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python 操作系统

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悬赏园豆:5 [待解决问题]

有没有大佬有一整套包括进程调度管理,内存分配和缺页操作的页面置换的整合代码?

学不懂111的主页 学不懂111 | 初学一级 | 园豆:197
提问于:2024-05-22 11:13
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实现一个模拟操作系统的功能,包括进程调度管理、内存分配和页面置换策略,是一个相当复杂的任务。下面是一个简化的示例,涵盖了这些核心组件。此示例并非完整的操作系统,但可以作为一个学习和理解操作系统原理的基础。

模拟操作系统示例

  1. 进程调度管理
    使用简单的轮转调度算法(Round Robin)。

  2. 内存分配
    使用固定分区分配法。

  3. 页面置换
    使用LRU(Least Recently Used)页面置换算法。

python
Copy code
import collections
import random
import time

Process class to represent a process

class Process:
def init(self, pid, required_memory):
self.pid = pid
self.required_memory = required_memory
self.pages = []

Memory class to represent physical memory

class Memory:
def init(self, size):
self.size = size
self.free_memory = size
self.pages = collections.OrderedDict()

def allocate_memory(self, process):
    if self.free_memory >= process.required_memory:
        self.free_memory -= process.required_memory
        for _ in range(process.required_memory):
            page_number = len(self.pages) + 1
            self.pages[page_number] = process.pid
            process.pages.append(page_number)
        return True
    return False

def deallocate_memory(self, process):
    for page in process.pages:
        del self.pages[page]
        self.free_memory += 1
    process.pages = []

def access_page(self, page_number):
    if page_number in self.pages:
        self.pages.move_to_end(page_number)  # Update LRU order
        return True
    return False

def page_replacement(self, page_number, pid):
    if len(self.pages) >= self.size:
        oldest_page = next(iter(self.pages))
        del self.pages[oldest_page]
    self.pages[page_number] = pid
    self.pages.move_to_end(page_number)  # Update LRU order

Scheduler class to manage processes

class Scheduler:
def init(self, time_quantum):
self.time_quantum = time_quantum
self.process_queue = collections.deque()
self.current_time = 0

def add_process(self, process):
    self.process_queue.append(process)

def schedule(self, memory):
    while self.process_queue:
        process = self.process_queue.popleft()
        if memory.allocate_memory(process):
            print(f"Process {process.pid} is running.")
            self.run_process(process, memory)
            memory.deallocate_memory(process)
            print(f"Process {process.pid} has finished.")
        else:
            print(f"Not enough memory for Process {process.pid}.")
        self.current_time += self.time_quantum

def run_process(self, process, memory):
    for _ in range(self.time_quantum):
        if process.pages:
            page_to_access = random.choice(process.pages)
            if not memory.access_page(page_to_access):
                memory.page_replacement(page_to_access, process.pid)
            time.sleep(0.1)  # Simulate process running

Example usage

if name == "main":
# Create memory with 10 pages
memory = Memory(size=10)

# Create scheduler with a time quantum of 3
scheduler = Scheduler(time_quantum=3)

# Create some processes
process1 = Process(pid=1, required_memory=3)
process2 = Process(pid=2, required_memory=4)
process3 = Process(pid=3, required_memory=2)

# Add processes to scheduler
scheduler.add_process(process1)
scheduler.add_process(process2)
scheduler.add_process(process3)

# Start scheduling
scheduler.schedule(memory)

解释
Process类:表示一个进程,包括进程ID和所需的内存页数。
Memory类:表示物理内存,包含内存分配、释放和页面置换方法。使用一个有序字典来追踪页面,模拟LRU页面置换策略。
Scheduler类:实现一个简单的轮转调度算法,每个进程在其时间片内运行,尝试访问内存页面。
主程序:创建内存、调度器和几个进程,然后开始调度。
扩展
这个示例可以扩展以增加更多功能,例如:

处理更多的调度算法(如优先级调度)。
更复杂的内存分配策略(如分页和分段)。
更复杂的页面置换算法(如FIFO,LFU等)。
这个示例为学习操作系统基本概念提供了一个简单的起点。你可以根据需要对其进行扩展和修改。

Technologyforgood | 园豆:7541 (大侠五级) | 2024-05-22 21:09

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支持(0) 反对(0) 学不懂111 | 园豆:197 (初学一级) | 2024-05-22 21:14
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