Virtual Memory

update 2017-11-15 11:00:15

Memory fragmentation:

只有一部分 heap is “used”。process中每个内存块都需要比实际数据大，没有利用到的内部的空间叫做 "internal fragmentation"。process 之间的在 global memory map 中没利用到的空间叫做 external fragmentation。

Fragmentation 可以由于 fixed page size, buddy system, 和 reclamation（process exit，heap 释放，留下fragment） 造成。我们没有办法 eliminate fragments，因为我们不知道 pointers 在哪里。

造成 Fragmentation 的原因有三点：

1. Fixed page size： program的size不是 page size 的整数倍，所以会留下剩余，这是 internal fragmentation；
2. Buddy system： 分配的空间是 power of two pages，这是 internal fragmentation；
3. Reclaimation： 程序退出会释放内存，在 physical frame 中留下 holes，造成 external fragmentation；

Memory mapping:

• A frame is a unit of memory in the OS;
• A page is a unit of memory in the process;
• Memory mapping associates (os) frames with (process) pages;
• The OS has to maintain data on what gets mapped where;
• What frame goes with what process/page?

• Special handling instructions for pages: read-only,shared, private,...

  

  

  

  

Virtual memory:

• Process run 的时候只有一部分 pages resident；
• 如果一个page is needed and isn't resident:
  1. block the process
  2. swap in the required page
  3. unblock the process after the page is resident(it returns to the run queue)

如果map时，有 unused frame，则将需要的contents从disk中读到这里，然后map到process page。否则，就将一个已经使用的frame unmap，按需要将其存入disk，然后用这个frame存新的。

The dirty bit: 如果memory page 和 disk 中不同，则需要 flush to disk before reuse。

LRU：
Optimal if memory access is linear, and increasing;

LFU:
Optimal for loops;

题点

1. Why is it practical to relocate a frame to another physical address?

   A frame gets mapped to a page. Its physical address can thus be moved and the logical address stays the same. In fact, this always happens when the page is recovered from disk;

2. Why is it impractical to relocate a heap page to another address?

   因为我们不知道有哪些指针正指向他们。

3. 保持很多休眠processes会不会 slow down the OS？

   只有一点慢。因为 process 的 pages 都已经 swapped out，而且 processes 都不在 run queue 中了。内存中只剩下 process page tables，会拖慢一点点。