操作系统\操作系统实验\实验八 Linux 页面调度 (2).doc

操作系统实验中的"Linux 页面调度"主要涉及虚拟内存管理和地址转换两个核心概念。在Linux系统中，内存管理是通过页面调度来实现的，确保有效利用物理内存并处理内存不足的情况。 1. **内存使用监控**： 使用`free`命令可以查看系统当前的内存使用情况，包括总内存（total）、已使用内存（used）、空闲内存（free）、共享内存（shared）、缓存（buffers）和高速缓存（cached）。通过`free -m`参数以MB为单位显示，`free -s 3`则每隔3秒更新一次内存状态。这些数据有助于理解系统内存的实时状态。 2. **虚拟内存监控**： `vmstat`命令用于监视虚拟内存、进程、CPU活动等。其输出信息包括运行队列长度（procs）、内存状态（memory）、交换空间（swap）、I/O状态（io）、系统状态（system）和CPU使用情况（cpu）。了解这些指标的含义可以帮助分析系统的性能瓶颈。 3. **地址转换**： 在页式虚拟存储管理中，逻辑地址到物理地址的转换是通过页表完成的。页表是一个数据结构，其中每个条目包含一个页号和对应的物理块号。逻辑地址分为页号和页内偏移量，页号用于查找页表，页内偏移量与找到的物理块号组合生成最终的物理地址。如果页表中找不到对应的页号，就会发生缺页中断。实验中，使用FIFO（先进先出）页面置换算法来处理这种情况，将最久未使用的页面替换掉。 4. **内存分配**： 进程创建时，系统会为其分配内存。内存分配通常有两种策略：静态和动态。静态分配在进程加载时就确定内存，而动态分配则在需要时分配。连续分配方式可能导致内存碎片，非连续分配如分页和分段可以避免碎片，但增加内存访问复杂性。在分页系统中，通过位图来跟踪内存状态，分配时寻找连续的空闲页面，分配成功后将位图相应位置设为1，并建立页表。 5. **页面置换算法**： 实验中模拟了页面置换的过程，包括地址转换和FIFO页面置换。地址转换涉及初始化页表，输入逻辑地址，查找页表，如果发生缺页则按照FIFO算法替换最旧的页面。实验提供了输入页表大小、初始化页表、输入逻辑地址进行转换等功能，以直观展示页面置换的整个过程。 这个实验旨在让学生深入理解Linux操作系统中的内存管理和页面调度机制，通过实际操作来学习和掌握这些关键概念。通过监控内存使用和虚拟内存状态，以及模拟地址转换和页面置换，学生可以更好地分析系统性能和优化内存资源的使用。