Linux进程管理实验：虚拟存储与FIFO算法

"这个实验是关于Linux操作系统中的进程管理，特别是聚焦于虚拟存储区和内存工作区的管理，并使用FIFO（先进先出）算法来模拟和计算缺页率。实验涉及到数据结构的设计、函数的定义以及关键变量的使用，目的是理解并分析内存访问效率。" 在Linux系统中，进程管理是操作系统核心功能之一，它包括了进程创建、调度、通信、同步和销毁等操作。在这个实验中，重点是进程的内存管理，特别是虚拟内存的实现。虚拟内存是一种技术，它允许每个进程都有自己的独立地址空间，即使这些空间可能超过实际物理内存的大小。通过虚拟内存，操作系统可以将磁盘上的部分文件作为内存来使用，当需要时才加载到物理内存中，这就是所谓的页面交换。 实验设计了一个虚拟存储区，这是由一系列的页面组成的。每个页面包含一个页号（pn）和一个页帧号（pfn），用于标识页面在虚拟地址空间和物理内存中的位置。数据结构`pl_type`和`pfc_type`分别表示页面类型和页面控制结构。`pfc_type`结构体用于跟踪页面的状态，包括页号、页帧号和指向下一个页面的指针，用于构建链表。`freepf_head`和`busypf_head`指针分别指向空闲页面和正在使用的页面链表的头部，`busypf_tail`则指向忙页面链表的尾部。 实验中定义了几个关键函数。`initialize()`函数用于初始化所有页面的控制结构，分配或释放页面。`FIFO()`函数则是实现FIFO页面替换算法，该算法按照页面进入内存的顺序进行替换，当需要新的页面而内存满时，最先进入的页面会被淘汰。 此外，实验还定义了一些变量来跟踪内存操作。`a[total_instruction]`数组存储指令流，`page[total_instruction]`记录每条指令对应的页号，`offset[total_instruction]`用于计算页内偏移，`total_pf`表示用户进程的内存页面总数，`disaffect`记录了页面失效的次数，即缺页的次数。通过计算`disaffect`与总指令数的比例，可以得出缺页率，这是衡量内存效率的重要指标。 参考代码的运行结果会展示使用FIFO算法时的缺页率，这有助于理解不同页面替换策略对性能的影响。在实际操作系统中，除了FIFO外，还有LRU（最近最少使用）、OPT（最佳页面替换）等其他策略，它们根据不同的原则选择淘汰页面，以优化内存利用率和系统性能。