Swapping
Motivation
我們的 memory 只夠 5 個 process 使用但我們想要讓 10 個 process 同時在電腦上跑，此時我們就可以讓暫時沒在跑（waiting state）的 process 暫時儲存在 secondary storage 上
Basic Concept
Backing Store
Backing store 就是用來暫存的 disk space，他有兩個需求：
- 它的大小必須足以存放使用者所有 process 的 memory image
- 它必須支援 direct access，也就是能快速定位並讀寫特定 process 的資料
為了達成第二個要求 backing store 通常是一個特殊的 swap partition 而非一般的 file system
Swap In/Swap Out
Swap Out：OS 選一個 process ()，把它的整個記憶體放到 backing store 釋放他原本佔的 RAM
Swap In：當 需要再被執行時，OS 再把它從 backing store 複製回 RAM
Detail procedure: D-OS-Ch10e-Page_Replacement
Roll Out, Roll In
這是 swapping 的一種變體，專門搭配優先權排程使用。當一個高優先權的 process 需要執行，但記憶體不夠時，OS 就把低優先權的 process swap out (roll out) 讓高優先權者執行完後再被換回來
Analysis
Problem
Swapping Efficiency
Swapping 的代價是時間，整個 swap time 幾乎都花在資料搬移上，除了資料傳輸速度這個無法避免的原因，還有另一個原因：
在 contiguous allocation 下，OS 為 process 預先配置一整塊連續的實體記憶體，但無法得知哪些部分真正有資料、哪些只是空白未使用。因此每次 swapping 都必須搬移整塊配置的實體記憶體，包含那些從未寫入資料的空白區域
Victim Choosing Problem
要找一個「記憶體用量差不多、優先權較低、又不在 ready 狀態」的 process 來 swap out 很難，而且如果選錯，會造成 fragmentation
這兩個問題都發生在 contiguous memory allocation 的時代，在 paging 時代解決了大半（除了資料傳輸速度無解外）
Solution
Solution for Contiguous Memory Allocation
我們提供 request_memory()/release_memory 這類 system call 讓 process 能夠主動告訴 OS 「我現在真正在使用多少記憶體」，如此一來每次 swapping 就只需要搬移那些記憶體就夠了