超越物理内存：机制
1、前面的假设全是内存空间足够大，能放入所有进程所需的页表。这里开始真实的情况，内存不一定能装下所有进程所需的资源（包括页表）。那为何操作系统要为进程提供足够的存储空间？答案是“方便和易用性”。
2、交换空间：
- 含义：在硬盘上开辟一部分空间用于物理页的移入和移出。
- 操作：在内存大小不足的情况下，将内存中的页交换到其中，并在需要的时候又交换回去。
- 简单机制：加入标志位“存在位”。如果存在位设置为1，则表示该页存在于物理内存中，如果存在位设置为零，则页不在内存中，而在硬盘上。
- 页错误：访问不在物理内存中的页，这种行为通常被称为页错误（page fault）。
3、页交换策略：选择哪些页被交换出或被替换（replace）的过程，被称为页交换策略（page-replacement policy）。这里在后面会详细说到。
4、页守护进程：
- 含义：为了保证有少量的空闲内存，大多数操作系统会设置高水位线（High Watermark，HW）和低水位线（Low Watermark，LW），来帮助决定何时从内存中清除页。关键词：高水位线和低水位线。
- 原理：当操作系统发现有少于LW 个页可用时，后台负责释放内存的线程会开始运行，直到有HW 个可用的物理页。
超越物理内存：策略
1、已知缓存命中和未命中的次数，可以计算程序的平均内存访问时间（Average Memory Access Time，AMAT）：
AMAT = (PHit·TM) + (PMiss·TD)
其中TM 表示访问内存的成本，TD 表示访问磁盘的成本，PHit 表示在缓存中找到数据的概率（命中），PMiss 表示在缓存中找不到数据的概率（未命中）。PHit 和PMiss 从0.0 变化到1.0，并且PMiss + PHit = 1.0。
结论：在现代系统中，磁盘访问的成本非常高，即使很小概率的未命中也会拉低正在运行的程序的总体AMAT。所以，必须尽可能地避免缓存未命中，避免程序以磁盘的速度运行。
2、常用策略介绍（重点）:
- 最优替换策略：替换内存中在最远将来才会被访问到的页，可以达到缓存未命中率最低。
- 简单策略（FIFO）：当发生替换时，队列尾部的页（“先入”页）被踢出。
- 随机策略（RAND）：在内存满的时候它随机选择一个页进行替换。
- 最近最少使用策略（LRU）：特换最近最少使用的页。页替换策略可以使用的一个历史信息是频率（frequency）。
3、在不同工作负载下的表现：
结论1：当工作负载不存在局部性时，使用的策略区别不大。
结论2：在“80-20”负载场景中，随机和FIFO表现类似，都能很好地运行，但LRU 更好，因为它更可能保持热门页。
结论3：在循环工作负载场景中，LRU和FIFO都可能出现最坏情况。随机策略明显更好，虽然距离最优策略还有距离，但至少达到了非零的命中率。
4、近似LRU：
原因：在实际应用中，难以真正实现LRU。所以采用近似LRU算法实现。这里主要指的是始终算法。
时钟算法：
- 硬件准备：增加一个使用位（use bit）。
- 具体方案：周期性地清除使用位。遇到一个页的引用位为1，就清除该位（即将它设置为0）。直到找到一个使用位为0的页，将这个页进行替换。
效果：
5、其他的虚拟内存策略：
- 页选择策略：操作系统来决定何时将页载入内存。这要求，操作系统可能需要猜测一个页面即将被使用，从而提前载入。这种行为被称为预取。
- 聚集写入策略：该策略决定了操作系统如何将页面写入磁盘。许多系统会在内存中收集一些待完成写入，并以一种（更高效）的写入方式将它们写入硬盘。
6、抖动：
含义：当内存就是被超额请求时(正在运行的进程的内存需求超出了可用物理内存)，系统将不断地进行换页，这种情况有时被称为抖动（thrashing）。
简单解决思想：准入控制。
注：
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