LINUX操作系统教程课件第六章.ppt

基于Linux 的操作系统教程 Operating System Course based on Linux 第六章 ：虚拟存储器 章节目标： 1：掌握虚拟存储器的概念以及实现虚拟存储的条件 2：掌握分区式存储扩充的方法 3：掌握页式虚拟存储的实现原理 4：掌握段式虚拟存储的实现原理 5：掌握段页式虚拟存储的实现原理 5：掌握Linux的虚拟存储的实现方法 6. 1：虚拟存储器的概念以及实现虚拟存储的条件 虚拟存储器概念 实现虚拟存储的条件 虚拟存储器 概念：以透明的方式给用户提供一个比实际内存大的多的作业地址空间。它不是任何实际的物理存储器，而是一个非常大的存储器的逻辑模型。 实现虚拟存储的条件 实际内存空间 外存上的内存交换区 虚拟地址 换进、换出机制 6.2:分区存储管理中的内存扩充  覆盖技术 交换技术 覆盖技术 ： 一个作业的若干程序段共享同一段内存空间。 交换技术： 交换技术：在多道程序系统中，将处于等待态的作业换出内存，而将在外存上准备运行的作业调入内存。交换技术交换的单位是整个作业。 6.3:页式虚拟存储管理  基本原理 淘汰算法 页式虚拟存储基本原理 基本思想：作业信息的副本存放在外存上，当作业被调度运行时，至少要将作业的第一页内容装入内存，在执行的过程当中，访问到不在内存的页时，再把它们调入内存。 页表： 缺页中断 淘汰算法 最佳（OPT）算法 ：选择“在将来再也不被访问，或者是在最远的将来才被访问”的页进行淘汰。 先进先出（FIFO）算法 ：选择在内存中驻留时间最长的那一页（常驻的除外）进行淘汰。 最近很久未用（LRU）算法 ：选择最近一段时间内最长时间未被使用的页进行淘汰。 最不经常使用（LFU）算法 ：选择被访问次数最少的页进行淘汰。 6.4:段式虚拟存储管理  基本原理 段的动态连接 段的保护 段的共享 基本原理 基本思想：为每个用户提供一个多段式的虚拟存储器，即作业都存放在外存中，当调入运行时，首先把该作业当前需要的若干段调人主存，执行中访问到不在内存的段时，再随时把它们装入内存。 段表：扩充后的段表一般包括段号、段长、状态位、内存地址、共享位、扩充位、 移动位、引用位、改变位、存取方式、外存地址等。 调不在内存的段的调入机制：缺段中断 段的动态连接 静态连接：在作业运行之前，经过连接装配，将作业所有的程序（包括库程序）和数据连接装配为一个目标模块。 动态连接：在作业的运行中需要使用到哪一段时再进行连接 。 段的动态连接实现 直接编址和间接编址的概念： 连接间接字：采用间接编址时，指令中的间接地址所指示的单元的内容称为间接字。连接间接字格式如下 编译处理： 段的动态连接示例 段的共享 段的共享：把几个作业的段表中的某一项都指向主存的同一地址，即实现了对主存中以该地址为起始地址的那一段便被共享了。 共享段在内存只保留一个副本，各作业中的段与之的连接是通过动态连接实现的。 为了协调段的共享，整个系统必须建立一张现行分段表（AST）。 段的保护 实现方法： 1、地址越界保护法 2、存取方式控制保护法。 6.5:段页式虚拟存储管理 基本原理 地址变换 中断处理 段页式虚拟存储基本原理 基本思想：将用户的作业按逻辑意义划分为段，每个段再划分为大小相同的页。 虚拟地址构成：段号、页号、页内偏移 段表：每个作业一张 页表：每个段一张 段页式地址变换 段页式虚拟存储中的中断处理 6.6:Linux中的虚拟存储管理技术 80386对虚拟存储管理的支持 Linux虚拟地址空间的管理 缺页中断处理 交换空间与页面的换出 缓冲机制 80386对虚拟存储管理的支持 80386的页表格式 Linux虚拟地址空间的管理 Linux缺页中断处理 发生缺页中断：Linux收到“页面失败”信息。 缺页中断处理： （1）确定发生页面失败的虚拟内存区域：有哪些信誉好的足球投注网站vm_area_struct结构的AVL树，其间进行地址合法性和操作合法性检查； （2）通过合法性检查，则将不在内存的页调入内存。 vm_area_struct结构的AVL树 交换空间与页面的换出（一） 交换空间：用于临时存放从内存调出的页的外存，其存储区域也是按页划分的。 Linux交换空间的两种形式： （1）交换设备：整个块设备，如硬盘的一个分区。 （2）交换文件：文件系统中固定长度的文件。 交换空间与页面的换出（二） 页的换出与淘汰任务由处于内核态交换进程kswapd完成 。 淘汰算法：最近最少使用（LRU