简单的页面置换算法分析

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本文主要分析操作系统中涉及到的一些常见的置换算法，并不对涉及的操作系统内容过多介绍。这些算法在其他的计算机应用中也有体现，基本原理都是一致的，可参考理解。

一、前提说明

本文主要针对一个例子进行说明，以下的算法实现过程均是按照本例进行分析。页面的走向为：

4 3 2 1 4 3 5 4 3 2 1 5 

一段程序在内存中，分配3个页面，初始情况下为空。
以下依次根据不同的算法进行页面置换过程的分析。

二、算法分析过程

1. FIFO（先进先出）

FIFO算是最简单、最容易理解的算法了，只要按照依次装入内存的页面的页号按照进入的先后次序排好队列，每次总是从队首出，队尾出。当发生缺页时，置换队首的页面即可。
对上面的页面走向序列，分析过程如下图：

2. LRU （最近最少使用 Least Recently Used）

在缺页发生时，选择离现在最长时间内，没有被访问过的页面置换出来。
分析过程，如下图：

• 此算法应用的比较广泛，尤其是拿来做缓存算法。Android的API中，已经封装了相关的LRU的算法直接可以调用。
• 一些图片的缓存算法都是使用LRU进行缓存优化的。ImageLoader框架更是将好几种缓存算法融合到里面，可以灵活选用。详细可以查看源码的实现。

3. LFU （最近最不常用 Least Frequently Used）

选择访问次数最少的页面置换出来。
此算法的实现要花费的开销很大，并且要确定一个合适的周期T也有一定的难度，就不在分析了。

3. OPT （理想）

此算法置换以后不再需要或最长时间以后才会用到的页面。这一算法一般不可能实现，但它可以作为衡量其他页面置换算法的标准。
分析过程，如下图：