实验3虚拟存储器管理

OS实验三虚拟存储器的管理虚拟存储器管理南京理工大学泰州科技学院实验报告书课程名称：《计算机操作系统》实验题目：实验三班级： 08计算机2班学号：姓名：叶萌指导教师：袁宝华虚拟存储器管理一实验目的1. 理解虚拟存储器概念；2. 掌握分页式存储管理地址转换和缺页中断。

二实验内容1．模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上，当作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。

为此，在为作业建立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存。

作业执行时，指令中的逻辑地址指出了参加运算的操作存放的页号和单元号，硬件的地址转换机构按页号查页表，若该页对应标志为“1”，则表示该页已在主存，这时根据关系式“绝对地址=块号×块长+单元号”计算出欲访问的主存单元地址。

如果块长为2的幂次，则可把块号作为高地址部分，把单元号作为低地址部分，两者拼接而成绝对地址。

若访问的页对应标志为“0”，则表示该页不在主存，这时硬件发“缺页中断”信号，有操作系统按该页在磁盘上的位置，把该页信息从磁盘读出装入主存后再重新执行这条指令。

2．用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断在分页式虚拟存储系统中，当硬件发出“缺页中断”后，引出操作系统来处理这个中断事件。

如果主存中已经没有空闲块，则可用FIFO页面调度算法把该作业中最先进入主存的一页调出，存放到磁盘上，然后再把当前要访问的页装入该块。

调出和装入后都要修改页表中对应页的标志。

FIFO页面调度算法总是淘汰该作业中最先进入主存的那一页，因此可以用一个数组来表示该作业已在主存的页面。

假定作业被选中时，把开始的m个页面装入主存，则数组的元素可定为m个。

三实验准备1. 设计一个“地址转换”程序来模拟硬件的地址转换工作当访问的页在主存时，则形成绝对地址，但不去模拟指令的执行，而用输出转换后的地址来代替一条指令的执行。

当访问的页不在主存时，则输出“* 该页页号”，表示产生了一次缺页中断，程序流程图如图4-1所示。

虚拟存储管理实验报告实验概述虚拟存储管理实验是操作系统课程中的一项重要实验，旨在通过模拟内存管理中的分页机制和页面置换算法，深入理解操作系统中的虚拟内存管理技术。

本实验主要包括以下几个关键点：- 模拟内存的分页机制- 实现页面置换算法- 分析不同页面置换算法的性能指标实验环境本次实验基于C语言和Linux操作系统进行实现，使用gcc编译器进行编译和调试。

实验过程及实现细节在本次实验中，我们实现了一个简单的虚拟内存系统，主要包括以下几个模块：页面管理、页面分配、页面置换和性能分析。

下面对每个模块的实现细节进行详细描述。

页面管理页面管理模块主要负责管理虚拟内存和物理内存之间的映射关系。

我们采用了分页机制进行管理，将虚拟内存和物理内存划分为固定大小的页面。

页面的大小由实验设置为4KB。

页面分配页面分配模块负责分配物理内存空间给进程使用。

我们使用一个位图作为物理内存管理的数据结构，记录每个页面的使用情况。

在每次页面分配时，我们会查找位图中第一个空闲的页面，并将其分配给进程。

页面置换页面置换模块是虚拟存储管理中的核心算法，主要用于解决内存中页面不足时的页面置换问题。

本次实验中我们实现了两种常用的页面置换算法：FIFO（先进先出）和LRU（最近最少使用）算法。

FIFO算法是一种简单的页面置换算法，它总是选择最早被加载到物理内存的页面进行置换。

LRU算法是一种基于页面访问历史的算法，它总是选择最长时间未被访问的页面进行置换。

性能分析性能分析模块主要用于评估不同的页面置换算法的性能指标。

我们使用了缺页率（Page Fault Rate）和命中率（Hit Rate）作为评价指标。

缺页率表示物理内存中的页面不能满足进程请求的比例，命中率表示进程请求的页面已经在物理内存中的比例。

实验结果为了评估不同的页面置换算法的性能，在实验过程中，我们通过模拟进程的页面访问序列，统计页面置换次数、缺页率和命中率等指标。

以一个包含100个页面访问请求的序列为例，我们分别使用FIFO算法和LRU 算法进行页面置换。

第1篇一、实验目的1. 理解虚拟存储器的概念和作用。

2. 掌握分页式存储管理的基本原理和地址转换过程。

3. 熟悉几种常见的页面置换算法，并比较其优缺点。

4. 通过实验，加深对虚拟存储器管理机制的理解。

二、实验内容1. 模拟分页式存储管理中的地址转换过程。

2. 比较几种常见的页面置换算法：FIFO、LRU、LFU和OPT。

三、实验原理虚拟存储器是一种将内存和磁盘结合使用的存储管理技术，它允许程序使用比实际物理内存更大的地址空间。

虚拟存储器通过将内存划分为固定大小的页（Page）和相应的页表（Page Table）来实现。

1. 分页式存储管理分页式存储管理将内存划分为固定大小的页，每个页的大小相同。

程序在运行时，按照页为单位进行内存访问。

分页式存储管理的主要优点是内存碎片化程度低，便于实现虚拟存储器。

2. 页面置换算法当内存中没有足够的空间来存放新请求的页面时，需要将某个页面从内存中移除，这个过程称为页面置换。

以下介绍几种常见的页面置换算法：（1）FIFO（先进先出）：优先淘汰最早进入内存的页面。

（2）LRU（最近最少使用）：优先淘汰最近最少被访问的页面。

（3）LFU（最不频繁使用）：优先淘汰最不频繁被访问的页面。

（4）OPT（最佳置换）：优先淘汰未来最长时间内不再被访问的页面。

四、实验步骤1. 模拟分页式存储管理中的地址转换过程（1）创建一个模拟内存的数组，表示物理内存。

（2）创建一个模拟页表的数组，用于存放虚拟页号和物理页号之间的映射关系。

（3）模拟进程对内存的访问，将访问的虚拟页号转换为物理页号。

2. 比较几种常见的页面置换算法（1）创建一个模拟进程的数组，包含访问的虚拟页号序列。

（2）对每个页面置换算法，模拟进程的运行过程，记录缺页中断次数。

（3）计算不同页面置换算法的缺页率，并比较其性能。

五、实验结果与分析1. 分页式存储管理中的地址转换过程实验结果表明，分页式存储管理能够有效地将虚拟地址转换为物理地址，实现虚拟存储器。

虚拟存储器管理------模拟内存分配与回收代码加注释#include "stdio.h"#include "iostream.h"#include "stdlib.h"#define n 10 //假定系统允许的最大作业为，假定模拟实验中n值为10 #define m 10 //假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m 值为10#define minisize 100typedef struct{float address; //已分分区起始地址float length; //已分分区长度，单位为字节int flag; //已分配区表登记栏标志，用"0"表示空栏目,实验中只支持一个字符的作业名} used_table[n];//已分配区表typedef struct{float address; //空闲区起始地址float length; //空闲区长度，单位为字节int flag; //空闲区表登记栏标志，用"0"表示空栏目，用"1"表示未分配}free_table[m]; //空闲区表//采用最优分配算法分配xk大小的空间allocate(char J,float xk){int i,k;float ad;k=-1;for(i=0;i<m;i++) //寻找空间大于xk的最小空闲区登记项kif(free_table[i].length>=xk&&free_table[i].flag==1)if(k==-1||free_table[i].length<free_table[k].length)k=i;if(k==-1)//未找到可用空闲区，返回{printf(" 无可用空闲区\n");return;}//找到可用空闲区，开始分配：若空闲区大小与要求分配的空间差小于msize大小，则空闲区全部分配；若空闲区大小与要求分配的空间差大于minisize大小，则从空闲区划出一部分分配if(free_table[k].length-xk<=minisize){free_table[k].flag=0; //该空闲区被分配ad=free_table[k].address;xk=free_table[k].length;}else{free_table[k].length=free_table[k].length-xk;ad=free_table[k].address+free_table[k].length;}//修改已分配区表i=0;//寻找空表目while(used_table[i].flag!=0&&i<n) i++;//无表目填写已分分区if(i>=n){printf(" 无表目填写已分区，错误\n"); //修正空闲区表if(free_table[k].flag==0)free_table[k].flag=1;//前面找到的是某个空闲分区的一部分else{free_table[k].length=free_table[k].length+xk; return;}}//修改已分配表else{used_table[i].address=ad;used_table[i].length=xk;used_table[i].flag=J;}return;}//回收作业名为J的作业所占主存空间reclaim(char J){int i,k,j,s,t;float S,L;//寻找已分配表中对应登记项s=0;while((used_table[s].flag!=J||used_table[s].flag==0)&&s<n) s++;//在已分配表中找不到名字为J的作业if(s>=n){{printf("找不到作业\n");}//修改已分配表used_table[s].flag=0;//取得归还分区的起始地址S和长度LS=used_table[s].address;L=used_table[s].length;j=-1;k=-1;//寻找回收分区的空闲上下邻，上邻表目k，下邻表目ji=0;while(i<m&&(j==-1||k==-1)){if(free_table[i].flag==1){if(free_table[i].address+free_table[i].length==S) k=i;//找到上邻if(free_table[i].address==S+L) j=i;//找到下邻}i++;}if(k!=-1)if(j!=-1) //上邻空闲区，下邻空闲区，三项合并free_table[k].length=free_table[j].length+free_table[k].length+L;free_table[j].flag=0;}else //上邻空闲区，下邻非空闲区，与上邻合并free_table[k].length=free_table[k].length+L;elseif(j!=-1) //上邻非空闲区，下邻为空闲区，与下邻合并{free_table[j].address=S;free_table[j].length=free_table[j].length+L;}else //上下邻均为非空闲区，回收区域直接填入{ //在空闲区表中寻找空栏目t=0;while(free_table[t].flag==1&&t<m)t++;if(t>=m)//空闲区表满,回收空间失败,将已分配表复原{out<<"主存空闲表没有空间,回收空间失败"<<endl;used_table[s].flag=J;return;free_table[t].address=S;free_table[t].length=L;free_table[t].flag=1;}return;}//主函数void main( ){int i,a;float xk;char s;ifstream in("input.txt");//空闲分区表初始化free_table[0].address=10240; free_table[0].length=102400; free_table[0].flag=1;for(i=1;i<m;i++)free_table[i].flag=0;//已分配表初始化for(i=0;i<n;i++)used_table[i].flag=0;while(1){printf(" 选择功能象（0-退出，1-分配主存，2-回收主存，3-显示主存）\n");printf(" 选择功能象（0~3）：\n");scanf("%d",&a);switch(a){case 0:exit(0);case 1:printf(" 输入作业名J和作业名所需长度xk \n");scanf("%c%c%f",&J,&xk);allocate(J,xk);break;case 2:printf(" 输入要回收分区的作业名");scanf("%c%c",&J);reclaim(J);break;case 3:printf(" 输出空闲区表：\n起使地址分区长度标志");for(i=0;i<m;i++)printf("%6.0f%9.0f%6d\n",free_table[i].address,free_table[i].length,free_ table[i].flag);printf(" 按任意键，输出已分配区表\n");getchar();printf(" 输出已分配表：\n起使地址分区长度标志\n");for(i=0;i<n;i++)if(used_table[i].flag!=0)printf("%6.0f%9.0f%6c\n",used_table[i].address,used_table[i].length,use d_table[i].flag);elseprintf("%6.0f%9.0f%6d\n",used_table[i].address,used_table[i].length,use d_table[i].flag);break;default:defult:printf("没有该选项\n"); }。

实验报告班级：系统本111 学号：2011415108 姓名：张国锋日期：2013.6.27⒈实验题目模拟分页式虚拟存储管理实验。

2．实验要求编写一段程序来模拟页面置换算法。

要求能分别显示最佳(Optimal)置换算法、先进先出(FIFO)页面置换算法和最近最久未使用(LRU)置换算法的置换过程。

3. 实验目的通过本实验帮助学生理解虚拟存储器的工作方法。

了解分页式存储管理里中各页面置换算法是怎样实现的，各算法有怎样的优缺点。

⒋实验原理分析⑴页面置换算法是在分页存储管理方式中为了合理的将进程运行所需的页面调入内存而产生的算法。

一个好的页面转换算法，应具有较低的页面更换频率。

最常见的页面置换算法有最佳(Optimal)置换算法、先进先出(FIFO)页面置换算法和最近最久未使用(LRU)置换算法。

⑵算法的说明最佳置换算法：选择以后永不使用或是在最长时间内不再被访问的页面作为被淘汰的页面。

这种算法通常可保证获得最低的缺页率，但因为内存中哪个页面是以后永不使用的是无法预知的，所以该算法是无法实现的。

先进先出页面置换算法：选择内存中驻留时间最长的页面作为被淘汰的页面。

该算法实现简单，只需将调入内存中的页面链成一个队列，并设置一个指针指向最老的页面即可。

最近最久未使用置换算法：选择最近最久未使用的页面作为被淘汰的页面。

该算法需要为每个页面设置一个访问字段用来记录页面上次被访问的时间，通过这个时间来决定淘汰哪一个页面。

⑶主要变量及函数说明如表1所示表1 主要变量及函数说明表PRA(void) 初始化int findSpace(void) 查找是否有空闲内存int findExist(int curpage) 查找内存中是否有该页面int findReplace(void) 查找应予置换的页面void display(void) 显示void FIFO(void) FIFO算法void LRU(void) LRU算法void Optimal(void) OPTIMAL算法void BlockClear(void) BLOCK恢复struct pageInfor * block 物理块struct pageInfor * page 页面号串5.实验代码清单#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <conio.h>#define Bsize 3#define Psize 20struct pageInfor{int content; /*页面号*/int timer; /*被访问标记*/};void PRA(); /*初始化*/int findSpace(); /*查找是否有空闲内存*/int findExist(int curpage);/*查找内存中是否有该页面*/int findReplace(); /*查找应予置换的页面*/void display(); /*显示*/void FIFO(); /*FIFO算法*/void LRU(); /*LRU算法*/void Optimal(); /*OPTIMAL算法*/void BlockClear(); /*BLOCK恢复*/struct pageInfor * block; /*物理块*/struct pageInfor * page; /*页面号串*/int QString[20];void PRA(){int i,n;printf("请输入页面号引用串:\n");for(i=0;i<20;i++){scanf("%d",&QString[i]);}printf("您输入页面号引用串为:\n");printf("==================\n");for(i=0;i<20;i++){printf("%d\t",QString[i]);}printf("==================\n");block=(struct pageInfor *)malloc(sizeof(struct pageInfor));for(i=0; i<Bsize; i++) {block[i].content = -1;block[i].timer = 0;}page = (struct pageInfor *)malloc(sizeof(struct pageInfor)*Psize); for(i=0; i<Psize; i++) {page[i].content = QString[i];page[i].timer = 0;}}int findSpace(){int i=0;for(i=0; i<Bsize; i++)if(block[i].content == -1)return i; /*找到空闲内存，返回BLOCK中位置*/ return -1;}int findExist(int curpage){int i=0;for(i=0; i<Bsize; i++)if(block[i].content == page[curpage].content)return i; /*找到内存中有该页面，返回BLOCK中位置*/ return -1;}int findReplace(){int pos = 0,i;for(i=0; i<Bsize; i++)if(block[i].timer >= block[pos].timer)pos = i; /*找到应予置换页面，返回BLOCK中位置*/ return pos;}void display(){int i=0;for(i=0; i<Bsize; i++)if(block[i].content != -1)printf("%d\t",block[i].content);printf("\n");}void Optimal(){int exist,space,position,i,k,j ;for(i=0; i<Psize; i++) {exist = findExist(i);if(exist != -1) {printf("不缺页\n");}else {space = findSpace();if(space != -1) {block[space] = page[i];display();}else {for(k=0; k<Bsize; k++)for(j=i; j<Psize; j++) {if(block[k].content != page[j].content) { block[k].timer = 1000;}else {block[k].timer = j;break;}}position = findReplace();block[position] = page[i];display();}}}getch();system("cls");}void LRU(){int exist,space,position,i,k,j ; for(i=0; i<Psize; i++) { exist = findExist(i);if(exist != -1) {printf("不缺页\n");block[exist].timer = -1; } else {space = findSpace();if(space != -1) {block[space] = page[i]; display();}else {position = findReplace(); block[position] = page[i]; display();}}for(j=0; j<Bsize; j++)block[j].timer++;}getch();system("cls");}void FIFO(){int exist,space,position,i,k,j ;for(i=0; i<Psize; i++) {exist = findExist(i);if(exist != -1) {printf("不缺页\n");}else {space = findSpace();if(space != -1) {block[space] = page[i];display();}else {position = findReplace();block[position] = page[i];display();}}for(j=0; j<Bsize; j++)block[j].timer++; /*BLOCK中所有页面TIMER++*/ }getch();system("cls");}void BlockClear() //清空页面信息{int i;for(i=0; i<Bsize; i++) {block[i].content = -1;block[i].timer = 0;}}void main(){PRA();system("color 2");int select=1;while(select) {printf("系统本111项静怡小组页面置换算法程序\n"); printf("请按以下菜单选择：\n");printf("[1]\tOptimal\t算法\n");printf("[2]\tFIFO\t算法\n");printf("[3]\tLRU\t算法\n");printf("[0]\t退出\n");scanf("%d",&select);switch(select) {case 0:break;case 1:printf("Optimal算法结果如下:\n");Optimal();break;case 2:printf("FIFO算法结果如下:\n");FIFO();break;case 3:printf("LRU算法结果如下:\n");LRU();break;default:printf("菜选项输入错误，请输入(1,2,3,0)\n");break;}BlockClear();}}6.实现①输入课本中例题数据，创建3个物理模块，页面引用串为7 0 1 2 0 3 0 4 2 3 0 3 2 12 0 1 7 0 1运行界面如图1所示图1 输入②用最佳置换算法，运行后如图2所示图2 Optinal算法③用FIFO先进先出算法运行后如图3所示图3 FIFO算法④用LRU最久未使用算法，运行后如图4所示图4 LRU算法。

一、实验目的1. 了解虚拟器存储的基本概念和原理；2. 掌握虚拟器存储的安装和配置方法；3. 通过虚拟器存储实验，验证虚拟器存储在计算机系统中的作用和优势。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 虚拟器软件：VMware Workstation 153. 实验内容：创建虚拟机、配置虚拟机、安装操作系统、配置网络、使用虚拟机存储三、实验步骤1. 创建虚拟机（1）打开VMware Workstation，点击“创建新的虚拟机”；（2）选择“自定义（高级）”，点击“下一步”；（3）选择虚拟机兼容性，点击“下一步”；（4）选择操作系统类型和版本，点击“下一步”；（5）输入虚拟机名称和安装路径，点击“下一步”；（6）分配内存大小，点击“下一步”；（7）创建虚拟硬盘，选择硬盘文件类型和容量，点击“下一步”；（8）选择虚拟机网络类型，点击“下一步”；（9）选择I/O设备设置，点击“下一步”；（10）完成创建虚拟机。

2. 配置虚拟机（1）双击打开虚拟机；（2）选择“自定义设置”；（3）在“硬件”选项卡中，调整虚拟机CPU核心数、内存大小等；（4）在“选项”选项卡中，配置网络连接、USB控制器等；（5）在“虚拟硬盘”选项卡中，调整硬盘容量、存储模式等；（6）在“CD/DVD选项”选项卡中，添加安装操作系统所需的镜像文件；（7）在“其他设置”选项卡中，配置USB控制器、打印机等。

3. 安装操作系统（1）启动虚拟机，进入操作系统安装界面；（2）按照安装向导完成操作系统安装。

4. 配置网络（1）在虚拟机中打开网络管理工具；（2）选择合适的网络连接方式，如桥接模式；（3）配置IP地址、子网掩码、网关等信息。

5. 使用虚拟机存储（1）在虚拟机中安装文件管理器；（2）将需要存储的文件复制到虚拟机中；（3）在虚拟机中打开文件管理器，查看存储的文件。

四、实验结果与分析1. 实验结果通过本次实验，成功创建了一个虚拟机，并安装了操作系统。

淮海工学院计算机工程学院实验报告书课程名：《操作系统原理》题目：虚拟存储器班级：学号：姓名：评语：成绩：指导教师：批阅时间：年月日一、目的与要求（一）目的由于超大规模集成电器电路（ＶＬＳＩ）技术的发展，使存贮器的容量不断扩大，价格大幅度下降。

但从应用角度看，存贮器的容量和成本总会受到一定的限制。

所以，提高存贮器的使用效率始终是操作系统研究的重要课题之一，虚拟存贮器技术是用来扩大主存容量的一种重要的方法。

本实习要求学生独立地用高级语言编写几个常用的存贮器分配算法，并能设计一个存贮管理的模拟程序，能对各种算法进行分析比较，评测其性能优劣，从而加深对这些算法的了解。

（二）要求为了比较真实地模拟存贮器管理，可预先生成一个大致符合实际情况的指令地址流。

然后，通过模拟这样一种指令序列的执行来计算和分析比较各种算法的访问命中率。

二、示例１．题目本示例给出采用页式分配存贮器管理方案，并通过分析、计算不同页面淘汰算法情况下的访问命中率来比较各种算法的优劣，另外也考虑改变页面尺寸大小和实际存贮器容量对计算结果的影响，从而可为选择好的算法、合适的页面尺寸和存贮器实际容量提供依据。

本程序是按下述原则生成指令序列的：（１）５０％的指令是顺序执行的。

（２）２５％的指令是均匀分布在前地址部分。

（３）２５％的指令是均匀分布在后地址部分。

示例中选用最佳淘汰算法（OPT）和最近最少使用页面淘汰算法（ＬＲＵ）计算页面命中率。

公式为：页面失败次数命中率＝１－───────页地址流长度假定虚拟存贮容量为３２Ｋ，页面尺寸从１Ｋ到８Ｋ，实存容量从４页到３２页。

２.算法与框图（１）最佳淘汰算法（ＯＰＴ）。

这是一种理想的算法，可用来作为衡量其他算法优劣的依据，在实际系统中是难以实现的，因为它必须先知道指令的全部地址流。

由于本示例中已生成了全部地址流，故可计算最佳命中率。

该算法的准则是淘汰已满页表中以后不再访问或是最迟访问的页。

这就要求将页表中的页逐个与后继指令访问的所有页比较，如后继指令不再访问此页，则把此页淘汰，不然得找出后继指令中最迟访问的页面予以淘汰。

一、实训背景随着虚拟化技术的不断发展，虚拟机已成为企业信息化建设的重要工具。

磁盘管理作为虚拟机的重要组成部分，对保障虚拟机稳定运行和提升系统性能具有重要意义。

为了提高我们对虚拟机磁盘管理的实践能力，本次实训选取了VMwareWorkstation虚拟机平台，通过实际操作，掌握磁盘管理的相关知识。

二、实训目的1. 熟悉虚拟机磁盘的基本概念和分类；2. 掌握虚拟机磁盘的创建、扩展和删除方法；3. 学会调整虚拟机磁盘性能；4. 熟悉虚拟机磁盘故障排查和恢复方法。

三、实训内容1. 虚拟机磁盘基本概念虚拟机磁盘分为三种类型：固定大小磁盘、动态扩展磁盘和差异磁盘。

（1）固定大小磁盘：在创建虚拟机时指定磁盘大小，虚拟机启动后，磁盘大小不会改变。

（2）动态扩展磁盘：在创建虚拟机时指定初始磁盘大小，虚拟机启动后，可以根据需要动态扩展磁盘大小。

（3）差异磁盘：基于基础磁盘创建，仅存储与基础磁盘不同的数据，可以节省磁盘空间。

2. 虚拟机磁盘创建以VMware Workstation为例，创建虚拟机磁盘的步骤如下：（1）在虚拟机管理器中，选择“文件”→“新建”→“虚拟机”选项。

（2）根据向导提示，填写虚拟机名称、操作系统等信息。

（3）选择虚拟机硬件配置，包括CPU、内存、网络等。

（4）选择磁盘类型，如固定大小磁盘、动态扩展磁盘或差异磁盘。

（5）设置磁盘大小，根据需要选择合适的磁盘类型。

（6）完成虚拟机创建，磁盘将自动创建。

3. 虚拟机磁盘扩展以VMware Workstation为例，扩展虚拟机磁盘的步骤如下：（1）在虚拟机管理器中，右键点击要扩展的虚拟机，选择“设置”。

（2）在“硬件”选项卡中，选择“磁盘”。

（3）右键点击要扩展的磁盘，选择“扩展”。

（4）根据向导提示，设置扩展后的磁盘大小。

（5）完成扩展后，虚拟机磁盘空间将增加。

4. 虚拟机磁盘删除以VMware Workstation为例，删除虚拟机磁盘的步骤如下：（1）在虚拟机管理器中，右键点击要删除的虚拟机，选择“设置”。

操作系统管理-虚拟存储器-实验报告-代码7页一、实验目的学习操作系统中虚拟存储器的概念，掌握虚拟存储器的实现思路和方式。

二、实验要求在C语言环境下，实现基于分页机制的虚拟存储和页表管理。

三、实验内容1.实现一个虚拟存储器，其中分页大小为4KB，虚拟地址空间大小为4GB（每个进程可以使用的虚拟地址空间）。

物理内存大小为512MB，即实际内存中有128个物理页面。

2.实现页表管理，将虚拟地址映射到物理地址。

3.实现页面替换算法，当物理内存不足时，需要将某些页面从内存中置换出来。

4.实现程序的运行，能够根据页面缺失率输出性能参数。

四、实验步骤1.确定程序设计思路和数据结构。

2.实现虚拟存储器和页表管理。

3.实现页面替换算法。

五、实验代码及解析对于程序设计思路，首先需要确定虚拟存储器和物理内存的大小，以及页面大小。

虚拟存储器大小默认为4GB，物理内存大小为512MB，页面大小为4KB。

其次，需要设计页表数据结构。

页表可以使用一个二维数组表示，其中第一维表示页表项，第二维表示页内地址。

页表项有四个字段，分别为标志位（是否在内存中）、页框号（页面所在的物理页框号）、保护（页面的读写权限）、计数（页面使用情况的计数器）。

第三，需要设计页面替换算法。

本程序采用最近最少使用算法（LRU）作为页面替换算法，当物理内存不足时，选择使用最近最少使用的页面进行替换。

#define PAGE_SIZE 4096 // 页面大小#define VIRTUAL_MEM_SIZE 4 * 1024 * 1024 * 1024 // 虚拟存储器大小#define PHYSICAL_MEM_SIZE 512 * 1024 * 1024 // 物理内存大小#define PAGE_NUM (VIRTUAL_MEM_SIZE / PAGE_SIZE) // 页面总数#define PHYSICAL_PAGE_NUM (PHYSICAL_MEM_SIZE / PAGE_SIZE) // 物理页面数struct page_table_entry {int present; // 是否在内存中（1为在，0为不在）int page_frame; // 页面所在的物理页框号int protect; // 页面的读写权限int count; // 页面使用情况的计数器}struct page_table_entry page_table[PAGE_NUM][PAGE_SIZE]; // 页表虚拟存储器和页表管理需要掌握的是页表的相关数据结构，还有一个重要的点，就是如何将虚拟地址映射到物理地址。

数据中心存储服务器虚拟化存储设计实验报告实验名称：数据中心存储服务器虚拟化存储设计
实验目的：通过自己动手设计搭建一独立小型存储服务器，采用多种存储技术软硬件搭配，实现对数据的存储、管理与使用。

掌握RAID技术以及存储虚拟化技术并对存储服务器在军事领域的安全可靠性方面进行改进。

实验内容：
一、采用不同的RAID阵列，测试其对存储服务器性能的影
响；
二、在服务器客户端中安装使用存储虚拟化管理软件，掌握
存储虚拟化在存储空间的分配管理以及客户的使用权限方面的解决方案；
三、对本存储服务器进行性能改进，主要包括：
（一）可靠性：数据备份方案、灾难恢复方案；
（二）安全性：数据读写保护权限的管理、、磁盘防插拔方案；
实验仪器：计算机、磁盘、RAID卡、虚拟化存储磁盘管理软件、服务器端。

实验步骤：
一、完成对存储服务器的搭建以及管理软件的安装；
二、使用虚拟化存储方式，多台计算机与服务器进行网络连
接并对服务器发出存储空间申请，服务器对其进行存储空间以及
权限的分配与管理；
三、对磁盘阵列进行多种RAID搭建方式，并在服务器端与客户计算机端上进行数据的传输存储与数据备份速度的测试；
四、在存储服务器端观察服务器对客户机逻辑存储空间与物理存储空间的分配情况，进行存储虚拟化下服务器负荷能力测试；
五、在客户端计算机上进行化测试，主要包括：数据传输速度、数据访问与改动权限测试；
六、对存储服务器在数据的可靠安全性方面进行测试，主要进行：数据备份方式、模拟数据灾难并进行恢复、入侵拦截、防恶意插拔等安全测试。

七、通过以上的实验，提出对存储服务器的改进建议，尤其在数据的可靠安全性方面进行改进并再次进行测试。

虚拟存储管理实验总结虚拟存储是一种计算机操作系统的存储管理技术。

通过虚拟存储技术，操作系统能够把正在运行的程序看成是存储在主存储器中的一部分。

当程序需要的数据暂时不存在于主存储器时，操作系统会自动把暂时不用的程序或数据存放在磁盘上，并在需要时再自动调入主存储器中，从而以较小的主存储器容量来运行大程序。

在本次虚拟存储管理实验中，我们学习了虚拟存储管理技术的实现原理以及相关算法。

通过该实验，我们深入理解了进程运行时的存储管理过程，并通过实际操作和调试，进一步巩固了对操作系统的理论知识和实践应用的掌握。

一、实验环境本次实验主要在Linux操作系统上进行。

Linux内核由于其源代码公开、开放平台、代码规范等优点，成为了广大计算机科学爱好者学习操作系统的首选。

我们还需要安装实验所需的MAM分配器和SSTF调度器等辅助工具。

二、实验过程实验的主要步骤包括：1.分配器的实现。

我们需要实现MAM分配器，该分配器要求能够自动将进程使用的内存块分配出去，且在进程退出时自动释放所使用的内存块。

2.虚拟地址转换实现。

实验中，我们需要使用页表来管理虚拟地址。

通过页表，可以将虚拟地址转换为物理地址，从而操作系统可以向硬盘中读写数据。

3.页面置换算法实现。

当内存不足时，虚拟存储会通过一些页面置换算法将部分进程在内存中的页面清除，以留下新的内存页面。

我们需要实现SSTF算法，即使用磁盘上最近访问时间最短的页面作为置换页面。

4.进程初始化和各种信号灯的设置。

进程初始化时，需要使用fork函数创建子进程并将进程挂入等待队列中，以等待分配内存同步完成。

信号灯的设置则是为了保证操作的原子性和同步性。

实验中，我们首先实现了MAM分配器，通过实现内存块分配和释放函数，它可以很好地帮助我们管理分配出去的内存块。

接着，我们着手实现虚拟地址转换功能，需要对物理内存和虚拟内存进行管理。

由于高速缓存可以从磁盘中不用重复读取数据，所以我们还需要实现页面管理算法，以保证内存的有效利用。

虚拟存储器实验报告一、实验目的本次虚拟存储器实验的目的在于深入理解虚拟存储器的工作原理，掌握其基本概念和关键技术，通过实际操作和观察，分析虚拟存储器对系统性能的影响，并能够运用所学知识解决在实验过程中遇到的问题。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，开发工具为 Visual Studio 2019，编程语言为 C+＋。

实验所使用的计算机配置为：Intel Core i7 处理器，16GB 内存，512GB 固态硬盘。

三、实验原理虚拟存储器是一种利用硬盘等辅助存储器来扩充主存容量的技术。

它将程序的逻辑地址空间与物理地址空间分开，使得程序可以使用比实际物理内存更大的地址空间。

当程序访问的地址不在物理内存中时，系统会通过页面置换算法将暂时不用的页面换出到硬盘，将需要的页面换入到物理内存中。

虚拟存储器的实现主要依赖于页式存储管理和地址转换机制。

页式存储管理将逻辑地址空间划分为固定大小的页面，物理地址空间也划分为相同大小的页框。

地址转换通过页表来完成，页表记录了逻辑页面与物理页框的对应关系。

四、实验内容1、页面置换算法的实现首先实现了先进先出（FIFO）页面置换算法。

创建一个固定大小的物理内存页框数组，模拟物理内存。

当需要装入新页面时，如果物理内存已满，按照先进入的页面先被置换的原则选择置换页面。

接着实现了最近最少使用（LRU）页面置换算法。

为每个页面设置一个访问时间戳，当需要置换页面时，选择访问时间最久远的页面进行置换。

2、虚拟地址到物理地址的转换设计了一个简单的页表结构，包括逻辑页号、物理页框号和有效位等字段。

输入一个虚拟地址，通过查找页表将其转换为物理地址。

如果页面不在物理内存中，触发页面置换算法进行页面调入。

3、性能分析对不同大小的程序和不同的页面置换算法，测量其页面缺失率和执行时间。

分析页面大小、物理内存大小等因素对虚拟存储器性能的影响。

五、实验步骤1、初始化实验环境设定物理内存大小、页面大小等参数。

了解服务器虚拟化存储解决方案如何有效管理虚拟存储资源服务器虚拟化是一种技术，可以将物理服务器划分为多个独立的虚拟服务器。

这项技术使得企业可以充分利用其存储资源，提高服务器的利用率并简化管理流程。

在虚拟化环境中，虚拟存储资源的管理变得尤为重要。

本文将介绍服务器虚拟化存储解决方案以及如何有效管理虚拟存储资源。

首先，我们将讨论虚拟化存储的基本概念和工作原理。

然后，我们将介绍一些流行的服务器虚拟化存储解决方案，并分析它们的优缺点。

最后，我们将提供一些管理虚拟存储资源的最佳实践。

一、虚拟化存储的基本概念和工作原理服务器虚拟化存储是通过在物理存储设备上创建逻辑存储池的方式来管理存储资源。

它允许管理员将物理存储资源划分为多个虚拟存储卷，并分配给不同的虚拟服务器。

这样一来，虚拟服务器可以根据需要动态分配和释放存储资源，提高资源利用率。

虚拟化存储的工作原理如下：首先，管理员配置物理存储设备，并创建逻辑存储池。

然后，管理员将虚拟存储卷分配给虚拟服务器，虚拟服务器可以将虚拟存储卷视为本地存储设备来使用。

最后，管理员可以根据需要从逻辑存储池中添加或删除存储资源，以适应不同的需求。

二、流行的服务器虚拟化存储解决方案1. VMware vSANVMware vSAN是一种软件定义存储解决方案，可以实现存储虚拟化。

它使用物理服务器上的本地存储设备创建逻辑存储池，并为虚拟服务器提供高性能和可靠性的存储。

vSAN具有动态重新分布数据和自动故障恢复等功能，可以提供卓越的性能和数据保护。

2. Microsoft Storage Spaces DirectMicrosoft Storage Spaces Direct也是一种软件定义存储解决方案，可以实现存储虚拟化。

它允许管理员使用物理服务器上的本地存储设备创建逻辑存储池，并为虚拟服务器提供高可用性和可扩展性的存储。

Storage Spaces Direct还支持缓存和存储层次结构，以提供更好的性能。

操作系统实验六_虚拟存储器实验报告
实验目的：
通过本次实验，了解虚拟存储器的实现原理，以及如何分配虚拟地址和物理地址，实现虚拟存储器管理。

实验内容：
1.按照顺序完成程序代码，以实现对虚拟地址的映射，再间接实现对物理地址的访问。

2.完成不同的页面置换算法，并分析各自的特点。

实验步骤：
1.在实验中实现了给定的伪指令程序，其中包括了虚拟存储器的实现代码。

在页面大小为1K的情况下，每个进程的虚拟地址空间为64K，物理地址空间为16K。

2.在虚拟存储器的实现中，采用了分段式存储器管理模式，其中包括了段描述符表和页表。

其中段描述符表包括了段基址、段长、段类型等信息，而页表则记录了虚拟地址和物理地址的映射关系。

3.实现了三种页面置换算法：LRU、FIFO和随机算法。

其中，LRU算法会选择最近没有使用过的页面进行置换；FIFO算法会按照先进先出原则进行页面置换；随机算法则随机选取一个页面进行置换。

4.通过本次实验，学习了如何通过虚拟地址访问物理地址，并实现了对虚拟存储器的管理。

同时，在实现页面置换算法时，也对不同算法的特点进行了分析。

实验结果：。

佛山科学技术学院实验报告课程名称操作系统原理实验实验项目虚拟存储器专业班级姓名学号指导教师成绩日期一、实验目的1、了解虚拟存储器的基本原理和实现方法。

2、掌握几种页面置换算法。

二、实验内容设计模拟实现采用不同内外存调度算法进行页面置换，并计算缺页率。

三、实验原理内存在计算机中的作用很大，电脑中所有运行的程序都需要经过内存来执行，如果执行的程序很大或很多，就会导致内存消耗殆尽。

为了解决这个问题，Window中运用了虚拟内存技术，即拿出一部分硬盘空间来充当内存使用，当内存占用完时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。

虚拟存储器是指具有请求调入功能和置换功能，能从逻辑上对内存容量加以扩充的一种存储器系统。

它是采用一定的方法将一定的外存容量模拟成内存，同时对程序进出内存的方式进行管理，从而得到一个比实际内存容量大得多的内存空间，使得程序的运行不受内存大小的限制。

虚拟存储区的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。

虚拟内存的设置主要有两点，即内存大小和分页位置，内存大小就是设置虚拟内存最小为多少和最大为多少；而分页位置则是设置虚拟内存应使用那个分区中的硬盘空间。

（一）页式虚拟存储器在页式虚拟存储系统中，将程序按统一的大小划分成多个页，同时也将虚拟存储器划分为同样大小的页，其中虚拟空间的页称为虚页（逻辑页），而主存空间的页称为实页（物理页），并对这些页按地址从低到高的顺序编号。

在编程时，程序的虚地址由高位字段的虚页号和低位字段的页内地址两部分组成，虚页号标识页。

虚地址到实地址之间的变换是由页表来实现的。

页表是一张存放在主存中的虚页号和实页号的对照表，记录着程序的虚页调入主存时被安排在主存中的位置。

若计算机采用多道程序工作方式，则可为每个用户作业建立一个页表，硬件中设置一个页表基址寄存器，存放当前所运行程序的页表的起始地址。

页表中的每一行记录了与某个虚页对应的若干信息，包括虚页号、装入位和实页号等。