Концепция навигации по запросам в операционной системе. Эта концепция гласит, что мы не должны загружать какие-либо страницы в основную память, пока они нам не понадобятся, или хранить все страницы во вторичной памяти, пока они нам не понадобятся.
Пейджинг по требованию
Пейджинг по требованию можно охарактеризовать как метод управления памятью, который используется в операционных системах для улучшения использования памяти и производительности системы. Пейджинг по требованию — это метод, используемый в системах виртуальной памяти, где страницы попадают в основную память только по запросу или необходимости ЦП.
При подкачке по запросу операционная система загружает в память только необходимые страницы программы во время выполнения, а не всю программу в памяти при запуске.
Ошибка страницы произошла, когда программе потребовался доступ к странице, которой в данный момент нет в памяти. Затем операционная система загружает необходимые страницы с диска в память и соответствующим образом обновляет таблицы страниц. Этот процесс прозрачен для работающей программы и продолжает выполняться так, как если бы страница всегда находилась в памяти.
Пейджинг по чистому требованию
Пейджинг по требованию — это конкретная реализация пейджинга по запросу. Операционная система загружает страницы в память только тогда, когда они нужны программе. Только при подкачке по требованию страницы при запуске программы изначально не загружаются в память, и все страницы изначально помечаются как находящиеся на диске.
Преимущества пейджинга по требованию
Таким образом, метод пейджинга по требованию имеет некоторые преимущества, обеспечивающие эффективность операционной системы.
- Эффективное использование физической памяти. Разбиение на страницы запросов обеспечивает более эффективное использование, поскольку в любой момент времени в память загружаются только необходимые страницы.
- Поддержка более крупных программ. Размерпрограмм может превышать объем физической памяти, доступной в системе, поскольку в память будут загружаться только необходимые страницы.
- Более быстрый запуск программы: поскольку изначально в память загружается только часть программы, программы могут запускаться быстрее, чем если бы вся программа загружалась сразу.
- Сокращение использования памяти. Разбиение запросов на страницы может помочь уменьшить объем памяти, необходимый программе, что может повысить производительность системы за счет уменьшения объема требуемого дискового ввода-вывода.
Недостатки пейджинга по требованию
- Перегрузка ошибки страницы: процесс обмена страницами между памятью и диском может привести к снижению производительности, особенно если программа часто обращается к страницам, которых в данный момент нет в памяти.
- Снижение производительности. Если программа часто обращается к страницам, которых в данный момент нет в памяти, система тратит много времени на замену страниц, что снижает производительность.
- Фрагментация. Разбиение запросов на страницы может привести к фрагментации физической памяти, что со временем приведет к снижению производительности системы.
- Сложность. Реализация подкачки запросов в операционной системе может быть сложной и требовать сложных алгоритмов и структур данных для управления таблицами страниц и пространством подкачки.
Рабочий процесс пейджинга по запросу
Итак, давайте разберемся в этом на примере. Предположим, мы хотим запустить процесс P, который имеет четыре страницы P0, P1, P2 и P3. В настоящее время в таблице страниц есть страницы P1 и P3.
Пейджинг по требованию
Итак, есть несколько шагов, которые выполняются в рабочем процессе пейджинга по требованию в операционной системе.
- Выполнение программы: при запуске программы операционная система создает для нее процесс и выделяет для него часть памяти.
- Создание таблиц страниц. Операционная система создает таблицы страниц для процессов, которые отслеживают, какие страницы программы в данный момент находятся в памяти, а какие — на диске.
- Обработка ошибок страниц: Ошибка страницы произошла, когда программа попыталась получить доступ к странице, которой в данный момент нет в памяти. Операционная система прерывает работу программы и проверяет таблицы страниц, есть ли на диске нужная страница.
- Выборка страницы:если требуемая страница находится на диске, операционная система извлекает страницу с диска и загружает ее в память.
- Затем таблица страниц обновляется, чтобы отразить новое расположение страницы в памяти.
- Возобновление работы программы: после загрузки необходимых страниц в память операционная система возобновляет выполнение программы с того места, где оно было остановлено. Программа продолжает работать так, как если бы страница всегда находилась в памяти.
- Замена страниц. Если свободной памяти недостаточно для хранения всех страниц, необходимых программе, операционной системе может потребоваться заменить одну или несколько страниц, находящихся в данный момент в памяти, на страницы, находящиеся в данный момент в памяти. на диске. Алгоритм замены страниц, используемый операционной системой, определяет, какие страницы выбраны для замены.
- Очистка страницы: когда процесс завершается, операционная система освобождает память, выделенную процессу, и очищает соответствующие записи в таблицах страниц.
Часто задаваемые вопросы о пейджинге по требованию
Чем пейджинг по требованию отличается от свопинга?
Пейджинг по требованию — это метод загрузки в ОЗУ только необходимых частей программы по мере необходимости, тогда как подкачка предполагает перемещение целых процессов в ОЗУ и из него. Пейджинг по требованию является более детальным и эффективным.
Что происходит во время страничного сбоя?
При возникновении ошибки страницы операционная система:
Определяет недостающую страницу.
Извлекает его из вторичного хранилища.
Обновляет таблицу страниц, чтобы отразить новое местоположение в оперативной памяти.
Возобновляет прерванный процесс.
Каковы некоторые стратегии оптимизации пейджинговой связи по запросу?
Используйте эффективные алгоритмы замены страниц.
Отрегулируйте размер файла подкачки или пространства подкачки.
Обеспечьте достаточный объем физической памяти, чтобы уменьшить количество ошибок страниц.
Профилируйте и оптимизируйте приложения, чтобы минимизировать использование памяти.
