操作系统内存管理机制、虚拟内存、python垃圾回收机制

什么是分页机制?

定义：逻辑地址和物理地址分离的内存分配管理方案

• 程序逻辑地址划分为固定大小的页（Page）
• 物理地址划分为同样大小的帧（Frame）
• 通过页表对应逻辑地址和物理地址

分段机制

目的： 分段是为了满足代码的逻辑需求（更具体的建议去搜索下）

• 数据共享，数据保护，动态链接等。
• 通过段表实现逻辑地址和物理地址的映射关系。
• 每个段内部是连续的内存分配，段和段之间是离散分配的。

分页和分段的区别

• 页是出于内存利用率的角度提出的离散分配机制（为了更高效的使用内存，减少内存碎片）。
• 段是出于用户角度，用于数据保护、数据隔离等用途的管理机制。
• 页的大小是固定的，由操作系统决定； 段的大小是不固定的，由用户程序来决定。

什么是虚拟内存。

定义：把一部分暂时不用的内存信息存放在硬盘上。

• 局部性原理，程序运行的时候只有部分必要的信息装入内存。
• 内存中暂时不需要的内容放在硬盘上。
• 系统似乎提供了比实际内存大的多的内存容量，称之为虚拟内存。

什么是内存抖动（颠簸）

定义： 本质是频繁的页调度行为

• 频繁的页调度，进程不断产生缺页中断。
• 置换（放到虚拟内存中）一个页后，又不断地需要这个页。
• 运行程序太多；页面替换策略不好。 终止进程或者增加物理内存。

python的垃圾回收机制原理。 

• 只要使用了引用计数（缺点：循环引用无法
  • 引用计数：python的C语言实现的时候，每个对象都有几个字段，其中一个字段ref代表的就是这个对象的引用个数
  • a = [1] # 这时列表对象[1]的ref值是1

    b = a   # [1]的ref值变为了2

    a = [1,2,3] # 这个时候[1]的ref变为了1

    
    

    print(b)  # 结果：[1]

    
    

    # 此时只有[1]只有b一个引用

    del(b)  # 并不是消除对象，只是减少对象的引用计数。

    # print(b) 报错，b未定义

    # [1]的ref变为了0， 进行回收，

    下面用ipython展示一下

  •  1 In [1]: import sys                                                                               
     2 
     3 In [2]: a = [1,2]                                                                                
     4 
     5 In [3]: sys.getrefcount(a)              # 这个函数调用也是一个引用。                                                         
     6 Out[3]: 2
     7 
     8 In [4]: b = 1                                                                                    
     9 
    10 In [5]: sys.getrefcount(1)      # python有一个小整数对象池，内部实现引用了很多1这个对象                                                                 
    11 Out[5]: 3337

    循环引用，下面的代码，如果只有引用计数的话，a和b的引用一直是1，不能被消除。

  • a = [1]    
    b = [2]
    
    a.append(b)
    b.append(a)
    
    del a
    del b

标记清除和分代回收解决引用计数（更详细的搜索一下吧）
• 　　标记清除简单说就是从根对象往下迭代查询，可以达到的对象，和不可达到的的对象分别标记，比如上面的代码， a和b就是两个孤立的对象。 删除孤立的对象。
•        分代回收： python对象对象有三代生命周期，0，1，2，每一代都是一个双向链表，第0代删除了一些结点（没有用到）以后，生成的新的结点，形成第1代，以此类推，通常是当第0代结点个数达到一定值的时候进行分代回收。