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请求分页-物理块分配算法对比总结
| 算法类型 | 分配依据 | 适用场景 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|---|
| 平均分配算法 | 平均分配 | 进程需求量相近的场景 | 简单、公平 | 无法动态适应需求，可能浪费资源 |
| 按比例分配算法 | 内存需求比例 | 进程需求量差异大的场景 | 资源利用率高，满足需求较大的进程 | 计算复杂度较高 |
| 考虑优先权的分配算法 | 需求量和优先级 | 多任务场景，优先保证关键任务 | 确保关键任务优先，灵活调整分配策略 | 可能导致低优先级任务资源匮乏 |
在实际系统中，按比例分配算法和考虑优先权的分配算法更常见，因为它们能够更好地适应动态环境的需求。
在物理块分配中，操作系统通过不同的分配算法将内存中的页面框分配给各个进程，以提高内存利用率和系统性能。以下是这些算法的详细解释：
¶1. 平均分配算法
-
分配方法：
- 系统将所有的物理块平均分配给当前运行的进程。
- 假设系统有
N个页面框和M个进程，则每个进程分配到的页面框数量为N / M，如果有余数，可以通过某种方式分配剩余的页面框。
-
特点：
- 简单易实现，适用于所有进程的内存需求大致相同的场景。
- 对于需求量大的进程可能导致页面置换频繁（抖动问题），而需求量小的进程可能浪费内存。
优点：公平、实现简单。
缺点：无法动态适应进程的实际需求，可能导致资源分配不合理。
¶2. 按比例分配算法
-
分配方法：
- 根据每个进程所需的页面数占比，按比例分配物理块。
- 假设系统有
N个物理块，M个进程，进程i所需页面数为Si，则分配给进程i的页面框数为：
$$
\text{分配的页面框数} = N \times \frac{S_i}{\sum_{j=1}^{M} S_j}
$$
-
特点：
- 进程内存需求较大时分配更多页面框，内存需求较小时分配更少。
- 适用于进程内存需求差异较大的场景，能较好地满足高需求进程的性能。
优点：充分利用资源，能够根据需求动态调整分配。
缺点：计算复杂度较高，对需求量估计不准确时可能影响性能。
¶3. 考虑优先权的分配算法
-
分配方法：
- 在按比例分配的基础上，结合进程的优先级分配物理块。
- 系统会为高优先级进程分配更多的页面框，而低优先级进程分配较少。
- 假设优先级为
Pi，则分配公式可以扩展为：
$$
\text{分配的页面框数} = N \times \frac{P_i \cdot S_i}{\sum_{j=1}^{M} (P_j \cdot S_j)}
$$
-
特点：
- 确保高优先级进程在资源分配上得到保障。
-
适用于多任务操作系统，优先保证关键任务或重要用户的性能。
优点：保障高优先级任务的运行性能。
缺点：可能导致低优先级进程长时间无法获得足够的资源，影响其运行。
(完)