操作系统17(请求分页性能分析).ppt

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1、4.8.4请求分页系统的性能分析（补充）1.缺页率对有效访问时间的影响在请求分页系统中，假设存储器的访问时间ma为100ns（一般为10ns～几百ns），缺页率为p，缺页中断时间为25ms，则：ma=100ns=0.1s,缺页中断时间＝25000s有效访问时间=(1-p)×0.1+p×（25000+0.1)=0.1+25000×p可见,有效访问时间与缺页率成正比。如果缺页率为0.1%，则有效访问时间约为25μs，与直接访问存储器的有效访问时间(0.1μs)相比，程序的性能大大降低。如果希望在缺页时，仅使有效访问

2、时间延长不超过10%，即:25000*P+0.1<0.1(1+0.1)因此,P<4*10-7即:要求在2.5*106次的访问中至多发生一次缺页，即请求分页方式应保持非常低的缺页率,才不至于影响程序执行速度。练习：现有一请求调页系统，页表保存在寄存器中。若有一个被替换的页未被修改过，则处理一个缺页中断需要8ms；若被替换的页被修改过，则处理一个缺页中断需要20ms。内存存取时间为1s,访问页表的时间可以忽略不计。假设70%被替换的页被修改过，为保证有效存取时间不超过2s，则可接受的最大缺页率是多少？p*(0.7*

3、20+0.3*8+0.001)+(1-p)*0.001<=0.00216.4p+0.001<=0.00216.4p<=0.001P<=1/164000.00006驻留集指虚拟页式管理中给进程分配的物理页面数目。驻留集与缺页率的关系：每个进程的驻留集越小，则同时驻留内存的进程就越多，可以提高并行度和处理器利用率；另一方面，进程的缺页率上升，使调页的开销增大。进程的驻留集达到某个数目之后，再给它分配更多页面，缺页率不再明显下降。该数目是“缺页率－驻留集大小"曲线上的拐点。2.驻留集(residentset)物理块数(

4、驻留集)缺页率拐点3.工作集模型（Workingset1968年由Denning提出）基本思想：根据程序的局部性原理，一般情况下进程在一段时间内总是集中访问一些页面，这些页面称为活跃页面，如果分配给一个进程的物理块数太少了，使该进程所需的活跃页面不能全部装入内存，则进程在运行过程中则不断发生中断。如果能为进程提供与活跃页面数相等的物理块数(驻留集)，则可减少缺页中断次数。工作集是在某段时间间隔里，进程实际要访问页面的集合，可用一个二元函数W(t,)表示。可见,工作集的内容取决于页的三个因素：?访页序列特性?时刻

5、t?窗口长度(△)其中,t指某一特定的时刻,是对于给定访问序列所选取的定长区间，也称为工作集窗口.进程开始执行后，随着访问新页面逐步建立较稳定的工作集。当内存访问的局部性区域的位置大致稳定时，工作集大小也大致稳定；局部性区域的位置改变时，工作集快速扩张和收缩过渡到下一个稳定值。工作集大小的变化引入工作集的目的是依据进程在过去的一段时间内访问的页面来调整驻留集大小。即：驻留集大小的动态调整策略：记录一个进程的工作集变化；定期从驻留集中删除不在工作集中的页面；总是让驻留集包含工作集；4.抖动问题(颠簸Thrashin

6、g)•Ifaprocessdoesnothave“enough”pages,thePagefaultrateisveryhigh.Thisleadsto:–lowCPUutilization–operatingsystemthinksthatitneedstoincreasethedegreeofmultiprogramming–anotherprocessaddedtothesystem•Thrashing<=>aprocessisbusyswappingpagesinandoutThrashing可见，不适当地

7、提高多道程序度,不仅不会提高系统吞吐量，反而会使之下降。OS要选择一个适当的进程数目，以在并发水平和缺页率之间达到一个平衡。5、影响缺页次数的因素分配给进程的物理块数一个程序运行时遇到缺页中断的次数，是和分配给该道程序的物理块数成反比的，但当主存容量达到某个值时，缺页次数减少不再明显。多数程序都有一个确定值——拐点(2)页面本身的大小页面大，页表小，省空间且查找快；缺页次数相对也少；一次换页的时间长，页内碎片空间浪费的可能性较大。页面小则相反.(3)页面置换算法(页面淘汰算法)选择最合适的置换算法。(4)程序的编制

8、方法尽可能使编出的程序具有高度的局部性，则执行时可经常集中在几个页面上进行访问，减少缺页率.程序的编制方法——选择适当的数据结构,增强程序访问的局部性例：二维数组(512*512)清零问题：假设内存分配2个物理块，一个块用来装入程序和变量i、j;另一块用来存放数组数据。初始时调第一页进入内存,页面大小为512个整数。ex:数组在主存中存放顺序与使用顺序的一致