JIURL玩玩Win2k内存篇 分页机制
分库分页的原理
分库分页的原理分库分页是指在进行数据库查询时，将数据按照一定的规则分散存储在多个数据库中，并在查询时将查询的数据分散在多个数据库上进行，并将查询结果进行合并展示。
这样做可以提高查询性能，减轻单个数据库的负载压力，同时也可以增加数据存储的容量。
分库分页的原理主要包括两个方面：分库和分页。
1. 分库：在进行数据库分库时，一般会根据数据的特点和业务需求进行分库划分。
分库的策略可以根据数据的业务属性、数据的地理位置、数据的读写量、数据的关系等进行划分。
常见的分库方式有水平划分和垂直划分。
水平划分是指将同一张表的数据按照某个属性或规则划分到不同的数据库中，例如按照用户ID的奇偶性将数据划分到不同的数据库中。
这样做的好处是可以将负载均衡到不同的数据库上，提高并发能力。
垂直划分是指将同一个表中的不同列分散到不同的数据库中，根据业务需求将一些常用的列和一些不常用的列分开存储。
这样做的好处是可以减少不常用的列对查询性能的影响，提高查询效率。
2. 分页：分页是指将查询结果按照一定的规则进行分割，每次只查询一页的数据。
在进行分页时，一般会使用数据库的limit和offset关键字来实现。
limit关键字用于指定查询的数据条数，offset关键字用于指定查询的起始位置。
通过limit和offset可以实现分页查询。
例如，如果每页显示10条数据，要查询第2页的数据，可以使用limit 10 offset 10进行查询。
在分布式数据库中，进行分页查询时需要将查询结果分散在多个数据库上进行查询，并将每个数据库查询到的分页结果进行合并展示。
可以使用并行查询来实现。
并行查询是指同时在多个数据库上进行查询，将查询结果进行合并展示。
在进行并行查询时，可以将查询请求分散在多个数据库上，并行查询每个数据库上的数据。
查询结果可以分散在多个数据库中返回，最终将每个数据库的查询结果进行合并。
在分库分页中，还需要考虑到跨库的问题。
如果查询的条件涉及到多个数据库，需要在每个数据库上分别进行查询，然后将查询结果进行合并。
内存分页机制
内存分页机制
一、内存分页机制
内存分页机制是一种内存管理机制，它的主要作用是将内存空间进行划分，每个划分出来的内存空间称为一个页，每个页的大小相同，以方便管理和使用内存。
内存分页机制能够有效地提高内存空间的利用率，减少碎片化现象，增强系统的可靠性和安全性，并提高系统性能。
二、物理地址映射
内存分页机制的运行依赖于物理内存空间的地址映射，即将虚拟地址映射到物理地址的过程，这样实现操作系统对物理内存的控制。
地址映射的基本规则也是内存分页机制的基础，通过这一机制，内存分页机制能够实现将内存空间进行划分，实现虚拟内存空间管理。
三、进程的内存划分
内存分页机制通过将进程的内存空间进行划分，以满足需求，可以将进程的内存按照代码段、数据段、示例数据段等进行划分，也可以根据进程在内存中的使用状况，将其划分成活动页、非活动页等。
四、内存置换机制
内存置换机制是内存分页机制的重要组成部分，它是操作系统用于控制内存空间的重要组成部分。
内存置换机制的目的是在物理内存中运行的进程小于物理内存容量时，可以将部分进程从物理内存中移动到外存中，以便腾出内存空间，从而防止内存溢出。
五、总结
内存分页机制是一种有效的内存管理机制，它根据物理内存空间的地址映射，将内存分页，从而有效地提高内存空间的利用率，减少碎片化现象，增强系统的可靠性和安全性，并提高系统性能，是进程内存空间管理的重要机制。
驱动编程中的分页问题详解
有时，驱动程序的某些部分必须驻留内存而另一些可以被分页，这就需要一种能控制代码和数据是否分页的方法。
通过指导编译器的段分配可以实现这个目的。
在运行时，装入器通过检查驱动程序中的段名, 把段放到你指定的内存池中。
此外在运行时调用内存管理器的例程也能实现这个目的。
（1）Win32 执行文件，包括内核模式驱动程序，在内部都是由一个或多个段组合而成。
段可以包含代码或数据，通常还会有诸如可读性、可写性、共享性、执行性，等等附加属性。
段是指定分页能力的最小单元。
当装载一个驱动程序映像时，操作系统把以“page”或“.eda(.edata)”为段名开头的段放到分页池中，除非HKLM/System/CurrentControlSet/Control/Session Manager/Memory Management中的DisablePagingExecutive值被设置(在这种情况下，驱动程序占用的内存不被分页)。
（2）在Windows 2000中运行Soft-ICE需要用这种方式禁止内核分页。
但这使得把驱动程序代码或数据误放到分页池中所造成的错误特别难以查找。
如果你使用这种调试器，我推荐你最好使用PAGED_CODE宏和驱动程序检查器。
（3）使编译器把代码放到特定段的传统方法是使用alloc_text 编译指示。
但不是每种编译器都支持这个编译指示，判断DDK中是否定义了ALLOC_PRAGMA可以帮助决定能否使用alloc_text编译指示。
这个编译指示可以把驱动程序的单独例程放到特定段中：#ifdef ALLOC_PRAGMA#pragma alloc_text(PAGE, AddDevice)#pragma alloc_text(PAGE, DispatchPnp)...#endif上面语句把AddDevice和DispatchPnp函数的代码放到分页池中。
（4）如果某些代码在驱动程序完成初始化后不再需要，可以直接把它插入到INIT段。
内存分页的概念
内存分页的概念内存分页是在计算机内存管理中的一个重要概念，它是一种将主存分成小块，用来存储操作系统和其他应用程序所需数据的方法。
每个小块都被称为“页”，并且每页大小都是固定的。
在内存分页中，程序的地址空间也被分成同样大小的页面。
内存分页的优势在于，它可以让操作系统更有效地使用内存。
当一个程序被加载到内存中时，它不一定要占用连续的内存空间，而是可以被分成许多大小相等的页面。
这些页面可以放置在任何可用的内存块中，从而最大程度地利用内存的空间。
内存分页还有另一个优势，就是它可以避免内存碎片。
内存碎片是指，当多个程序从内存中删除之后，内存中会留下不连续的小块，这些小块太小无法再用来存储大的程序。
而通过内存分页，所有的程序都会被分成小块，如果一个程序被删除，它的页也会被删除，而这些空闲的页可以被其他程序使用，避免了内存碎片。
在内存分页中，每个页面都有一个唯一的编号，用来标识该页面。
这个编号被称为“页框号”，它相当于一个二进制数的地址。
当一个程序被加载到内存中时，它的不同部分被映射到不同的页面中，从而形成一个页面表。
页面表记录了每个页面的页框号和该页面所属的程序。
由于页面表很长，每次访问内存时都要查找页面表，这将导致内存访问速度变慢。
为了解决这个问题，使用了一种叫做“快表”的机制。
快表是一个相对较小的页面表，它存储了最近访问的页面，从而提高内存访问速度。
内存分页的另一个问题是，当一个程序需要访问一个不在内存中的页面时，系统必须从硬盘上加载这个页面，这将导致较长的延迟。
为了解决这个问题，引入了页面置换算法，以便按需地将页面从内存中删除。
页面置换算法有很多种，其中常见的有FIFO算法、最近最少使用算法、最少使用算法等。
FIFO算法是最简单的页面置换算法，它把最先进入内存的页面置换出去。
最近最少使用算法是根据页面最近被访问的时间来决定置换的页面。
最少使用算法是根据页面的使用次数来决定页面淘汰的顺序。
总之，内存分页是一个重要的内存管理概念，它能够让操作系统更好地管理内存，提高内存使用效率。
分页器原理
分页器原理分页器是指在网页或文档中用来分隔内容并进行分页显示的工具。
在实际应用中，分页器常常被用于对大量内容进行分页显示，以便用户能够更加方便地浏览和阅读。
在本文中，我们将深入探讨分页器的原理及其实现方式。
分页器的原理主要包括以下几个方面，分页算法、页面跳转和用户交互。
首先，我们来看分页算法。
分页算法是指根据一定的规则将大量内容进行分页显示的算法。
常见的分页算法包括基于数据库查询的分页、基于数据集合的分页等。
其中，基于数据库查询的分页是指在数据库中进行数据查询时，通过限制每次查询的数据量和偏移量来实现分页显示；而基于数据集合的分页是指在内存中对数据集合进行分页处理。
通过合理的分页算法，可以有效地将大量内容进行分页显示，提高用户体验。
其次，页面跳转是分页器的重要功能之一。
页面跳转是指用户在浏览内容时，通过点击分页器上的页码或上一页、下一页按钮来实现页面之间的切换。
在实现页面跳转时，需要考虑当前页面的位置、总页数以及用户的操作，以确保用户能够方便地进行页面切换，并且能够清晰地了解当前所处的位置。
最后，用户交互也是分页器的重要组成部分。
用户交互是指用户与分页器之间的交互操作，包括点击、滑动、拖拽等。
通过良好的用户交互设计，可以提高用户对分页器的使用体验，使用户能够更加方便地进行页面切换和浏览内容。
在实际应用中，分页器的实现方式多种多样。
常见的分页器实现方式包括基于前端框架的分页器组件、基于后端模板引擎的分页器渲染、以及基于第三方库的分页器插件等。
这些实现方式都是围绕分页器的原理展开的，通过合理的设计和开发，来实现对大量内容的分页显示。
总的来说，分页器作为一种常见的分页工具，其原理涉及分页算法、页面跳转和用户交互等方面。
通过合理的设计和实现，可以有效地对大量内容进行分页显示，提高用户体验。
希望本文能够帮助读者更加深入地了解分页器的原理及其实现方式，从而在实际开发中能够更加灵活地运用分页器，提升产品的用户体验。
分页算法介绍
分页算法介绍
分页算法通常用于数据库查询中，特别是当处理大量数据时。
通过将数据分成多个“页”，可以有效地减少单个请求返回的数据量，从而提高应用程序的性能。
以下是分页算法的一些常见类型：
1.基础分页：这是最简单的分页算法，它通过指定起始索引和每页的项目数量来获取特定页的数据。
例如，如果你想获取第3页的数据，每页有10个项目，那么你可以从第2 0个项目开始获取（因为第一页是从第0个开始的）。
2.偏移量分页：这种方法与基础分页相似，但使用偏移量而不是索引。
偏移量表示从数据集的开始处跳过的项目数。
例如，如果你想获取第3页的数据，每页有10个项目，那么你可以从第20个项目开始获取（因为第一页是从第0个开始的）。
3.键值分页：这种方法在数据库中存储每个项目的位置或键值。
然后，你可以通过查找这些键值来获取特定页的数据。
这种方法适用于数据库能够高效地执行键值查找的情况。
4.游标分页：这种方法使用游标作为偏移量，游标表示当前位置。
在获取新的一页时，新的游标将被设置在旧游标的下一页的开始处。
这种方法适用于当项目可能被插入或删除时的情况。
5.边界分页：这种方法通过指定两个边界（最小和最大
值）来获取特定页的数据。
然后，数据库会返回在指定范围内的所有数据。
这种方法适用于当你想要对数据进行排序或过滤时的情况。
在选择分页算法时，需要考虑你的特定需求，例如数据的大小、更新的频率、查询的复杂性以及性能要求。
每种分页算法都有其优点和缺点，因此最好根据你的特定需求进行选择。
分页的原理
分页的原理
分页的原理是将一篇长篇文章或一份大型文档按照一定的规则
进行分割，分成若干个页面，以便于浏览、阅读和管理。
分页的主要目的是增强文章的可读性和可维护性，使用户可以更加方便地浏览和查找自己需要的内容。
分页的规则一般是按照每页固定的字数或行数进行分割，通常一页大约包含300-500个字或20-30行左右。
在进行分页时，需要考虑到段落和文章结构的连续性，尽量避免在一个段落或一个章节中进行分页，同时保证页面之间的转换尽量平滑自然。
分页的实现可以通过手工分割、软件自动分页等多种方式进行。
在电子文档中，分页可以通过设置页面边距、使用分页符、插入分栏符等方式进行实现。
总之，分页是一种非常重要的文本处理技术，可以使长篇文章变得更加易读易懂，同时也更加便于管理和维护。
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windows分页机制
分页机制分页机制使用两级转换表,第一级叫做页目录(Page Directory),存储在一个物理页中.大小为4KB,每个表项4字节, 共有1024个表项(Page Directory Entry).每个表项对应第二级的一个页表(Page Table)，每个页表也有1024项(Page Table Entry),每个表项对应一个物理页。
页目录顾名思义就是页目录项的组合（1024个页目录项PDE）,一个页目录项PDE是4Bety。
整个页目录占据一个4k物理页。
项可以理解为Entry页表顾名思义就是页表项组合（1024个页表项PTE）,一个页表项PTE是4字节，一个PTE 对应一个真实物理页，一页是4K。
Entry可以理解为项1M为1024*1024 4K为4*1024 4M为4*1024*1024=4K*1024 ，4M为一个页表的大小。
1023=03FFH，1024=0400H，4096=1000H一页为4K，即1000H，所以页首地址都为XXXXX000H的格式，高20位XXXXXH为页码（cr3）得到页目录基址运行转换时,先是有寄存器cr3指定的页目录中根据线性地址的高10位(图中的Dir)得到页表地址，（高10位）得到页表基址然后在页表中根据线性地址的第12到21位(图中的Table)得到物理页首地址, （中10位）得到页基址将这个首地址加上线性地址低12位(图中的Offset)便得到了物理地址。
（低12位）得到物理地址参考上图：Page Directory是4k大小，Page Table是4k大小, 一个Page是4K大小，Physical Address Space为：1024*1024*4K=4GEntry可以理解为项，一个Entry为4字节。
1024个Entry就是4k参见图片：PDE，PTE都是4字节P存在位:表示当前条目所指向的页或页表是否在物理内存中.P=0,表示页不在内存中,如果处理器试图访问此页会产生页异常(page-fault exception,#PF);P=1表示页在内存中R/W指定一个页或者一组页的读写权限.R/W=0表示只读,R/W=1表示可读写此位与U/S位和cr0中的WP相互作用U/S指定一个页或者一组页的特权级。
简述分页存储管理的基本原理
简述分页存储管理的基本原理分页存储管理是操作系统中一种常见的存储管理方式，其基本原理就是将进程的地址空间分割成固定大小的页，然后再将物理内存也分割成与之相同的大小的物理页框，通过建立页表来实现进程地址空间和物理内存之间的映射关系。
具体来说，分页存储管理将进程的地址空间划分为固定大小的页（通常大小为4KB），每个页都有一个唯一的页号。
而物理内存也被划分为与之相同大小的物理页框，每个物理页框同样有一个唯一的物理页号。
当进程运行时，每个页面都会被映射到一个物理页框上。
为了实现这种映射关系，操作系统会为每个进程维护一个页表，页表记录了每个页面所对应的物理页框的信息。
当进程访问某个页面时，操作系统会根据页表将该页面映射到对应的物理页框，并将访问权限加以控制。
分页存储管理具有以下几个优点：1. 灵活性：分页存储管理使得地址空间的分配和回收更加灵活。
由于页是固定大小的，操作系统可以根据需要动态分配和回收页，从而更好地利用内存资源。
2. 保护性：分页存储管理通过页表将进程地址空间与物理内存隔离开来，保护了不同进程之间的地址空间不被侵入。
操作系统可以通过控制页表中的访问权限，确保进程只能访问自己被分配的物理页框，增强了系统的安全性。
3. 共享性：分页存储管理使得内存的页面可以被多个进程共享使用。
当多个进程需要访问同一个页面时，操作系统只需将它们的页表指向同一个物理页框即可，无需多次拷贝，节省了内存空间。
当然，分页存储管理也存在一些问题和挑战。
其中最主要的是内存碎片问题。
由于分页是固定大小的，当进程请求的内存不是页的整数倍时，就会产生内部碎片。
而外部碎片则是指由于内存分配和回收造成的不连续的空闲内存片段。
解决这些问题需要采用一些算法和策略，如置换算法来处理内存不足时的页替换问题，同时也需要合理规划内存分配和回收策略，以减少碎片的产生。
综上所述，分页存储管理是一种基于页表映射的存储管理方式，通过将进程地址空间划分为固定大小的页面，并通过页表将页面映射到物理页框上，实现了进程的存储管理。
windows的内存管理机制
windows的内存管理机制Windows的内存管理机制在计算机系统中，内存管理是一个非常重要的方面，它负责管理计算机系统中的内存资源，确保程序能够正常运行。
Windows作为一种常见的操作系统，也有自己独特的内存管理机制。
一、虚拟内存管理Windows采用了虚拟内存管理机制，将物理内存和虚拟地址空间进行映射，使得每个进程都拥有独立的地址空间。
这样可以提高内存利用率，同时也增加了系统的稳定性和安全性。
Windows的虚拟内存管理机制通过将虚拟地址空间划分为固定大小的页面，将页面映射到物理内存或磁盘上的页面文件。
当程序需要访问某个虚拟地址时，系统会根据页表的映射关系将对应的页面加载到物理内存中，如果物理内存不足，系统会将不常用的页面置换到磁盘上的页面文件中。
二、内存分页Windows将内存分为固定大小的页，一般为4KB。
这样的页大小既能够满足大部分程序的内存需求，又不会造成过多的内存浪费。
内存分页的好处是可以更灵活地管理内存资源。
系统可以按需分配和回收页面，提高内存利用率。
同时，内存分页也增加了内存的安全性，不同的进程之间无法直接访问对方的内存空间，避免了数据的混乱和安全风险。
三、内存保护Windows的内存管理机制还包括内存保护机制，可以确保不同进程之间的内存空间不会相互干扰。
每个进程都有自己的地址空间，内存保护机制可以防止一个进程访问其他进程的内存空间，增强了系统的稳定性和安全性。
四、内存回收Windows的内存管理机制还包括内存回收机制，当一个进程不再需要某个页面时，系统会将该页面回收，释放给其他进程使用。
内存回收可以提高内存的利用率，避免内存的浪费。
五、内存压缩Windows还引入了内存压缩的机制，当系统内存不足时，会将一部分内存压缩，从而释放出更多的内存空间。
内存压缩可以减少对磁盘页面文件的频繁访问，提高系统的响应速度。
六、内存分配Windows的内存管理机制还包括内存分配机制，用于分配和回收内存资源。
分页框架的原理
分页框架的原理分页框架是操作系统中的一个重要组成部分，其功能是将进程的虚拟内存空间划分为若干个大小相等的块，称为页面，同时将物理内存也划分为相同大小的块，称为页框。
分页框架的主要原理是使用虚拟内存和物理内存之间的映射关系，实现虚拟地址到物理地址的转换，以及页面的加载、替换和管理。
首先，我们需要了解一些相关的概念。
虚拟内存是指操作系统为每个进程分配的一段逻辑地址空间，进程可以直接使用这些逻辑地址进行读写操作，而不需要考虑实际的物理地址。
而物理内存是实际的硬件内存，用于存储进程的数据和指令。
分页框架的原理主要有以下几个方面：1. 页面映射：操作系统将虚拟内存划分为大小相等的页面，同时也将物理内存划分为相同大小的页框。
每个页面和页框都有一个唯一的标识符，称为页表项。
页表是一个数据结构，用于记录虚拟地址和物理地址之间的映射关系。
每个进程都有一个对应的页表，用于管理自己的虚拟地址空间。
2. 地址转换：当进程访问虚拟地址时，操作系统会根据页表中的映射关系将虚拟地址转换为物理地址。
具体的转换过程如下：首先，操作系统从进程的页表中找到与虚拟地址对应的页表项。
然后，根据页表项中记录的页框号，将该页框号与虚拟地址的偏移量相加，得到物理地址。
3. 页面加载和替换：当进程访问一个尚未加载到物理内存中的页面时，操作系统需要将该页面从磁盘中加载到物理内存中。
这个过程称为页面调入。
如果物理内存已经用满，操作系统需要通过替换算法选择一页来替换出去，然后将需要加载的页面放入被替换出的位置。
常用的替换算法有最先进入（FIFO）、最近最少使用（LRU）等。
4. 页面管理：页面管理主要负责对页面的分配和回收。
当进程需要新的页面时，操作系统会从空闲的物理页框中选择一个分配给该进程，并更新其页表项。
当进程不再需要某个页面时，操作系统会回收该物理页框，并将其标记为空闲状态。
总结来说，分页框架的原理是通过建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系，实现虚拟地址到物理地址的转换，同时通过页面加载、替换和管理策略来优化内存的使用效率。
内存大页相关行为的内核机制
内存大页相关行为的内核机制【原创实用版】目录一、内存大页的概念及作用二、内存大页的相关内核机制1.内存分配与释放2.地址转换3.缓存管理4.内存屏障三、内存大页的优缺点四、总结正文一、内存大页的概念及作用内存大页（Large Page）是操作系统中一种内存管理技术，它将物理内存划分为大页面，每个页面的大小通常为 4MB 或 2MB。
内存大页的主要作用是减少内存碎片，提高内存利用率，同时减轻内存管理的负担。
二、内存大页的相关内核机制1.内存分配与释放内存大页的内存分配与释放机制主要通过内核的虚拟内存管理模块来实现。
当应用程序请求内存时，内核会从内存池中分配一个大页面给该应用程序。
当应用程序不再需要这部分内存时，内核会将其回收，放回内存池。
2.地址转换内存大页地址转换机制是将虚拟地址转换为物理地址的过程。
在访问内存时，CPU 会发出一个虚拟地址，内存管理单元（MMU）会根据页表信息将虚拟地址转换为物理地址，并生成一个物理地址映射。
这个映射关系会存储在页表中，以便下次访问时使用。
3.缓存管理内存大页的缓存管理主要涉及到两级缓存，即 CPU 的一级缓存（L1 Cache）和内核的二级缓存（L2 Cache）。
CPU 在访问内存时，会先检查所访问的数据是否在 L1 Cache 中，如果在，则直接从 L1 Cache 中读取；如果不在，则会访问 L2 Cache，并将所需的数据块从内存大页中读取到L2 Cache 中。
这种缓存管理方式可以大大提高访问速度，降低内存访问延迟。
4.内存屏障内存屏障（Memory Barrier）是一种内核机制，用于确保某些内存操作按照指定的顺序执行。
内存屏障可以分为读内存屏障（RMB）、写内存屏障（WMB）和内存屏障（MB）。
例如，RMB 可以保证在屏障之前的读操作一定会在后来的读操作执行之前完成。
WMB 可以保证写操作不会乱序，MB 可以保证两者都不会。
这些函数都是 barrier 函数的超集。
分页提高内存利用率的方法
分页提高内存利用率的方法分页提高内存利用率的方法随着计算机技术的不断发展，内存容量也在不断增加。
然而，在一些老旧的计算机上，内存容量有限。
为了提高内存利用率，我们可以采用分页的方法。
一、什么是分页1.1 分页的定义分页是一种将程序或数据划分成固定大小的块，并在需要时将它们调入或调出主存储器（RAM）的技术。
每个块称为一页（page），每个页面都有一个唯一标识符，称为页面号。
1.2 分页的原理当程序需要访问主存储器中的数据时，操作系统会根据地址转换表（page table）找到对应页面号，并将该页面调入主存储器中。
如果该页面已经在主存储器中，则直接访问即可。
当程序不再需要某个页面时，操作系统会将该页面从主存储器中调出，并释放其空间以供其他程序使用。
二、如何实现分页2.1 硬件支持要实现分页，计算机必须支持硬件级别的地址转换功能。
较老旧的计算机可能没有此功能，因此无法实现分页。
2.2 操作系统支持操作系统必须提供相应的软件支持来管理和维护页面。
这包括：（1）地址转换表：用于将逻辑地址转换为物理地址。
（2）页面替换算法：用于决定哪些页面应该被调出主存储器，以腾出空间供其他页面使用。
（3）页面调度算法：用于决定哪些页面应该被调入主存储器，以满足程序的需求。
三、分页的优点3.1 内存利用率高分页可以将程序或数据划分成固定大小的块，并在需要时将它们调入或调出主存储器中。
这样可以充分利用内存空间，提高内存利用率。
3.2 程序可执行性高由于程序和数据都被划分成固定大小的块，并且只有在需要时才会被加载到内存中，因此可以减少程序启动时间，提高程序可执行性。
3.3 保护机制强由于每个页面都有一个唯一标识符，称为页面号，因此可以实现对不同程序之间的内存保护。
如果某个程序试图访问另一个程序的内存空间，则操作系统会拒绝该操作。
四、如何优化分页4.1 页面大小选择选择合适的页面大小可以最大程度地减少内部碎片和外部碎片。
通常情况下，页面大小应该是2的幂次方，如2KB、4KB、8KB等。
操作系统的基本分页存储管理方式
操作系统的基本分页存储管理方式操作系统中的分页存储管理是一种常见的内存管理方式，它将进程的地址空间划分为固定大小的页面，并将页面映射到物理内存的不同位置。
这种方式能够有效地管理内存资源，并提高系统的性能。
下面将详细介绍操作系统中的基本分页存储管理方式。
分页存储管理是将进程的内存划分为大小相等的固定大小的页面，与物理内存的页面大小相同。
通常，每个页面的大小为4KB或者8KB。
在分页存储管理中，每个进程的地址空间被划分为多个页面，每个页面都有一个唯一的页面号或索引。
这样，进程的地址空间可以通过页面号来访问。
在分页存储管理中，操作系统维护了一个页表，用于记录每个页面在物理内存中的位置。
页表中的每一项被称为页表项，它包含了页面号和物理内存地址之间的映射关系。
当一个进程访问或修改某个页面时，操作系统将根据页表查找页面在物理内存中的位置，并将该页面加载到内存中进行访问。
如果页面不在内存中，就会发生缺页中断，操作系统会将缺失的页面从硬盘上加载到内存，并更新页表。
分页存储管理方式的核心概念是页面的概念。
页面是一个连续的地址空间块，大小固定。
进程的地址空间被划分为多个页面，每个页面都有一个唯一的页面号。
页面的大小相同，这样能够简化内存管理和页面调度的工作。
页面之间是相互独立的，可以独立地加载和替换。
这种方式提供了更高的内存利用率和灵活性。
分页存储管理方式具有以下优点：1.内存利用率高：由于页面的大小固定，可以更好地利用内存空间。
如果一个进程的部分页面不用，可以将这些页面换出到磁盘上，从而腾出更多的内存空间给其他进程使用。
2.地址空间连续性：分页存储管理方式使得进程的地址空间在逻辑上是连续的。
每个页面的大小相同，页面之间没有空隙。
这样使得进程的地址空间更加规整和易于管理。
3.页面替换灵活：当物理内存不足时，操作系统可以通过页面替换算法将一些页面从内存中换出，从而为其他页面腾出空间。
由于页面的大小相同，可以更加灵活地选择被替换的页面。
操作系统虚拟内存、分段、分页的理解
操作系统虚拟内存、分段、分页的理解出处：在进⼊正题前先来谈谈操作系统内存管理机制的发展历程，了解这些有利于我们更好的理解⽬前操作系统的内存管理机制。
⼀早期的内存分配机制在早期的计算机中，要运⾏⼀个程序，会把这些程序全都装⼊内存，程序都是直接运⾏在内存上的，也就是说程序中访问的内存地址都是实际的物理内存地址。
当计算机同时运⾏多个程序时，必须保证这些程序⽤到的内存总量要⼩于计算机实际物理内存的⼤⼩。
那当程序同时运⾏多个程序时，操作系统是如何为这些程序分配内存的呢？下⾯通过实例来说明当时的内存分配⽅法：某台计算机总的内存⼤⼩是128M，现在同时运⾏两个程序A和B，A需占⽤内存10M，B需占⽤内存110。
计算机在给程序分配内存时会采取这样的⽅法：先将内存中的前10M分配给程序A，接着再从内存中剩余的118M中划分出110M分配给程序B。
这种分配⽅法可以保证程序A和程序B都能运⾏，但是这种简单的内存分配策略问题很多。
图⼀早期的内存分配⽅法 问题1：进程地址空间不隔离。
由于程序都是直接访问物理内存，所以恶意程序可以随意修改别的进程的内存数据，以达到破坏的⽬的。
有些⾮恶意的，但是有bug的程序也可能不⼩⼼修改了其它程序的内存数据，就会导致其它程序的运⾏出现异常。
这种情况对⽤户来说是⽆法容忍的，因为⽤户希望使⽤计算机的时候，其中⼀个任务失败了，⾄少不能影响其它的任务。
问题2：内存使⽤效率低。
在A和B都运⾏的情况下，如果⽤户⼜运⾏了程序C，⽽程序C需要20M⼤⼩的内存才能运⾏，⽽此时系统只剩下8M的空间可供使⽤，所以此时系统必须在已运⾏的程序中选择⼀个将该程序的数据暂时拷贝到硬盘上，释放出部分空间来供程序C使⽤，然后再将程序C的数据全部装⼊内存中运⾏。
可以想象得到，在这个过程中，有⼤量的数据在装⼊装出，导致效率⼗分低下。
问题3：程序运⾏的地址不确定。
当内存中的剩余空间可以满⾜程序C的要求后，操作系统会在剩余空间中随机分配⼀段连续的20M⼤⼩的空间给程序C使⽤，因为是随机分配的，所以程序运⾏的地址是不确定的。
基本分页存储
基本分页存储基本分页存储是一种常见的存储方式，它将数据分成固定大小的块，并按照顺序存储在磁盘上。
这种存储方式在计算机领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍基本分页存储的原理、优势和应用场景。
一、基本分页存储的原理基本分页存储将数据划分为固定大小的块，每个块称为一页。
每一页都有一个唯一的页号，用于标识该页在存储中的位置。
数据按照页的顺序存储在磁盘上，当需要访问某一页时，系统可以通过页号来快速找到对应的页，并将其加载到内存中进行操作。
1. 灵活性：基本分页存储可以根据实际需求设置页的大小，因此可以适应不同规模的数据存储需求。
2. 空间利用率高：由于数据被划分为固定大小的块，可以更好地利用磁盘空间，减少存储浪费。
3. 访问效率高：基本分页存储可以通过页号快速找到对应的页，提高数据的访问效率。
4. 管理方便：基本分页存储可以通过简单的算法来管理数据的存储和访问，降低了系统的复杂性。
三、基本分页存储的应用场景1. 数据库管理系统：数据库管理系统通常使用基本分页存储来存储和管理数据，提供高效的数据访问和管理功能。
2. 操作系统：操作系统也常常使用基本分页存储来管理虚拟内存，提供更大的地址空间和更高的访问效率。
3. 文件系统：文件系统可以使用基本分页存储来管理文件的存储和访问，提供快速的文件操作功能。
4. 缓存系统：缓存系统可以使用基本分页存储来管理缓存数据，提高系统的响应速度和性能。
5. 分布式存储系统：分布式存储系统可以使用基本分页存储来管理分布式数据的存储和访问，提供高可靠性和高吞吐量的数据存储服务。
在实际应用中，基本分页存储还可以与其他存储方式结合使用，以满足不同的需求。
例如，可以将常用的数据存储在内存中，将不常用的数据存储在磁盘上，通过基本分页存储来管理和访问这些数据，以提高系统的性能和效率。
基本分页存储是一种常见的存储方式，它通过将数据划分为固定大小的块，并按照顺序存储在磁盘上，提供了灵活性、空间利用率高和访问效率高等优势。
分页的原理
分页的原理分页是指将大篇幅的文档或内容按照一定的规则或标准进行分割，以便于阅读、管理和打印。
在实际的文档编辑和排版中，分页是一个非常重要的环节，它直接影响着文档的整体结构和呈现效果。
那么，分页的原理是什么呢？下面我们就来详细探讨一下分页的原理。
首先，我们需要了解的是分页的基本原则。
在进行分页时，我们通常会根据页面的大小、文档的内容和排版的要求来确定每一页的字数和段落。
这样可以使得每一页的内容既完整呈现，又不至于出现过多的空白或内容拥挤的情况。
因此，确定好每一页的基本字数和段落数是进行分页的首要原则。
其次，分页的原理还包括了页面的自动调整和内容的合理分布。
在进行分页时，我们需要考虑到页面的自动调整，即当内容发生变化时，页面能够自动进行调整，以适应新的内容排版要求。
同时，我们还需要合理地分布内容，使得每一页的内容既有连贯性，又不至于出现断章取义或内容重复的情况。
另外，分页的原理还包括了页面的标识和导航。
在进行分页时，我们通常会在每一页的底部标识页码，以便于读者进行阅读和查找。
同时，我们还需要提供相应的导航功能，使得读者可以方便地进行跳转和定位，从而提高阅读的便利性和效率。
此外，分页的原理还需要考虑到不同输出介质的适配。
在进行分页时，我们需要考虑到不同输出介质的特点和要求，比如屏幕、打印纸张等，以便于使得内容在不同介质上都能够得到合理的呈现和输出。
最后，分页的原理还需要考虑到内容的连续性和完整性。
在进行分页时，我们需要保证内容的连续性，即相互关联的内容不应该被分割到不同的页面上，以免影响读者的阅读体验。
同时，我们还需要保证内容的完整性，即每一页的内容都应该是完整的，不应该出现内容的缺失或截断。
综上所述，分页的原理涉及到页面的基本规划、内容的合理分布、页面的标识导航、不同介质的适配以及内容的连续完整性等多个方面。
只有充分考虑这些原理，我们才能够进行有效的分页操作，使得文档的呈现效果更加出色，阅读体验更加流畅。
WINDOWS页式内存管理解析
WINDOWS页式内存管理SUNNY.MAN偶然的机会看了WIDNOWS内核原理与实现，其中介绍了WINDOWS页式内存管理，仔细看了两天两夜才完全明白。
究其难以理解的原因，我发现主要是名词太多，什么虚拟地址、虚拟地址空间、CR3寄存器、PTE、PDE、PTE所在页面的虚拟地址，PET的虚拟地址等等，让刚学习页式内存管理的人，立刻陷于迷雾之中。
另外16进制和2进制的转换过于频繁,叙述者阐述过于简单，也是难以明了页目录自映射精妙的原因所在。
为了使其它想了解页式管理的人不在走弯路,尽快明白页式管理的精妙所在，故撰写此文。
为什么要进行页式内存管理呢？大家都知道WINDOWS是多任务的操作系统，所谓多任务就是多个进程可以轮流执行“一小会”时间。
若直接让进程使用物理地址来访问内存,将使得进程的动态分配难以有效实施，因为内存单元与进程将通过物理地址紧密地联系在一起了，从而内存的回收和再分配将受限于特定的进程和物理地址。
为了打破这种关联关系，简单的思路是，让进程使用虚拟地址，而虚拟地址和物理地址之间通过一个映射表来完成转译。
这就是使用页式内存管理的原因。
本文不是讲述为什么使用页式内存管理，所以不再多述，如果想知道为什么，请参看WINDOWS内核原理与实现。
在页式内存管理中，虚拟空间是按页（page）来管理的，对应于物理内存也按页来管理，物理内存中的页面有时候称为页帧（page frame），其大小与虚拟空间中的页面相同。
因此映射关系是在内存页面的基础上进行的。
在虚拟空间中连续的页面对应于在物理内存中的页面可以不必连续，并且通过小心地维护好虚拟空间的页面与物理内存页面之间的映射关系，物理页面可以被动态地分配给特定的虚拟页面，从而只有当真正有必要的时候才把物理页面分配给虚拟页面，毕竟物理页面相对来说是稀缺资源。
如图1所示，物理地址空间（其地址范围取决于系统中物理内存的数量，图中假设为1 GB物理内存）中有一部分页面被映射到了左侧的虚拟空间（在32位平台上，其地址范围为0x00000000~0xffffffff）。
windows中memory page概念
windows中memory page概念
在Windows操作系统中，内存页面（memory page）是内存管理的基本单位。
内存页面的大小通常是4KB，但在某些操作系统中也可以是其他大小。
当应用程序需要加载到内存中时，操作系统将分配一定数量的内存页面来存储该程序的代码和数据。
程序访问内存时，实际上是访问这些内存页面。
内存页面也与虚拟内存机制密切相关。
虚拟内存是一种管理物理内存和磁盘存储之间交换数据的技术。
当物理内存不足以容纳所有需要执行的程序和数据时，操作系统会将部分内容写入磁盘，然后从磁盘中读取其他程序和数据到物理内存中。
这些被写入磁盘的内存页面称为页面交换（paging），而被从磁盘读入内存的页面称为页面换入（page in）。
内存页面的使用还涉及到内存保护和权限管理。
操作系统可以为不同的内存页面设置不同的访问权限，以保护敏感数据。
此外，操作系统还可以使用页面表（page table）来跟踪每个页面的物理存储位置和访问权限信息。
总之，内存页面在Windows中是内存管理的基本单元，用于存储程序和数据，并与虚拟内存机制、内存保护和权限管理等方面紧密相关。
内存分页算法
内存分页算法
内存分页算法是一种操作系统中常用的内存管理技术，它将物理内存划分为大小相等的页框，将逻辑地址空间划分为大小相等的页，实现了逻辑地址到物理地址的映射。
在内存分页算法中，每个进程都有自己的页表，用于记录逻辑地址到物理地址的映射关系。
内存分页算法的优点在于它可以实现虚拟内存，即使物理内存不足，也可以通过将部分进程的页调出到磁盘上，从而释放出物理内存。
这样可以提高系统的利用率，同时也可以避免进程因为内存不足而被强制终止的情况。
内存分页算法的实现需要考虑以下几个方面：
1. 页表的实现：页表是记录逻辑地址到物理地址映射关系的数据结构，它需要在进程创建时被初始化，并在进程运行时被更新。
页表的实现可以采用链表、哈希表等数据结构。
2. 页面置换算法：当物理内存不足时，需要将部分进程的页调出到磁盘上，从而释放出物理内存。
页面置换算法是用于选择哪些页需要被调出的算法，常用的页面置换算法有FIFO、LRU、LFU等。
3. 内存保护：内存分页算法需要保证不同进程之间的内存空间是隔离的，即一个进程不能访问另一个进程的内存空间。
为了实现内存保护，需要在页表中记录每个页的访问权限，例如只读、读写等。
4. 内存映射：内存分页算法可以实现内存映射，即将磁盘上的文件映射到进程的地址空间中。
这样可以方便地读写文件，同时也可以避免频繁地进行磁盘IO操作。
内存分页算法是一种重要的内存管理技术，它可以实现虚拟内存、内存保护、内存映射等功能，提高系统的利用率和稳定性。
在实际应用中，需要根据具体的场景选择合适的页面置换算法、页表实现方式等，以达到最优的性能和效果。
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基本概念Windows 2000 使用基于分页机制的虚拟内存。
每个进程有4GB的虚拟地址空间。
基于分页机制，这4GB地址空间的一些部分被映射了物理内存，一些部分映射硬盘上的交换文件，一些部分什么也没有映射。
程序中使用的都是4GB地址空间中的虚拟地址。
而访问物理内存，需要使用物理地址。
下面我们看看什么是物理地址，什么是虚拟地址。
物理地址 (physical address): 放在寻址总线上的地址。
放在寻址总线上，如果是读，电路根据这个地址每位的值就将相应地址的物理内存中的数据放到数据总线中传输。
如果是写，电路根据这个地址每位的值就将相应地址的物理内存中放入数据总线上的内容。
物理内存是以字节(8位)为单位编址的。
虚拟地址 (virtual address): 4G虚拟地址空间中的地址，程序中使用的都是虚拟地址。
如果CPU寄存器中的分页标志位被设置，那么执行内存操作的机器指令时，CPU会自动根据页目录和页表中的信息，把虚拟地址转换成物理地址，完成该指令。
比如 moveax,004227b8h ，这是把地址004227b8h处的值赋给寄存器的汇编代码，004227b8这个地址就是虚拟址。
CPU在执行这行代码时，发现寄存器中的分页标志位已经被设定，就自动完成虚拟地址到物理地址的转换，使用物理地址取出值，完成指令。
对于Intel CPU 来说，分页标志位是寄存器CR0的第31位，为1表示使用分页，为0表示不使用分页。
对于初始化之后的 Win2k 我们观察 CR0 ，发现第31位为1。
表明Win2k是使用分页的。
使用了分页机制之后，4G的地址空间被分成了固定大小的页，每一页或者被映射到物理内存，或者被映射到硬盘上的交换文件中，或者没有映射任何东西。
对于一般程序来说，4G的地址空间，只有一小部分映射了物理内存，大片大片的部分是没有映射任何东西。
物理内存也被分页，来映射地址空间。
对于32bit的Win2k，页的大小是4K字节。
CPU用来把虚拟地址转换成物理地址的信息存放在叫做页目录和页表的结构里。
物理内存分页，一个物理页的大小为4K字节，第0个物理页从物理地址 0x00000000 处开始。
由于页的大小为4KB，就是0x1000字节，所以第1页从物理地址 0x00001000 处开始。
第2页从物理地址 0x00002000 处开始。
可以看到由于页的大小是4KB，所以只需要32bit 的地址中高20bit来寻址物理页。
页表，一个页表的大小为4K字节，放在一个物理页中。
由1024个4字节的页表项组成。
页表项的大小为4个字节(32bit)，所以一个页表中有1024个页表项。
页表中的每一项的内容（每项4个字节,32bit）高20bit用来放一个物理页的物理地址，低12bit放着一些标志。
页目录，一个页目录大小为4K字节，放在一个物理页中。
由1024个4字节的页目录项组成。
页目录项的大小为4个字节(32bit)，所以一个页目录中有1024个页目录项。
页目录中的每一项的内容（每项4个字节）高20bit用来放一个页表（页表放在一个物理页中）的物理地址，低12bit放着一些标志。
对于x86系统，页目录的物理地址放在CPU的CR3寄存器中。
CPU把虚拟地址转换成物理地址：一个虚拟地址，大小4个字节(32bit)，包含着找到物理地址的信息，分为3个部分：第22位到第31位这10位（最高10位）是页目录中的索引，第12位到第21位这10位是页表中的索引，第0位到第11位这12位（低12位）是页内偏移。
对于一个要转换成物理地址的虚拟地址，CPU首先根据CR3中的值，找到页目录所在的物理页。
然后根据虚拟地址的第22位到第31位这10位（最高的10bit)的值作为索引，找到相应的页目录项(PDE,page directory entry),页目录项中有这个虚拟地址所对应页表的物理地址。
有了页表的物理地址，根据虚拟地址的第12位到第21位这10位的值作为索引，找到该页表中相应的页表项(PTE,page table entry),页表项中就有这个虚拟地址所对应物理页的物理地址。
最后用虚拟地址的最低12位，也就是页内偏移，加上这个物理页的物理地址，就得到了该虚拟地址所对应的物理地址。
一个页目录有1024项，虚拟地址最高的10bit刚好可以索引1024项（2的10次方等于1024）。
一个页表也有1024项，虚拟地址中间部分的10bit，刚好索引1024项。
虚拟地址最低的12bit（2的12次方等于4096），作为页内偏移，刚好可以索引4KB，也就是一个物理页中的每个字节。
一个虚拟地址转换成物理地址的计算过程就是，处理器通过CR3找到当前页目录所在物理页，取虚拟地址的高10bit,然后把这10bit右移2bit（因为每个页目录项4个字节长，右移2bit相当于乘4）得到在该页中的地址，取出该地址处PDE（4个字节），就找到了该虚拟地址对应页表所在物理页，取虚拟地址第12位到第21位这10位，然后把这10bit右移2bit（因为每个页表项4个字节长，右移2bit相当于乘4）得到在该页中的地址，取出该地址处的PTE（4个字节），就找到了该虚拟地址对应物理页的地址，最后加上12bit的页内偏移得到了物理地址。
32bit的一个指针，可以寻址范围0x00000000-0xFFFFFFFF,4GB大小。
也就是说一个32bit的指针可以寻址整个4GB地址空间的每一个字节。
一个页表项负责4K的地址空间和物理内存的映射，一个页表1024项，也就是负责1024*4k=4M的地址空间的映射。
一个页目录项，对应一个页表。
一个页目录有1024项，也就对应着1024个页表，每个页表负责4M 地址空间的映射。
1024个页表负责1024*4M=4G的地址空间映射。
一个进程有一个页目录。
所以以页为单位，页目录和页表可以保证4G的地址空间中的每页和物理内存的映射。
每个进程都有自己的4G地址空间，从 0x00000000-0xFFFFFFFF 。
通过每个进程自己的一套页目录和页表来实现。
由于每个进程有自己的页目录和页表，所以每个进程的地址空间映射的物理内存是不一样的。
两个进程的同一个虚拟地址处（如果都有物理内存映射）的值一般是不同的，因为他们往往对应不同的物理页。
4G地址空间中低2G，0x00000000-0x7FFFFFFF 是用户地址空间，4G地址空间中高2G，0x80000000-0xFFFFFFFF 是系统地址空间。
访问系统地址空间需要程序有ring0的权限。
进程的页目录和页表在虚拟地址空间中的位置当执行一条访问内存的指令时，如果寄存器中的分页标志位已经被设置，CPU就自动完成虚拟地址到物理地址的转换，来完成该指令。
CPU在转换地址过程中，并不需要页目录和页表的虚拟地址。
但是分页标志位被设置之后，CPU会把所有指令中的地址当做虚拟地址转换成物理地址。
所以程序中使用的都是虚拟地址。
一个进程的页表和页目录是由系统维护的，比如一个进程申请或者释放内存，系统就需要设置对应的一些页表项。
系统需要访问页目录和页表，但是系统只能使用虚拟地址，所以系统必须把页目录和页表映射到地址空间中。
对应4G地址空间的1024个页表被顺序映射到了从0xC0000000到0xC03FFFFF的4M地址空间。
对应第一个4M地址空间的页表，被映射到了0xC0000000开始的第一个4K地址空间（0xC0000000开始的4K）。
对应第二个4M地址空间的页表，被映射到了0xC0000000开始的第二个4K地址空间（0xC0001000开始的4K），以此类推。
页目录被映射到了0xC0300000开始处的4K地址空间。
0xC0000000到0xC03FFFFF的4M地址空间位于高2G的系统地址空间内，需要ring0的权限才能访问。
有效页目录项和有效页表项页目录项和页表项的最低位，第0位，指明了一页是否映射了物理内存。
最低位为1，有效(Valid)，表示该页映射了物理内存。
页目录项和页表项，4个字节，32bit，有着差不多的结构。
使用 Win2k DDK 所附带的内核调试器，Kernel Debugger (KD) ，我们可以得到有效的页目录项和页表项的结构定义，对于使用 X86 CPU 的系统，该结构定义如下!strct HARDWARE_PTE_X86struct _HARDWARE_PTE_X86 (sizeof=4)+0 bits0-0 Valid+0 bits1-1 Write+0 bits2-2 Owner+0 bits3-3 WriteThrough+0 bits4-4 CacheDisable+0 bits5-5 Accessed+0 bits6-6 Dirty+0 bits7-7 LargePage+0 bits8-8 Global+0 bits9-9 CopyOnWrite+0 bits10-10 Prototype+0 bits11-11 reserved+0 bits12-31 PageFrameNumberbits12-31 PageFrameNumber:页目录项或者页表项的第12到第31位，长20位。
物理页的页帧号。
（将这32位和0xFFFFF000做与运算，就得到了该4KB物理页第一个字节的地址）由于页的大小是4KB，所以只需要20位，就可以寻址4G大小范围内的每一页。
对于页目录项来说，所得的物理页中放着的是一个页表。
bits0-0 Valid:为0无效，该页没有映射物理内存。
为1有效。
该页映射了物理内存。
bits1-1 Write:为0该页只读。
为1该页可以读写。
bits2-2 Owner:为0访问该页需要ring0权限，只有核心态(kernel-mode)的代码才可以访问。
为1访问该页ring3权限就可以，用户态(user-mode)代码就可以访问。
bits3-3 WriteThrough:为0 对相关页使用 write-back caching 策略。
为1 对相关页使用 write-through caching 策略。
直写式(Write-through)，在CPU向Cache写入的同时，也把数据写入相应内存单元。
保证Cache和内存中相应单元数据的一致性。
直写式速度慢，而且有些操作是不必要的，比如CPU 连续多次更新一个Cache单元的内容，将导致相应内存单元连续多次被写入，而效果其实和写入最后一次更新是一样的。
回写式(Write-back)，CPU修改了Cache的内容后，并不立即修改内存中相应的单元。
只有当回写操作被执行的时候，才修改相应内存单元。
比如该Cache单元的内容从Cache中撤销时触发回写操作。
回写式速度快，也避免了一些不必要的操作。