FIFO调度算法和LRU算法

一.理论

FIFO：先进先出调度算法

LRU：最近最久未使用调度算法

两者都是缓存调度算法，经常用作内存的页面置换算法。

打一个比方，帮助你理解。你有很多的书，比如说10000本。由于你的书实在太多了，你只能放在地下室里面。你看书的时候不会在地下室看书，而是在书房看书。每次，你想看书都必须跑到地下室去找出来你想看的书，然后抱回来放到书桌上，之后才开始看。还有就是，有一些书你会反复的看，今天看了也许过几天又要看。总之，你自己是不知道你哪天会需要看哪本书的。你的老师每天下课的时候会给你布置一个书单，让你晚上回去去看哪本书。（假设你老师让你看的书在你的地下室里面都有）跑地下室当然是非常麻烦的，所以你希望你的经常看的那些书最好放在书桌上。但是你的书房的书桌同时只能摆放10本书（这个是假设的啊）。那么，问题来了。到底把哪些说留在书桌上最好呢？这里说的最好，就是说你尽量少的跑地下室去找书。为了解决这个问题，人们发明了很多的算法。

其中，比较常见的就是上面这两种：FIFO算法和LRU算法。

FIFO算法：

很简单，我把书桌上的10本书按照放置时间先后堆放成一堆。这里的放置时间，就是说这本书在我的书桌上放了几天了。每次要看书的时候，我先在书桌上找，找到就直接可以读了。读完之后放回原来的位置就可以，不打乱顺序。如果书桌上面没有我要读的书，就去地下室找。找来之后，我就把书桌上放的时间最长的那本（也就是书堆里面最下面的那本书）放回地下室。然后把我今天需要看的这本书放在书堆的最上面。

LRU算法：

也不难，我把书桌上的10本书按照阅读时间先后堆放成一堆。这里的阅读时间，就是说我最近一次读这本书是几天之前。每次要看书的时候，我先在书桌上找，找到就直接可以读了。读完之后放在书堆的最上面。如果书桌上面没有我要读的书，就去地下室找。找来之后，我就把书桌上最久没有阅读的那本（也就是书堆里面最下面的那本书）放回地下室。然后把我今天需要看的这本书放在书堆的最上面。上面这个比方，相信你可以看明白吧。这里的地下室对应内存，书桌对应缓存，书对应页面。

二.缺页次数

在一个采用页式虚拟存储管理的系统中，有一用户作业，它依次要访问的页面序列是1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5.假定分配给该作业的页数为3且作业初始时未装载页面，那么采用FIFO调度算法产生的缺页中断数为多少，采用LRU调度算法产生的缺页中断数为多少？
 FIFO算法：(First In First Out)，先进先出，一般看到这类思想，首先想到的数据结构应当是队列，但是我们这里最好是用vector，因为调页过程中需要遍历队列检查该页是否已存在，当算法的存储结构是队列或栈，但实现过程中需要经常遍历全队列或全栈的内容时，最好用vector，这是《剑指Offer》面试题25给我的启发。给出一个访问序列的模拟算法到此应该非常简单了，为了节省时间，下面仅给出题目计算步骤，代码今后再补。
           访问序列：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5
                   1，2，3先调入内存，内存结构：3      2      1    缺页次数：3  
                   4调入内存，1调出，  内存结构：4      3      2    缺页次数：4
                   1调入内存，2调出，  内存结构：1      4      3    缺页次数：5
                   2调入内存，3调出，  内存结构：2      1      4    缺页次数：6
                   5调入内存，4调出，  内存结构：5      2      1    缺页次数：7
                   1存在，内存结构不改变
                   2存在，内存结构不改变
                   3调入内存，1调出，  内存结构：3      5      2    缺页次数：8
                   4调入内存，2调出，  内存结构：4      3      5    缺页次数：9
                   5存在，内存结构不改变
            共缺页9次，缺页中断率 ＝ 缺页中断次数 / 总访问页数 ＝ 9 / 12

LRU算法：最近最少使用（Least Recently Used），先看一下调页过程
           访问序列：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5
                1，2，3先调入内存，内存结构：3      2      1    缺页次数：3  
                4调入内存，1调出，  内存结构：4      3      2    缺页次数：4
                1调入内存，2调出，  内存结构：1      4      3    缺页次数：5
                2调入内存，3调出，  内存结构：2      1      4    缺页次数：6
                5调入内存，4调出，  内存结构：5      2      1    缺页次数：7
           到这一步其实和FIFO并没有区别
              1调入内存，由于内存中存在1，故没有缺页中断，但由于1最近被访问过，所以要将其位置调换，
              使它最后一个被淘汰，内存结构：1      5      2
              2调入内存，没有缺页中断，但内存位置要变化，内存结构：2      1      5
                  3调入内存，5调出，  内存结构：3      2      1    缺页次数：8
                  4调入内存，1调出，  内存结构：4      3      2    缺页次数：9
                  5调入内存，2调出，  内存结构：5      4      3    缺页次数：10
           共缺页10次，缺页中断率：10/12

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