内存管理和页抖动(pagethrashing)

有些操作系统(如UNIX和增强模式下的Windows)使用虚拟内存，这是一种使机器的作业地址空间大于实际内存的技术，它是通过用磁盘空间模拟RAM(random—access memory)来实现的。
    在80386和更高级的Intel CPU芯片中，和现有的大多数其它微处理器(如Motorola 68030，sparc和Power PC)中，都有一个被称为内存管理单元(Memory Management Unit，缩写为MMU)的器件。MMU把内存看作是由一系列“页(page)”组成的来处理。一页内存是指一个具有一定大小的连续的内存块，通常为4096或8192字节。操作系统为每个正在运行的程序建立并维护一张被称为进程内存映射(Process Memory Map，缩与为PMM)表，表中记录了程序可以存取的所有内存页以及它们的实际位置。
    每当程序存取一块内存时，它会把相应的地址(虚拟地址，virtualaddress)传送给MMU，MMU会在PMM中查找这块内存的实际位置(物理地址，physical address)，物理地址可以是由操作系统指定的在内存中或磁盘上的任何位置。如果程序要存取的位置在磁盘上，就必须把包含该地址的页从磁盘上读到内存中，并且必须更新PMM以反映这个变化(这被称为pagefault，即页错)。
    希望你继续读下去，因为下面就要介绍其中的难点了。存取磁盘比存取RAM要慢得多，所以操作系统会试图在RAM中保持尽量多的虚拟内存。如果你在运行一个非常大的程序(或者同时运行几个小程序)，那么可能没有足够的RAM来承担程序要使用的全部内存，因此必须把一些页从RAM中移到磁盘上(这被为pagingout，即页出)。    
    操作系统会试图去判断哪些页可能暂时不会被使用(通常基于过去使用内存的情况)，如果它判断错了，或者程序正在很多地方存取很多内存，那么为了读入已调出的页，就会产生大量页错动作。因为RAM已被全部使用，所以为了调入要存取的一页，必须调出另一页，而这将导致更多的页错动作，因为此时不同的一页已被移到磁盘上。在短时间内出现大量页错动作的情形被称为页抖动，它将大大降低系统的执行效率。     频繁存取内存中大量散布的位置的程序更容易在系统中造成页抖动。如果同时运行许多小程序，而实际上已经不再使用这些程序，也很容易造成页抖动。为了减少页抖动，你应该减少同时运行的程序的数目。对于大的程序，你应该改变它的工作方式，以尽量使操作系统能准确地判断出哪些页不再需要。为此，你可以使用高速缓冲存储技术，或者改变用于大型数据结构的查找算法，或者使用效率更高的malloc()函数。当然，你也可以考虑增加系统的RAM，以减少页出动作。