Memória virtual 2
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  • 1. Memória Virtual
    GeovanePazine Filho
    Guilherme Augusto S. G. Loiola
    Inael Rodrigues de Oliveira Neto
    Jackeline Neves de Almeida
    Wilker de Jesus Machado
  • 2. ALOCAÇÃO DE QUADROS
    THRASHING
    ARQUIVOS MAPEADOS NA MEMÓRIA
    ALOCANDO MEMÓRIA DO KERNEL
    OUTRAS CONSIDERAÇÕES
    EXEMPLOS DE SISTEMA OPERACIONAL
    PERGUNTAS E RESPOSTAS
    Memória virtual
  • 3. Igual:
    Todosrecebem o mesmonúmero de quadros.
    Proporcional:
    Funçãoemrelaçãoaotamanho do processo define o número de quadros.
    Alocação - Fixa
  • 4. Igual:
    93 quadros com tamanho de 1k cada
    2 processos com tamanho 5k
    Cadaprocessoficaria com 46 quadros e 1 quadroficariacomoquadrolivre.
    Casoruim:
    2 processos: 1 com tamanho de 10k e outro de 127k.
    Alocação - Fixa (Exemplo)
  • 5. Proporcional:
    Sendo Q o número de quadros para cada processo:
    Q = (Si / Σ Si) x m
    Si é o tamanho do processo
    m é a quantidade total de quadros
    93 quadros com tamanho de 1k cada.
    2 processos: 1 de 10k e outro de 127k.
    Processo de 10k fica com 6 quadros
    Processo de 127k fica com 86 quadros
    Alocação - Fixa (Exemplo)
  • 6. Processos com maiorprioridaderecebemmaisquadros.
    Alocação - Prioridade
  • 7. Global:
    Substituição de um quadro do conjunto de todososquadros.
    Local:
    Substituição de um quadro do seupróprioconjunto de quadros.
    Alocação - Global Vs Local
  • 8. Se quantidade de quadros alocados a um processo de baixa prioridade ficar abaixo da quantidade mínima exigida pela arquitetura do computador, precisamos suspender a execução desse processo.
    Quantidade de quadros resulta em: processo
    -Retiramos páginas restantes e liberamos quadros.
    Thashing
    X
  • 9. Quando não há quadros suficientes para dar
    suporte às páginas em uso ativo:
    FALHA DE PÁGINA!!!
    Então ele terá que:
    SUBSTITUIR ALGUMA PÁGINA
    Mas...
    Thrashing
  • 10. Todas as suas páginas estão em uso ativo!!! Então...
    Ele precisa substituir uma página que será necessária novamente em seguida!
    NOVA FALHA!!!
    LOOP: SUBSTITUI & FALHA!!! = ALTA ATIVIDADE DE PÁGINA, que é o:
    Thrashing
  • 11. Thrashing
    Definição:
    O thrashing resulta em graves problemas de desempenho!
    Paginação
    Execução
  • 12. Observemos o exemplo baseado nos primeiros sistemas de paginação:
    Utilização da CPU então grau de multiprogramação com um novo processo no sistema. Um algoritmo de substituição de página global é utilizado; ele substitui as páginas sem considerar o processo ao qual pertencem.
    Quando o processo entra em nova fase de execução e precisa de mais quadros. Então começa as falhas e a remoção de quadros de outros processos. Mas esses outros processos também precisam dessas páginas, logo, novas falhas e novas remoções de quadros de outros processos.
    Thashing – O motivo
  • 13. Exemplo [cont]
    Processos com falhas precisam usar o dispositivo de paginação para enviar e receber páginas. E a medida que são enfileirados para o dispositivo de paginação, a fila de prontos se esvazia.
    Processos Paginação e CPU
    Thrashing – O motivo
    esperam
  • 14. Thrashing – O motivo
    Exemplo [cont]
    O escalonador de CPU vê CPU e multiprogramação.
    O novo processo requisita mais quadros causando mais falhas de página e uma fila maior para o dispositivo de paginação.
    CPU ainda mais e o escalonador tenta multiprogramação.
    Acontecendo o THRASHING!
    Falha de página e acesso à memória
    Não realiza trabalho, pois os processos estão todos paginando.
  • 15. Multiprogramação e a CPU ,até ser alcançado o máximo.
    Multiprogramação ainda mais, thrashing entra em cena e a CPU bruscamente.
    Para aumentar a utilização de CPU e acabar com o thrashing temos que o grau de multiprogramação.
    Thrashing – O motivo
  • 16. Podemos limitar os efeitos do thrashing usando um algoritmo de substituição local.
    Assim um processo que iniciou thrashing não poderá roubar quadros de outro.
    Thrashing – O motivo
  • 17. Fornecer a um processo quantos quadros ele precisar é uma forma de impedir o thrashing.
    Modelo de localidade – quanto quadros um processo está usando?
    Thrashing – o motivo
  • 18. Baseado na suposição de localidade;
    examina   referências mais recentes;
    evita thrashing e mantém o alto grau de multiprogramação;
    O conjunto de trabalho (WS) é formado pelas páginas nas   referências de páginas mais recentes;
    A propriedade mais importante em WS é o seu tamanho.
    Podemos calcular o tamanho de WS de cada processo (WSSi). Se o total da demanda de quadros (D = ∑WSSi) for maior que o total de quadros, ocorrerá thrashing, porque alguns quadros não terão quadros suficientes (processo i precisa de WSSi quadros);
     O SO pode monitorar o conjunto de páginas de cada processo e alocar o número suficiente de quadros para o seu conjunto de trabalho. Se D > quadros disponíveis, um processo deverá ser suspenso e suas páginas são descarregadas e alocadas a outros processos.
    ThashingModelo de conjunto de trabalho
  • 19. ajuda no controle de thrashing;
    alta taxa de falta de página - processo precisa de mais quadros;
    baixa taxa de falta de página - talvez processo com número excessivo de quadros.
    ThashingFrequência de falha de página
  • 20.
  • 21. Arquivos mapeados na memória
    E/S de arquivos mapeados na memória permite que acessos sejam tratados como acesso a rotinas de memória pelo mapeamento de blocos do disco em páginas na memória
    Um arquivo é lido inicialmente usando paginação sob demanda. Uma porção do arquivo é lida do sistema de arquivos em páginas físicas. Leituras e escritas subseqüentes de/para o arquivo são tratados como acessos a memória comuns.
    Simplifica o acesso a arquivos tratando E/S através da memória ao invés do uso de chamadas de sistemas read() write()
    Também permite que vários processos mapeiem o mesmo arquivo através do compartilhamento de páginas na memória
  • 22. Arquivos mapeados na memória
  • 23. E/S mapeada na memória
    Intervalos de endereços de memórias são separados e mapeados para registradores de dispositivos.
    As leituras e escritas nesses endereços de memória fazem com que os dados sejam transferidos de e para os registradores de dispositivo.
    Esse método é apropriado para dispositivos que possuem tempos de resposta curtos, como controladores de vídeo.
    Arquivos mapeados na memória
  • 24. Buddy System
    • Alocação da memória a partir de
    segmentos de tamanho fixo
    • Memória alocada de tamanho 2n
    – Uma requisição é arredondada para um tamanho 2n
    – Quando um tamanho menor deve ser alocado, um segmento maior é dividido na metade.
    • Continua até que o tamanho adequado seja obtido Buddy
    Sistema Buddy
  • 25. Alocação do Sistema Buddy
  • 26. • Estratégia alternativa:
    • Slab: uma ou mais páginas físicamente contíguas
    • Cache: um ou mais Slabs
    • Cache única para cada estrutura de dados do kernel
    – Cada cache é preenchida com dados do kernel – instâncias das estruturas de dados
    • Quando uma cache é criada, os objetos preenchidos são marcados como livres
    • Quando as estruturas são utilizadas, os objetos são marcados como usados
    • Se uma slab está cheio, um novo slab é utilizado
    – Se nenhum slab está disponível, criar um novo slab
    • Benéficios: sem fragmentação, requisição de memória é satisfeita rapidamente
    Alocação de Slab
  • 27. Alocação de Slab
  • 28. As principais decisões tomadas para um sistema de página são as seleções de um algoritmo de substituição e uma política de alocação, discutidas anteriormente. Existem também muitas outras considerações, e discutiremos algumas delas.
    Outras Considerações
  • 29. Para reduzir o alto nível de paginas ausentes que ocorrem na inicialização do processo.
    Pré-paginar todas ou algumas páginas que o processo irá precisar, antes de serem referenciadas.
    Mas se páginas pré-paginadas não são usadas, E/S e memória foram desperdiçados.
    Assuma que s páginas são pré-paginadas e x delas são usadas
    • Se o custo de s * x falta páginas evitados > ou < que o custo da pré-paginação
    • 30. s * (1- x) páginas desnecessárias?
    • 31. x próximo de zero ⇒ perdas na pré-paginação
    Outras Considerações:Pré-paginação
  • 32. Escolha do tamanho da página deve levar em consideração:
    Outras Considerações: Tamanho da Página
  • 36. Alcance da TLB – A quantidade de memória acessível a partir da TLB.
    Alcance da TLB = (Tamanho da TLB) X (Tamanho da Página).
    Idealmente, o conjunto-de-trabalho de cada processo é armazenado na TLB. Em caso contrário existirá um alto grau de páginas ausentes.
    Aumentar o tamanho da página. Isso pode causar um aumento na fragmentação uma vez que nem todas as aplicações necessitam de páginas de tamanho grande.
    Fornecer vários tamanhos de página. Isso possibilita aos aplicativos que necessitam de páginas maiores a oportunidade de usá-las sem aumentar a fragmentação. a maneira de aumento
    Outras Considerações: Alcance da TLB
  • 37. Esquema tabela de páginas invertida
    Problema com tabela de páginas é o seu tamanho
    Tabela de páginas invertida surge como uma solução
    • Uma tabela de páginas para todo o sistema (não mais por processo)
    • 38. Uma entrada para cada frame
    • 39. Endereço lógico da página e a qual processo pertence
    Endereço lógico é formado por <process_id, página, deslocamento>
    Cada entrada da tabela possui <process_id; página>
    Tabela é pesquisada e retorna, se presente, o índice i associado a entrada
    • Cada índice corresponde a um frame
  • 40. Estrutura de programa
    • Int[128,128] data;
    • 41. Cada linha é armazenada em uma página
    • 42. Programa 1
    for (j = 0; j <128; j++)
    for (i = 0; i < 128; i++)
    data[i,j] = 0;
    128 x 128 = 16,384 páginas ausentes
    • Programa 2
    for (i = 0; i < 128; i++)
    for (j = 0; j < 128; j++)
    data[i,j] = 0;
    128 páginas ausentes
    Outras Considerações: Estrutura de Programas
  • 43. E/S Interlock – Páginas algumas vezes devem ser travadas (lock) na memória.
    Considere E/S. Páginas que são usadas para copiar um arquivo de um dispositivo devem ser travadas para não serem selecionadas para despejo por um algoritmo de substituição de página
    Outras Considerações: Interlock de E/S
  • 44. Razão porque blocos usados para E/S devem estar na memória
  • 45. Paginação com demanda com clustering;
    O clustering trata de falhas trazendo a página que falta com várias outras páginas após a página que falta;
    Quando um processo é criado ele recebe um mínimo e um máximo de conjunto de trabalho;
    Windows XP
  • 46. O conjunto mínimo de trabalho é quantidade mínima de página que o processo tem garantias de ter na memória(50);
    Se houver memória disponível, o processo pode receber tantas páginas quanto seu conjunto máximo de trabalho (345);
    O gerenciador de memória virtual mantém um lista de quadro de páginas livres;
    Windows XP
  • 47. Thread incorre em uma falha de página,
    o kernel atribui uma página à thread;
    É imperativo que o kernel mantenha uma quantidade suficiente de memória livre à disposição.
    Solaris
  • 48. Versões recentes do kernel do Solaris fornecem melhorias do algoritmo de paginação.
    Uma melhoria é a paginação por prioridade.
    Solaris
  • 49. Se tivermos 85 quadros com tamanho 1k cada e 2 processostrabalhando, 1 com tamanho 5k e outro de tamanho 10k.
    Quantosquadroscadaprocessoficaria com o metodoFixoIgual? E no método Fixo Proporcional?
    Alocação - Pergunta
  • 50. FixoIgual:
    85/2 = 2*42 + 1
    Portantocadaprocessoficaria com 42 quadros e 1 quadroficarialivre.
    FixoProporcional:
    (5/15)*85 = 28
    (10/15)*85 = 56
    Portanto, o processo de tamanho 5k ficaria com 28 quadros e o de 10k com 56 e 1 quadroficarialivre.
    Alocação - Resposta
  • 51. O que causa thrashing?
    Thrashing – Pergunta
  • 52. Ocorrência de paginação excessiva (realocação de quadros) e baixa execução.
    Resultando em graves problemas de desempenho!
    Thrashing - Resposta
  • 53. Sistema buddy permite alocação de memória de tamanho variável?
    Sistema Buddy - Pergunta
  • 54. Não
    Sistema Buddy – Resposta
  • 55. Quanto a E/S mapeada na memória, este método é apropriado para quais tipos de dispositivos?
    Arquivos mapeados na memória
  • 56. R: Dispositivos que possuem tempos de resposta curtos, como controladores de vídeo.
    Arquivos mapeados na memória
  • 57. Se a memória estiver abaixo do limite é utilizado CORTE AUTOMÁTICO DO CONJUNTO DE TRABALHO para restaurar o valor do limite; Como funciona o corte automático?
    Windows XP - Pergunta
  • 58. R: Se um processo recebeu mais páginas do que o seu mínimo o GMV removerá as páginas até atingir seu mínimo. Se o processo está no seu mínimo, pode receber páginas da lista de quadros livres se tiver memória livre.
    Windows XP - resposta