【网络操作系统课件】存储管理2.pptVIP

第四章 存储管理(2) 主要内容: 4.1、简介 4.2、内存管理 4.3、虚拟存储技术 4.4、辅存管理 4.5、高速缓存管理 4.3、虚拟存储技术 ０、虚拟存储引入的技术支持 1、虚拟存储概念 2、存储管理策略 3、windows 2000虚存管理策略 4、windows 2000内存管理 4、windows 2000内存管理 一、内存管理的主要任务 二、地址空间布局 三、地址转换机制 四、用户内存分配方式 五、系统内存分配方式 六、物理内存管理 一、内存管理的主要任务 Windows 2000实现了虚拟内存和管理保留在物理内存中的虚拟内存子集，这些工作包括两项主要任务： 1）、转换或映射进程的虚拟地址空间到物理内存以便当在进程环境中运行线程读取或写入虚拟地址空间时，引用正确的物理地址。 2）、当内存被过量使用时，即当运行的线程或系统代码试图使用比当前的可用内存更多的物理内存时，页面调度一些内存的内容到磁盘中，并且在需要的时候再把它们写回到物理内存中。 工作集：一个驻留进程的虚拟地址空间子集。 二、地址空间布局 Windows 2000pro的内存分配方式： 系统地址空间：2GB（见P141中表4-3) 用户地址空间：2GB （见P141中表4-4) Windows 2000server的内存分配方式： 系统地址空间：1GB 用户地址空间：3GB Windows 2000server中用户地址3GB的实现方式： 通过boot.ini中的/3GB标志设置，这个特性是作为临时解决方案而添加的，用它来满足一些应用程序的需要。 对于一个要访问整个3GB的地址空间的进程来说，映像头中必需设置IMAGE-LARGE-ADDRESS-AWARE标志。否则windows 2000会保留这3GB的地址空间，使应用程序不会查看大于0X7FFFFFFFF的虚拟内存。 三、地址转换机制 转换原理：用户程序以32位虚拟地址方式编址。处理器利用页面存储管理器创建和维护的数据结构将虚拟地址变换为物理地址。 实现方式：虚拟地址不直接映射到物理地址，而是每个虚拟地址都与一个称作页表项的结构有关，而虚拟地址映射的物理地址就包含在这个结构中。 地址映射的实现 1）、虚拟地址变换 Windows 2000在X86体系结构上利用二级页表结构来实现虚拟地址向物理地址的变换。一个32位的虚拟地址被解释为三个独立的分量，它们用于找出描述页面映射结构的索引。 页目录索引用于指虚拟地址的页目录在页表的位置。 页表索引则用来确定页表项在页表中的具体位置。即页表项中包含了虚拟地址被映射到的物理地址。 页表索引使程序员能在物理页中寻找某个具体的地址。 2）、虚拟地址变换的基本步骤： 一、内存管理的硬件设备定位当前进程的页目录 二、页目录索引用于在页目录项的位置。 三、面表索引用于在页表中指明面表项的位置。页表项描述了虚拟页面在物理内存的位置。 四、页表项用于确定页框的位置。 五、当页表项指向了有效的页时，字节索引引用于找到物理页内所需数据的地址。 3）、地址变换中所采用的新技术 每次地址变换都需要经过两次查询： 一次是在页目录中找到正确的页表， 一次是在页表中找到正确的项。 如果每次对虚拟地址的访问都做两次额外的内存查询，这将使系统性能严重下降。因此大多数处理器在地址变换时运用了高速缓存技术。 快表（TLB）：关联存储器数据形式的高速缓存。 所谓关联存储器，它的存储单元能被同时读取，并与目标值比较。在快表中，向量中包含了大多数最近用过虚拟页到物理页的映射，以及每页的页保护类型。 快表中每个项都类似一个高速缓存项，它的标识符保存了虚拟地址的一部分，它的数据部分则保存了一个物理页号、保护域、有效位，通常还有一个修改位，这些用来表明被高速缓存的页表项所对应页的状态。如果一个页表项的全局位被置为“1”，当进程切换时快表项仍然有效。 四、用户内存分配方式 1）、虚拟地址描述符（VAD）：(数据结构) 采用虚拟地址描述符的原因: 内存管理器采用请求式页面调度算法(间接) 内存管理器建立页表时不能确定哪些虚拟地址是空闲的。(直接) VAD的功能： 内存管理器维持了另一组数据结构来描述哪些虚拟地址已经在进程的地址空间中被保留，而哪些没有。 懒惰计算方法：请求式页面调度方式 使VAD的实现方法: 对每一个进程，内存管理器都维持有一组虚拟地址描述信息，用来描述进程地址空间的状态。虚拟地址描述信息被构造成一棵自平衡二叉树以使查找更有效率。 VAD的使用: 当进程保留地址空间，或映射一个内存区域时，内存管理器创建一个VAD来保存分配请示所提供的信息。 当线程首次访问一个地址，内存管理器必须为包含这个地址的页面创建一个页项 2）、以页为单位的虚拟内存分配方式 进程的地址空间中页面状态: 空闲 保留