CHƯƠNG : QUẢN LÝ BỘ NHỚ ẢO Các chiến lược quản lý nhớ ảo  Các giải thuật thay trang  Nguyên tắc tối ưu  Các giải thuật: OPT, FIFO, LRU, LFU, NUR, dịp may thứ hai  Tính cục (locality)  Lý thuyết tập làm việc (working set)  Bài tập  Baøi giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ÑHBK TP -1- CÁC CHIẾN LƯỢC QUẢN LÝ BỘ NHỚ ẢO     Các chiến lược quản lý – Chiến lược nạp (Fetch strategies) – Chiến lược đặt (Placement strategies) – Chiến lược thay thế(Replacement strategies) Chiến lược nạp – Nạp trang theo yêu cầu (Demand paging) – Nạp trang tiên đoán (Anticipatory paging) – Page fault bước xử lý page fault Chiến lược đặt Chiến lược thay Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ÑHBK TP -2- CÁC GIẢI THUẬT THAY THẾ TRANG     Yêu cầu : Tối thiểu số page fault Nguyên tắc tối ưu : Chọn trang thay Trang khơng cịn dùng Trang không dùng lại thời gian xa Các tiêu chuẩn (thực tế) để chọn trang thay – Các trang không bị thay đổi – Các trang không bị khóa – Các trang khơng thuộc q trình nhiều page fault – Các trang không thuộc tập làm việc trình Một số giải thuật thay trang – Thay trang ngẫu nhiên – FIFO, LRU, giải thuật xấp xỉ LRU, LFU, NUR Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -3- GIẢI THUẬT TỐI ƯU (OPT)  Chọn trang thay trang không tham khảo thời gian lâu Thời điểm t Bộ nhớ thực có frame  4 10 11 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 4 4 5 5 5 page fault Nhận xét? Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -4- GIẢI THUẬT FIFO   Chọn trang thay trang nhớ thực khoảng thời gian lâu Nghịch lý Belady 5 Bộ nhớ thực có frame 1 4 5 5 5 2 1 1 3 3 3 2 2 4 Bộ nhớ thực có frame 1 1 1 5 5 4 2 2 2 1 1 3 3 3 2 2 4 4 4 3 Bài giảng môn hệ điều hành HCM page fault 10á page fault Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -5- GIẢI THUẬT LRU (Least Recently Used)  Chọn trang thay trang không tham khảo thời gian lâu Thời điểm t Chuỗi tham khảo Bộ nhớ thực có frame   1 10 11 4 5 1 1 3 2 2 4 2 Nhận xét? So sánh với FIFO Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ÑHBK TP -6- GIẢI THUẬT NUR (Not Used Recently)   Là giải thuật xấp xỉ LRU Dùng thêm bit cho trang – –  Referenced bit R Modified bit M (còn gọi dirty bit) Trang thuộc nhóm, thay trang theo độ ưu tiên nhóm trang R M Ý nghĩa trang nhớ 0 Chưa tham chiếu, chưa sửa đổi Chưa tham chiếu, sửa đổi ? Đã tham chiếu, chưa sửa đổi 1 Đã tham chiếu, sửa đổi Bài giảng môn hệ điều hành HCM Thứ tự ưu tiên thay trang giảm dần Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -7- DỊP MAY THỨ HAI (Second Chance) Là giải thuật xấp xỉ LRU  Còn gọi giải thuật FIFO cải tiến  Mỗi trang có bit tham chiếu R, lúc đầu  Trang chọn xét thay theo kiểu FIFO  – –  Trang có R=0 thay Trang có R=1 đưa vào cuối hàng đặt lại R=0 Hệ thống chọn lựa trang lại hàng đợi Nhận xét? Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -8- GIẢI THUẬT LFU (Least Frequently Used)   Là giải thuật xấp xỉ LRU Chọn trang thay trang có tần số tham khảo nhỏ khoảng thời gian định Thời điểm t Chuỗi tham khảo 2 10 11 2 3  Tại t=11, nhớ trang 2, 3, ta chọn trang để thay  Nhận xét? Baøi giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -9- LÝ THUYẾT VỀ TÍNH CỤC BỘ (Locality)  Tính cục thời gian (temporal locality) – –  Tính cục khơng gian(spatial locality) – –  Các việc xảy thời điểm t xảy thời điểm lân cận ( t + dt, t – dt ) Ví dụ : vùng nhớ tham khảo tham khảo đến tương lai gần Biến cố xảy vùng xảy vùng lân cận Ví dụ : vùng nhớ tham khảo gần thường kề Ý nghĩa – – Trong lập trình Trong OS : giải thuật thay trang` Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -10- KỸ THUẬT ĐỆM TRANG (Page Buffering)  Tạm thời giữ lại trang chọn để thay thể  tránh tác động giải thuậtt thay trang hiệu Sử dụng danh sách – –  Free page list Modified page list Khi có page fault, hệ thống tìm xem trang cần nạp có cịn nhớ khơng trước nạp trang – – Trang nạp nạp vào đầu free page list Modified page list dùng để ghi trang theo cụm nhiều trang  giảm chi phí I/O Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -11- CÁC VẤN ĐỀ KHÁC  Tầm vực thay trang (resident scope) – –  Số frame cấp cho trình(resident set size) – –  Tầm vực cục : chọn trang thay nhứng trang q trình liên quan Tầm vực tồn cục: chọn trang không bị lock để thay Không đổi (fixed allocation ): chia đều/ theo tỉ lệ kích thược trình Thay đổi trình chạy (variable allocation ) Điều khiển tải (Load control) – Số trình cần nạp vào nhớ ? Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ÑHBK TP -12- LÝ THUYẾT VỀ TẬP LÀM VIỆC  Tập làm việc (working set-WS) = tập trang trình cần sử dụng để làm việc thời gian  (hình vẽ)  Lý tưởng: WS trình nằm hồn tồn nhớ Theo dõi working set q trình ntn?  Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ÑHBK TP -13- BÀI TẬP Tìm số page fault tương ứng sử dụng OPT, FIFO, LRU để thay trang với chuỗi tham khảo 2, ,2, 1, 5, 2, 4, 5, 3, 2, 5, & sồ frame=3 Tìm thời gian truy cập trung bình hệ VM có thơng số thời gian phục vụ sau: Bộ nhớ CPU cache 90% Thời gian phục vụ 1ns Main memory 75% 1us Page fault Thư tự truy cập nhớ Hit rate 100% 10ms Baøi giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ÑHBK TP -14- ... allocation ) Điều khiển tải (Load control) – Số trình cần nạp vào nhớ ? Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -1 2- LÝ THUYẾT VỀ TẬP LÀM VIỆC  Tập làm việc (working set-WS) =... t=11, nhớ trang 2, 3, ta chọn trang để thay  Nhận xét? Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ĐHBK TP -9 - LÝ THUYẾT VỀ TÍNH CỤC BỘ (Locality)  Tính cục thời gian (temporal locality)... Trang có R=1 đưa vào cuối hàng đặt lại R=0 Hệ thống chọn lựa trang cịn lại hàng đợi Nhận xét? Bài giảng môn hệ điều hành HCM Vũ Lê Hùng Khoa CNTT – ÑHBK TP -8 - GIẢI THUẬT LFU (Least Frequently Used)