面.这是1966年Belady提出的理想算法,但无法实现,主要用于评价其他置换算法.例:分配给某进程的内存页面数是3页,页面地址流如下:7,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,其内存动态分配过程如下:7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 1 2 0 17 7 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 20 0 0 0 0 0 4 4 4 0 0 0 0 0 0 01 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 12先进先出置换......(本文共计2页) 如何获取本文>>

⑩ 最佳页面置换算法的页面置换算法评价标准

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，应该保留最近重复访问的页面，将以后都不再访问或者很长时间内不再访问的页面调出。