虚拟内存管理-抖动和工作集
1. 抖动（Thrashing）
定义：进程在运行中频繁发生页面换入换出的现象（刚换出的页面立即换入，刚换入的页面立即换出）。
根本原因：
分配给进程的驻留集过小（物理块不足），无法满足进程当前工作集需求，导致频繁缺页，进程大部分时间用于磁盘I/O（页面调度），几乎无法执行有效计算。
后果：CPU利用率急剧下降（趋于0），系统吞吐量严重降低。
解决思路：
- 调整驻留集大小（增加进程物理块）。
- 基于工作集动态分配内存，确保驻留集≥工作集。
2. 工作集（Working Set）
定义：进程在最近一段时间间隔（工作集窗口） 内频繁访问的页面集合（反映进程当前活跃的内存需求）。
核心参数：
- 工作集窗口尺寸（Δ）：时间间隔长度（如最近1000条指令、最近5个页面访问）。
- 工作集W(t, Δ)：在时刻( t )，窗口Δ内访问的页面集合（去重）。
示例：页面访问序列 [1,2,3,2,5,3,4]，窗口Δ=5 → 工作集W(t,5)={2,3,5}（最近5次访问的页面）。
性质：
- 工作集大小随窗口Δ增大而增大，最终稳定（覆盖进程所有页面）。
- 局部性好的程序，工作集大小远小于总页面数（如循环程序的工作集稳定）。
意义：驻留集大小必须≥工作集大小，否则会因“活跃页面未驻留”导致频繁缺页，引发抖动。
3. 基于工作集的内存管理策略
目标：动态调整进程驻留集，使其等于或略大于当前工作集，避免抖动。
实现：
- 为每个进程维护工作集（记录最近Δ个访问的页面）。
- 定期（如每10ms）计算工作集大小，若驻留集＜工作集，申请更多物理块；若驻留集＞工作集，释放多余物理块。
效果：既保证进程有足够内存运行（低缺页率），又不浪费内存（多道程序并发度高）。
核心考点 📌
- 抖动的原因：驻留集＜工作集 → 频繁缺页 → 大量磁盘I/O。
- 工作集的作用：反映进程当前活跃页面需求，指导内存分配（驻留集≥工作集是避免抖动的关键）。
- 工作集窗口Δ：Δ过小→工作集不稳定（缺页率高）；Δ过大→工作集包含不活跃页面（内存浪费）。
总结
抖动是虚拟内存管理的“致命问题”，根源是内存分配不足；工作集通过刻画进程动态内存需求，为合理分配内存提供依据。两者共同构成了虚拟内存“动态调整驻留集”的理论基础，确保系统高效运行。
✨ 一句话记忆：抖动因驻留集太小，工作集是活跃页面集，驻留集≥工作集可避抖动！ ✨