Appearance
虚拟存储性能与改进
考情分析
抖动（颠簸）是高频选择题考点，EAT 计算在计算题中出现过。🔥🔥 中高频。
页面置换算法的选择直接影响缺页率，而缺页率哪怕只有 0.1% 也能让有效访存时间暴增 40 倍。当系统整体缺页率失控时，会发生什么？
抖动（Thrashing）
抖动（也叫颠簸）：进程频繁地换入换出页面，大部分时间都花在页面调度上，几乎无法推进实际计算。就像一个人桌子太小，放上这本书就得撤掉那本，结果全部时间都花在搬书上，根本没空看书。
抖动的产生
这是一个恶性循环：CPU 利用率越低 → OS 引入更多进程 → 每个进程的页框更少 → 缺页更严重 → CPU 利用率更低。
CPU 利用率与多道程度的关系
CPU利用率
↑
| ╱‾‾╲
| ╱ ╲
| ╱ ╲
| ╱ ╲ ← 抖动开始
|╱ ╲____
+------------------------→ 多道程度存在一个最优多道程度，超过这个点后 CPU 利用率急剧下降。
产生抖动的根本原因
所有进程的工作集之和 > 可用物理内存。
预防和解决抖动
方法一：工作集策略
监控每个进程的工作集大小，确保分配的页框数 ≥ 工作集大小。
- 若
> 可用内存 → 挂起某些进程（降低多道程度） - 被挂起进程的页框释放给其他进程
方法二：缺页频率（PFF）策略
直接监控进程的缺页率来调整页框分配：
| 缺页率情况 | 操作 |
|---|---|
| 缺页率 > 上限 | 给进程增加页框 |
| 缺页率 < 下限 | 回收部分页框 |
| 无法增加且缺页率仍高 | 挂起该进程 |
缺页率
↑
| ╲
| ╲‾‾‾‾‾‾ 上限
| ╲
| ╲__ 下限
| ╲___
+----------------→ 页框数方法三：控制多道程度
通过 L=S 准则来判断系统是否处于合理状态：
- L：缺页的平均间隔时间
- S：处理一次缺页的平均时间
- L ≈ S 时，磁盘和 CPU 都能充分利用
- L >> S：磁盘空闲，可增加多道程度
- L << S：磁盘忙不过来，应降低多道程度
影响缺页率的因素
| 因素 | 影响 |
|---|---|
| 页面大小 | 页面越大 → 缺页率越低（但内部碎片增大） |
| 分配的页框数 | 页框越多 → 缺页率越低 |
| 页面置换算法 | OPT > LRU > CLOCK > FIFO |
| 程序的局部性 | 局部性越好 → 缺页率越低 |
程序局部性的影响
同样的数组访问，按行优先和按列优先的缺页率可能差异巨大：
c
// 按行优先 —— 局部性好，缺页少
for (int i = 0; i < 1024; i++)
for (int j = 0; j < 1024; j++)
a[i][j] = 0;
// 按列优先 —— 局部性差，缺页多
for (int j = 0; j < 1024; j++)
for (int i = 0; i < 1024; i++)
a[i][j] = 0;C 语言数组按行存储，按行遍历时连续页面会被反复利用（空间局部性好）。按列遍历则每次访问跳到不同页面，缺页率大幅上升。
有效访存时间回顾
其中
- 缺页中断处理时间
- 将页面从磁盘读入内存的时间（主要开销）
- 重新启动指令的时间
典型值：
考研高频考点
- 🔥🔥🔥 抖动（颠簸）的定义与产生原因
- 🔥🔥🔥 抖动的根本原因：工作集之和 > 可用物理内存
- 🔥🔥 工作集策略预防抖动
- 🔥🔥 缺页频率（PFF）策略
- 🔥🔥 程序局部性对缺页率的影响（行优先 vs 列优先）
- 🔥 影响缺页率的四个因素
- 🔥 L=S 准则
到这里，内存管理章节就全部结束了。下一章进入文件系统——数据在磁盘上如何组织、如何存取。