将虚拟文件系统和使用lru算法模拟分页式虚拟内存相结合的python代码,其中 虚拟内存1M,文件系统中创建的文件要在虚拟内存中占一定大小

时间: 2023-11-22 07:55:45 浏览: 29
以下是一个简单的示例代码,它结合了虚拟文件系统和使用LRU算法模拟分页式虚拟内存: ```python import os from collections import OrderedDict VIRTUAL_MEMORY_SIZE = 1024 * 1024 # 1M PAGE_SIZE = 4 * 1024 # 4KB NUM_PAGES = VIRTUAL_MEMORY_SIZE // PAGE_SIZE NUM_FRAMES = 256 # number of frames in physical memory FRAME_SIZE = PAGE_SIZE # frame size equals page size # Define a simple virtual file system class VirtualFileSystem: def __init__(self): self.files = {} def create_file(self, file_name, size): self.files[file_name] = bytearray(size) def write_file(self, file_name, offset, data): for i, byte in enumerate(data): self.files[file_name][offset + i] = byte def read_file(self, file_name, offset, size): return self.files[file_name][offset:offset+size] # Define a simple LRU cache class LRUCache: def __init__(self, max_size): self.max_size = max_size self.cache = OrderedDict() def get(self, key): if key not in self.cache: return None value = self.cache.pop(key) self.cache[key] = value return value def put(self, key, value): if key in self.cache: self.cache.pop(key) elif len(self.cache) >= self.max_size: self.cache.popitem(last=False) self.cache[key] = value # Define a simple virtual memory class VirtualMemory: def __init__(self): self.page_table = {} self.physical_memory = bytearray(NUM_FRAMES * FRAME_SIZE) self.cache = LRUCache(max_size=NUM_FRAMES) def read_byte(self, virtual_address): page_num, offset = divmod(virtual_address, PAGE_SIZE) # Check if page is in page table if page_num not in self.page_table: # Page fault, load page from disk self.load_page_from_disk(page_num) # Translate virtual address to physical address frame_num = self.page_table[page_num] physical_address = frame_num * FRAME_SIZE + offset # Check if frame is in cache frame_data = self.cache.get(frame_num) if frame_data is None: # Read frame from physical memory frame_data = self.physical_memory[physical_address:physical_address+FRAME_SIZE] # Add frame to cache self.cache.put(frame_num, frame_data) # Return byte at physical address return frame_data[offset] def load_page_from_disk(self, page_num): # Load page from virtual file system data = vfs.read_file('page_{}'.format(page_num), 0, PAGE_SIZE) # Find a free frame in physical memory frame_num = self.find_free_frame() # Write page to physical memory self.write_frame_to_memory(frame_num, data) # Update page table self.page_table[page_num] = frame_num def find_free_frame(self): # Find a free frame in physical memory (using LRU algorithm) for i in range(NUM_FRAMES): if i not in self.page_table.values(): return i # No free frames available, evict least recently used frame evicted_frame_num = list(self.cache.cache.keys())[0] self.evict_frame(evicted_frame_num) return evicted_frame_num def write_frame_to_memory(self, frame_num, data): # Write data to physical memory at specified frame offset = frame_num * FRAME_SIZE self.physical_memory[offset:offset+FRAME_SIZE] = data def evict_frame(self, frame_num): # Evict least recently used frame from cache and write to disk page_num_to_evict = None for page_num, frame in self.page_table.items(): if frame == frame_num: page_num_to_evict = page_num break if page_num_to_evict is not None: # Write frame to virtual file system data = self.physical_memory[frame_num * FRAME_SIZE:(frame_num+1) * FRAME_SIZE] vfs.write_file('page_{}'.format(page_num_to_evict), 0, data) # Remove page from page table del self.page_table[page_num_to_evict] # Remove frame from cache self.cache.cache.pop(frame_num, None) # Test the virtual memory vfs = VirtualFileSystem() vfs.create_file('file1', PAGE_SIZE * 2) vfs.write_file('file1', 0, b'hello world') vfs.write_file('file1', PAGE_SIZE, b'foo bar') vm = VirtualMemory() assert vm.read_byte(0) == b'h' assert vm.read_byte(PAGE_SIZE + 3) == b'b' assert vm.read_byte(PAGE_SIZE * 2 + 3) == None # page fault assert vm.read_byte(PAGE_SIZE * 2) == b'h' # page loaded from disk assert vm.read_byte(PAGE_SIZE * 2 + PAGE_SIZE) == None # page fault assert vm.read_byte(PAGE_SIZE * 2 + PAGE_SIZE + 3) == b'b' # page loaded from disk ```

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