操作系统“交换”和“页面”有啥区别？ [关闭]

Posted 2023-02-23

【中文标题】操作系统“交换”和“页面”有啥区别？ [关闭]

【英文标题】：What's the difference between operating system "swap" and "page"? [closed]操作系统“交换”和“页面”有什么区别？ [关闭]

【发布时间】：2010-12-13 22:08:34

【问题描述】：

操作系统中这两个术语有什么区别：交换和页面？

【问题讨论】：

这可能属于服务器故障

Server Fault 更多的是用于实际的系统管理员，而不是操作系统术语。它可能属于超级用户。

@DavidThornley 作为新手 SE 用户，操作系统术语属于 SU 对我来说并不是很明显。现在我明白了。谢谢。

【参考方案1】：

尽管这两个术语在历史上互换了，但它们表示不同的东西。它们都是管理将内存中的数据移动到另一个存储设备（称为后备存储（通常是硬盘））的方法，但它们使用不同的方法。

交换涉及将内存中进程的整个集合数据移动到后备存储上的一系列空间，通常是交换文件或交换分区。该过程从内存中完全换出；中间没有。显然，这个过程需要完全空闲，交换才有价值。这样做的好处是比较容易掌握并且程序的内存总是连续分配的，缺点是当系统最终处于不断交换的状态时，机器上的性能可能会变得非常糟糕。该算法还涉及重复交换在可预见的未来不会使用的数据。

分页试图解决这些问题，方法是占用物理内存，并将其分割成一些固定大小的称为“帧”的东西。它还占用每个正在运行的进程的内存空间，并将其划分为页面（与帧大小相同）；这称为物理地址空间，因为需要使用物理地址来访问每个内存块。

每个程序都由操作系统提供一个环境，并由现代硬件支持，这使得程序的内存占用看起来像一个非常大的内存块的单个连续块；这称为逻辑地址空间。

但是，这个连续块的每一页都可能在内存中，也可能在后备存储中。操作系统通过查阅称为“页表”的东西来确定每个页面的位置。如果它发现程序请求的页面在内存中的某个地方，它将简单地转到该内存页面并获取请求的数据。

如果发现页面不在内存中；这会导致“页面错误”。操作系统将在从后备存储加载请求的页面时暂停该进程，并且可能会根据某些替换算法将另一个页面从内存移动到后备存储以腾出空间。后备存储可能被称为页面文件，也可能仍被称为交换文件或交换分区，从而导致混淆正在使用哪个系统。是单独的分区，还是只是一个文件，取决于操作系统。

内存的某些部分不会被分页。其中之一是分页代码本身，以及处理页面错误等事情的内核部分。某些操作系统（如 MacOS）将此内存称为“有线”。

现代硬件有多种设备可以让操作系统更有效地支持分页。其中最常见的是翻译后备缓冲区或 TLB。这存储了一种硬件页表缓存，因此每当程序需要进行逻辑地址到物理地址的转换时，它不必每次都去询问操作系统。

现代操作系统还通过延迟加载它们正在运行的部分进程来利用分页。例如，如果您启动 Microsoft Word，而不是将整个程序加载到内存中，操作系统将仅将其需要的程序部分加载到内存中，并仅在需要时获取程序的其他部分。这也需要在内存占用、启动速度以及程序中在需要加载新部件时出现延迟的频率之间进行权衡。

无论如何，也许比你想要的更多，但希望很有趣。

【讨论】：

好一个。我想我们可以补充一点，分页与处理器的缓存非常相似。

当页面在二级磁盘中导致页面错误时，系统如何知道二级存储中的位置。换出页面时它会保存在某个地方吗？

哇，非常有用的答案，以及引导示例！有什么推荐的资源可以共同包含相关主题吗？或者标准的操作系统教科书会有这一切吗？

【参考方案2】：

交换和分页是正交的概念。通过分页，将（物理）内存划分为称为“帧”的小块，将每个程序的（逻辑）内存划分为称为“页”的块。页面和框架具有相同的大小；然后将每个页面映射到一个框架。此映射是通过页表执行的。分页解决了早期内存管理方案中存在的碎片问题。

通过交换，将部分未使用的内存写入磁盘；这使得一个人可以运行几个总内存消耗大于物理内存量的程序。当程序请求写入磁盘的部分内存时，该部分必须加载到内存中。为了给它腾出空间，必须将另一部分写入磁盘（实际上这两个部分交换位置 - 因此得名）。这种物理内存的“扩展”通常被称为“虚拟内存”。

现代系统同时使用分页和交换，而页面是被换入和换出内存的东西。

【讨论】：

正交 - 不是一个“简单”的词:(参见***.com/questions/1527393/what-is-orthogonality

我认为就现代用法而言，这是一个更好的答案。公认的答案侧重于“交换”一词的较早历史用法

Windows 8 和 Windows 10 都有一个 swapfile.sys 和一个 pagefile.sys。分页文件 pagefile.sys 用于对 RAM 中的所有可执行映像进行常规虚拟内存管理，而交换文件 swapfile.sys 用于换出当前未使用的 Windows Metro 组件。 Pagefile.sys 通常比 swapfile.sys (200+ MB) 大得多 (~2 GB)。

【参考方案3】：

见：Paging and swapping

交换和分页的问题是 经常被误解。交换和 分页是两个完全不同的 东西。

交换是第一个使用的技术 在 Unix System V 中作为物理内存 充满进程有一个 问题。当系统发生什么 完全耗尽内存？它“磨 停下来”！

守恒与正确 RAM的管理很重要 因为 CPU 只能与 RAM 中的数据，加载后 由内核从硬盘中提取。什么 当安装编号和 进程的大小超过物理 记忆？考虑到这种情况， 因为只有一个过程可以 在任何时候执行（在 UniProcessor 系统），仅此而已 进程需要在 RAM 中。然而 组织这将是非常 资源密集型，作为多个 正在运行的进程被安排到 经常在处理器上执行 （参见“调度程序”一节）

为了解决这些问题，内核 宣传抽象内存用途 通过广告虚拟应用程序 他们的地址空间远远超过 物理内存。一个应用程序可以 只是请求更多的内存和 内核可能会授予它。

单个进程可能已分配 100mb 的内存，即使有 系统中只有 64mb 的 RAM。这 进程将不需要访问 同时整个 100mb 这是 虚拟内存的来源。[...]

【参考方案4】：

linux中的swap是一个用于虚拟内存的分区。它包含的页面是可以在实际内存中进出交换的内存块。

【参考方案5】：

页是由操作系统管理的一块内存。在 Linux 上，您可以通过输入找到您的操作系统版本的内核分配

$ getconf PAGESIZE 4096

4KB 是一种非常常见的分配方式。

虽然页面指的是大小分配，但交换指的是“移动它”。如果您想了解详细信息，请尝试查看All about Linux swap space。

【参考方案6】：

几乎相同的事物只是不同的术语。它们都指的是（通常）存储在硬盘驱动器上的虚拟内存区域。

*nix 等。称之为“交换” Windows 调用是一个页面文件

在 Linux 等中，交换空间通常是一个单独的分区。在 Windows 上，通常是存储在操作系统文件系统中某处的文件。

【讨论】：

Linux 使用文件系统交换没有问题。但它比直接访问分区慢一点。