为了提高内存的利用率，解决内存供不应求的问题，更加合理的使用内存，引出了虚拟内存的概念。系统将内存暂时不需要的部分写入到硬盘，实现了对于扩展内存容量，所以叫虚拟内存，使得应用程序可以使用比实际物理内存更大的内存空间。前面我们了解了在进程运行过程中，当内存中存在空闲页的时候，系统如何实现这个虚拟内存管理的软硬件实现方式。如果内存中没有空闲页，那么就需要页面的调出，算法的好坏直接影响到系统的性能，本章的主要内容就是基于页面置换算法，其主要内容包括
- 置换算法的功能和目标
- 有哪些页面置换算法，各个算法的优缺点
- linux采用什么样的内存置换算法
1. 页面置换算法
当出现缺页异常，需调入新页面而内存已满时，置换算法选择被置换的物理页面，其主要的目的是以尽可能减少页面的调入调出次数，把未来不再访问或短期内不访问的页面调出，以提高系统的性能。
1.1 局部页面置换算法
局部页面置换的选择范围仅限于当前进程占用的物理页面内，其主要由最优算法、先进先出算法、最近最久未使用算法，其基本的原理和特性如下图
1.2 全局页面置换算法
在局部算法里面并没有考虑各个进程之间的访存差异，全局置换算法为进程分配可变数目的物理页面。常驻集是指进程在运行时，当前时刻实际驻留在内存当中的页面集合。而工作集是进行再运行过程所固有的特征。置换算法的工作就是在进程的工作集的前提下，确定常驻集的大小以及相应页面。
对于全局置换算法，其又可以分为工作集置换算法和缺页率置换算法，其原理如下图
1.3 页面锁定
采用虚拟存储技术后，会产生缺页机制，缺页机制又会带来系统的开销，那么就会使得进程运行的时间变得越来越不确定，那么操作系统就导入了页面锁定技术，给每一个页增加一个页面锁定位。通过设置相应的锁定位，不让操作系统将操作系统使用的页面置换出内存，避免产生由交换过程带来的不确定性延迟，如以下的
- 1.操作系统核心代码
- 2.关键数据结构
- 3.I/O缓冲区
2. linux的页面置换算法
对于虚拟页式存储系统的工作的最佳状态，发生缺页的时候，系统中有大量的空闲页表，使得系统中保存一定数目的空闲页框。对于该问题，linux设计了一个分页的守护进程，多数的时候休眠，可定期唤醒以检查内存状态，其需要定时做以下操作
- 如果空闲页框过少，分页守护进程通过预定的页面置换算法选择页面换出内存
- 如果页面装入内存后被修改，则将他们写回磁盘，分页守护进程可保证所有的空闲页是干净的
对于本章的页面置换的算法，linux采用的是守护进程和缓冲技术来解决该问题，在后期的swap技术进项详细分析，本文只是大致了解了对于页面置换算法的一些基本的算法和特性，对于应该换出哪个页，何时进行页换入和换出，怎么进行页换入和换出机制，需要在swap章节进行详细分析。