實(shí)驗(yàn)十二內(nèi)存管理和頁(yè)面置換算法的模擬概要

1、實(shí)驗(yàn)十二 內(nèi)存管理和頁(yè)面置換算法的模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 了解 Linux 如何實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)；2. 分析并實(shí)現(xiàn)一個(gè)與缺頁(yè)相關(guān)的程序。3. 通過(guò)用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)OPT、FIFO和LRU三種頁(yè)面調(diào)度算法，掌握虛擬存儲(chǔ) 器的實(shí)現(xiàn)方法，了解內(nèi)存分頁(yè)管理的相關(guān)細(xì)節(jié)，包括分頁(yè)策略、頁(yè)表結(jié) 構(gòu)和頁(yè)面置換算法，并比較各種頁(yè)面置換算法的優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1. Linux 內(nèi)核中存在一個(gè)變量記錄缺頁(yè)中斷次數(shù)，可以利用這個(gè)變量來(lái)統(tǒng) 計(jì)一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生缺頁(yè)中斷的次數(shù)。用戶可以指定統(tǒng)計(jì)的時(shí)間長(zhǎng)度，也 可以用默認(rèn)的時(shí)間段長(zhǎng)度。2. 用 C 語(yǔ)言模擬 OPT、 FIFO 和 LRU 三種頁(yè)面置換算法。實(shí)驗(yàn)步驟：（一）查看 stat

2、文件在 Linux 系統(tǒng)的 /proc 文件系統(tǒng)中有一個(gè)記錄系統(tǒng)當(dāng)前基本狀況的文件 stat。 該文件中有一節(jié)是關(guān)于中斷次數(shù)的。 這一節(jié)中記錄了從系統(tǒng)啟動(dòng)后到當(dāng)前時(shí)刻發(fā) 生的系統(tǒng)中斷的總次數(shù)， 之后依次是 0 號(hào)中斷發(fā)生的次數(shù)， 1 號(hào)中斷發(fā)生的次數(shù)， 依次類推。其中缺頁(yè)中斷是第 14 號(hào)中斷，也就是在關(guān)鍵字 intr 之后的第 16 項(xiàng)。請(qǐng)進(jìn)入/proc目錄，運(yùn)行l(wèi)ess stat命令，記錄下系統(tǒng)當(dāng)前發(fā)生缺頁(yè)次數(shù)。（二）編寫一個(gè)記錄一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)缺頁(yè)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)程序可以利用 stat 文件提供的數(shù)據(jù)在一段時(shí)間的開始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻分別讀取 缺頁(yè)中斷發(fā)生的次數(shù)， 然后做一個(gè)簡(jiǎn)單的減法， 就可以得出

3、這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的缺 頁(yè)中斷次數(shù)。 由于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)更新的， 過(guò)去時(shí)刻的數(shù)據(jù)無(wú)法采集到， 所以這里的開 始時(shí)刻最早也只能是當(dāng)前時(shí)刻， 實(shí)驗(yàn)采用的統(tǒng)計(jì)時(shí)間段就是從當(dāng)前時(shí)刻開始的一 段時(shí)間。參考代碼如下圖 1 所示。#include <signal.h>#include <sys/time.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#define FILENAME

4、"/proc/stat"/* 指定文件操作的對(duì)象 */5秒*/#define DEFAULTTIME 5/* 設(shè)定缺省的統(tǒng)計(jì)時(shí)間段長(zhǎng)度為static void sig_handler(int signo);int get_page_fault(void);int readfile(char *data);int exit_flag=0;int page_fault;int main(int argc, char *argv)struct itimerval v;int cacl_time;if (signal(SIGALRM, sig_handler) = SIG_ERR)

5、printf("Unable to create handler for SIGALRMn");return -1;if (argc <=2 )page_fault = get_page_fault();/* 初始化 time_real*/if (argc < 2)printf("Use default time!n");cacl_time = DEFAULTTIME;else if (argc = 2)printf("Use user's timen");cacl_time = atoi(argv1);else

6、if (argc >2)printf("Useage:mypage timen");return 0;= = 0; = = 0; setitimer(ITIMER_REAL, &v, NULL);while (!exit_flag)printf("In %d secends,system calls %d page fault!n", cacl_time, page_fault); return 0;static void sig_handler(int signo)if(signo = SIGALRM)/* 當(dāng) ITIMER_REAL 為

7、0時(shí)，這個(gè)信號(hào)被發(fā)出 */ page_fault = page_fault - get_page_fault(); exit_flag = 1; /*該函數(shù)調(diào)用文件操作函數(shù) readfile ，得到當(dāng)前系統(tǒng)的缺頁(yè)中斷次數(shù) */ int get_page_fault(void) char d50; int retval;/* 讀取缺頁(yè)中斷次數(shù) */ retval = readfile(d); if (retval<0) printf("read data from file failed!n"); exit(0);printf("Now the number

8、of page fault is %sn", d); return atoi(d);/* 該函數(shù)對(duì) /proc/stat 文件內(nèi)容進(jìn)行讀操作，讀取指定項(xiàng)的值 */ int readfile(char *data)int fd;int seekcount = 0;int retval = 0;int i=0;int count = 0; char c, string50;fd = open(FILENAME,O_RDONLY);if (fd < 0)printf("Open file /proc/stat failed!n"); return -1;/*查找s

9、tat文件中的關(guān)鍵字intr*/do i = 0; do lseek(fd, seekcount, SEEK_SET);retval = read(fd, &c, sizeof(char);if (retval < 0)printf("read file error!n");return retval;seekcount += sizeof(char);if (c = ' ' | c = 'n')stringi = 0;break;if(c >= '0' && c<= '9&#

10、39;) | (c >= 'a' && c <= 'z') | (c >= 'A' && c <= 'Z') stringi+ = c;while(1);while(strcmp("intr", string);printf("find intr!n");/*讀取缺頁(yè)次數(shù) */do lseek(fd, seekcount, SEEK_SET); retval = read(fd, &c, sizeof(char); if(ret

11、val < 0)printf("read file error!n"); return retval;seekcount += sizeof(char); if (c = ' ' | c = 'n')stringi = 0;i = 0;count+;if(c >= '0' && c<= '9') | (c >= 'a' && c <= 'z') | (c >= 'A' && c <= 'Z') stringi+ = c;while(count != 16);close(fd);strcpy(data, string);return 0;圖 1 統(tǒng)計(jì)缺頁(yè)次數(shù)(三) 模擬簡(jiǎn)單的置換算法簡(jiǎn)單的頁(yè)面置換算法有 OPT、FIFO 和 LRU 三種。請(qǐng)編寫程序模擬這三個(gè)置 換算法。提示：i. 每個(gè)頁(yè)面對(duì)應(yīng)一個(gè)