页框回收
3.2.4 解决了”淘汰谁”，但留下一个工程问题：淘汰的动作本身太贵。
每次缺页都要”选一页 → 若脏则写回磁盘 → 再从磁盘读入新页”，一次缺页最多要做两次磁盘 I/O。而且一旦选错、刚淘汰的页马上又被访问，还得再读回来。
这一节讲的就是怎么把这个代价降下来。
机制
页面缓冲算法（PBA）
核心思想只有一句：
被淘汰的页面不立即”扔掉”，而是先在内存里挂一会儿；如果很快又被访问到，直接捞回来，省掉一次磁盘 I/O。
具体做法是维护两条链表：
① 空闲页框链表——保存未被修改（干净）的被淘汰页所占的页框。
这些页的内容其实还在内存里，只是”名义上”已经不属于原进程了。若原进程很快又访问该页，系统直接从链表里把它摘回来重新挂上页表即可，一次磁盘读都不需要。
② 修改页面链表——保存已被修改（脏）的被淘汰页所占的页框。
这些页迟早要写回磁盘，但不必立刻写。系统等到链表上积累了足够多的脏页时，一次性批量写回。
两条链表各自省掉了什么
这个设计的精妙之处在于，两条链表解决的是两个不同的浪费：
空闲页框链表省的是”读”——赌的是”刚淘汰的页可能马上还要用”。这实际上是给了被淘汰的页一次反悔的机会，弥补了置换算法可能选错的情况。
修改页面链表省的是”写”——把多次零散的小写攒成一次批量的大写。磁盘的特性是寻道时间占大头，一次写 1 页和一次写 20 页的耗时差别不大，所以批量写回能极大摊薄单页的写入成本。
由此得到本节最重要的一条结论：
有了页面缓冲算法，即使采用 FIFO 这样简单的置换算法，性能也能接近 LRU。
因为选错了还能从空闲链表里捞回来，算法本身的精度就不那么关键了——这正是它的价值所在：用一点内存换取对置换算法精度的宽容。
页框回收机制
上面讲的是”淘汰之后怎么处理”，而页框回收关心的是另一件事：系统什么时候、按什么策略主动去腾出页框。
如果等到缺页发生时才现找页框，进程就必须阻塞等待整个”选页—写回—读入”的过程。更好的做法是提前准备：
设置两个阈值——当空闲页框数低于下限时，唤醒专门的回收进程开始回收；回收到高于上限时停止。
这样系统手里始终有一批现成的空闲页框，缺页时可以直接取用，无需等待。把”同步等待”变成了”异步预备”，这是它与页面缓冲算法配合的地方。
回收的对象按代价从低到高：
- 干净的文件映射页——直接丢弃，零 I/O
- 脏的文件映射页——写回原文件
- 匿名页——必须写到对换区，代价最高
这个顺序解释了为什么系统内存吃紧时，最先被丢掉的总是页缓存。
边界
页面缓冲算法 vs 置换算法
两者不在一个层次上，是配合关系而非替代关系：
- 置换算法回答”淘汰谁”——它仍然要跑（FIFO、LRU、Clock 都行）。
- 页面缓冲算法回答”淘汰之后怎么处理”——它不参与选择，只负责善后。
所以不能说”用了 PBA 就不需要置换算法了”。 正确的说法是：PBA 降低了置换算法选错的代价，从而允许使用更简单的置换算法。
被放进空闲页框链表的页，还算不算在内存里
这是个有点绕但值得想清的点。
从进程的角度看：不算。 该页的页表项存在位已被置 0，进程再访问它仍会产生缺页中断。
从物理角度看：还在。 页框里的内容并没有被清除或覆盖。
所以缺页中断处理程序会先检查空闲页框链表，若发现该页还在链表里，就直接把它摘回来、把存在位改回 1，全程不碰磁盘。这次缺页中断的代价，从一次磁盘 I/O 降到了几条内存指令。
修改页面链表不是”不写回”
脏页最终一定要写回，链表只是推迟并合并了这个动作。
推迟带来一个风险：系统崩溃时，尚未写回的脏页会丢失。这与内存映射文件的写回时机是同一类问题——性能与可靠性的权衡，所以系统还会周期性地强制刷盘。
页框回收 vs 页面置换
| 页面置换 | 页框回收 | |
|---|---|---|
| 触发时机 | 缺页且内存已满时，被动 | 空闲页框低于阈值时，主动 |
| 目的 | 腾出一个页框给当前缺页 | 提前储备一批空闲页框 |
| 进程感受 | 必须阻塞等待 | 无感（异步进行） |
一句话：置换是”现用现找”，回收是”提前备货”。
对照速查
| 页面缓冲算法的两条链表 | 存什么 | 省掉什么 |
|---|---|---|
| 空闲页框链表 | 被淘汰的干净页 | 省”读”——可直接捞回，零磁盘 I/O |
| 修改页面链表 | 被淘汰的脏页 | 省”写”——攒够了批量写回 |
| 关键结论 | |
|---|---|
| PBA 的价值 | 用少量内存换取对置换算法精度的宽容 |
| 效果 | 配合 PBA 后，FIFO 的性能可接近 LRU |
| 与置换算法的关系 | 配合，不是替代 |
| 回收对象 | 代价 |
|---|---|
| 干净的文件映射页 | 零 I/O，直接丢弃 |
| 脏的文件映射页 | 写回原文件 |
| 匿名页 | 必须写对换区，最贵 |
考点
- 页面缓冲算法的两条链表及各自省掉的是”读”还是”写”
- 配合 PBA 后 FIFO 性能可接近 LRU（本节最常考的结论）
- PBA 与置换算法是配合关系，不是替代
- 被挂入空闲页框链表的页仍会触发缺页中断，但可直接捞回，不碰磁盘
- 页框回收靠上下两个阈值主动触发，是”提前备货”而非”现用现找”
链接
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