Chương 8 Bộ Nhớ ảo - Nguyên Lý Hệ điều Hành

Đăng nhập / Đăng ký

• Trang chủ
• Thành viên
• Trợ giúp
• Liên hệ

Đăng nhập

Tên truy nhập Mật khẩu Ghi nhớ   Quên mật khẩu ĐK thành viên

Thông tin

• Giới thiệu
• Thành tích
• Chia sẻ kinh nghiệm
• Lưu giữ kỉ niệm
• Hình ảnh hoạt động
• Soạn bài trực tuyến

Danh mục sách - tài liệu

Ảnh ngẫu nhiên

Thống kê

78582 truy cập (chi tiết) 3 trong hôm nay

96859 lượt xem 3 trong hôm nay

19 thành viên

Thành viên trực tuyến

1 khách và 0 thành viên

Chào mừng quý vị đến với website của ...

Quý vị chưa đăng nhập hoặc chưa đăng ký làm thành viên, vì vậy chưa thể tải được các tài liệu của Thư viện về máy tính của mình. Nếu chưa đăng ký, hãy nhấn vào chữ ĐK thành viên ở phía bên trái, hoặc xem phim hướng dẫn tại đây Nếu đã đăng ký rồi, quý vị có thể đăng nhập ở ngay phía bên trái. Đưa bài giảng lên Gốc > Bài giảng > Nguyên lý hệ điều hành >

• chương 8 Bộ nhớ ảo
• Cùng tác giả
• Lịch sử tải về

chương 8 Bộ nhớ ảo

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 0 / 0
• 

Nhấn vào đây để tải về Báo tài liệu có sai sót Nhắn tin cho tác giả (Tài liệu chưa được thẩm định) Nguồn: sưu tầm Người gửi: Khoa Công Nghệ Thông Tin (trang riêng) Ngày gửi: 21h:16' 19-04-2014 Dung lượng: 408.0 KB Số lượt tải: 57 Số lượt thích: 0 người Chương 8Bộ Nhớ ẢoKhoa KTMT2Nội dung trình bàyTổng quan về bộ nhớ ảo Cài đặt bộ nhớ ảo : demand pagingCài đặt bộ nhớ ảo : Page ReplacementCác giải thuật thay trang (Page Replacement Algorithms)Vấn đề cấp phát FramesVấn đề ThrashingCài đặt bộ bộ nhớ ảo : Demand SegmentationKhoa KTMT31. Tổng quan bộ nhớ ảoNhận xét: không phải tất cả các phần của một process cần thiết phải được nạp vào bộ nhớ chính tại cùng một thời điểm Ví dụĐoạn mã điều khiển các lỗi hiếm khi xảy ra Các arrays, list, tables được cấp phát bộ nhớ (cấp phát tĩnh) nhiều hơn yêu cầu thực sựMột số tính năng ít khi được dùng của một chương trìnhCả chương trình thì cũng có đoạn code chưa cần dùngBộ nhớ ảo (virtual memory): Bộ nhớ ảo là một kỹ thuật cho phép xử lý một tiến trình không được nạp toàn bộ vào bộ nhớ vật lýKhoa KTMT41. Bộ nhớ ảo (tt)Ưu điểm của bộ nhớ ảoSố lượng process trong bộ nhớ nhiều hơnMột process có thể thực thi ngay cả khi kích thước của nó lớn hơn bộ nhớ thựcGiảm nhẹ công việc của lập trình viênKhông gian tráo đổi giữa bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ(swap space).Ví dụ:swap partition trong Linuxfile pagefile.sys trong Windows Khoa KTMT52. Cài đặt bộ nhớ ảoCó hai kỹ thuật:Phân trang theo yêu cầu (Demand Paging)Phân đoạn theo yêu cầu (Segmentation Paging)Phần cứng memory management phải hỗ trợ paging và/hoặc segmentation OS phải quản lý sự di chuyển của trang/đoạn giữa bộ nhớ chính và bộ nhớ thứ cấpTrong chương này,Chỉ quan tâm đến pagingPhần cứng hỗ trợ hiện thực bộ nhớ ảoCác giải thuật của hệ điều hànhKhoa KTMT62.1.Phân trang theo yêu cầu demand pagingDemand paging: các trang của quá trình chỉ được nạp vào bộ nhớ chính khi được yêu cầu.Khi có một tham chiếu đến một trang mà không có trong bộ nhớ chính (valid bit) thì phần cứng sẽ gây ra một ngắt (gọi là page-fault trap) kích khởi page-fault service routine (PFSR) của hệ điều hành. PFSR:Chuyển process về trạng thái blocked Phát ra một yêu cầu đọc đĩa để nạp trang được tham chiếu vào một frame trống; trong khi đợi I/O, một process khác được cấp CPU để thực thiSau khi I/O hoàn tất, đĩa gây ra một ngắt đến hệ điều hành; PFSR cập nhật page table và chuyển process về trạng thái ready.Khoa KTMT72.2. Lỗi trang và các bước xử lýKhoa KTMT82.3. Thay thế trang nhớBước 2 của PFSR giả sử phải thay trang vì không tìm được frame trống, PFSR được bổ sung như sau Xác định vị trí trên đĩa của trang đang cầnTìm một frame trống:Nếu có frame trống thì dùng nóNếu không có frame trống thì dùng một giải thuật thay trang để chọn một trang hy sinh (victim page)Ghi victim page lên đĩa; cập nhật page table và frame table tương ứngĐọc trang đang cần vào frame trống (đã có được từ bước 2); cập nhật page table và frame table tương ứng.Khoa KTMT92.3. Thay thế trang nhớ(tt)Khoa KTMT102.4. Các thuật toán thay thế trangHai vấn đề chủ yếu:Frame-allocation algorithmCấp phát cho process bao nhiêu frame của bộ nhớ thực?Page-replacement algorithmChọn frame của process sẽ được thay thế trang nhớMục tiêu: số lượng page-fault nhỏ nhấtĐược đánh giá bằng cách thực thi giải thuật đối với một chuỗi tham chiếu bộ nhớ (memory reference string) và xác định số lần xảy ra page faultVí dụThứ tự tham chiếu các địa chỉ nhớ, với page size = 100:0100, 0432, 0101, 0612, 0102, 0103, 0104, 0101, 0611, 0102, 0103, 0104, 0101, 0610, 0102, 0103, 0104, 0101, 0609, 0102, 0105các trang nhớ sau được tham chiếu lần lượt = chuỗi tham chiếu bộ nhớ (trang nhớ)1, 4, 1, 6, 1,1, 1, 1, 6, 1,1, 1, 1, 6, 1,1, 1, 1, 6, 1,1Khoa KTMT11a) Giải thuật thay trang FIFO Các dữ liệu cần biết ban đầu:Số khung trangTình trạng ban đầuChuỗi tham chiếuKhoa KTMT12Nghịch lý BeladyKhoa KTMT13Nghịch lý BeladyBất thường (anomaly) Belady: số page fault tăng mặc dầu quá trình đã được cấp nhiều frame hơn.Khoa KTMT142.4 b)Giải thuật thay trang OPT(optimal)Giải thuật thay trang OPTThay thế trang nhớ sẽ được tham chiếu trễ nhất trong tương laiVí dụ: một process có 7 trang, và được cấp 3 frameKhoa KTMT15c) Giải thuật lâu nhất chưa sử dụng Least Recently Used (LRU)Ví dụ: Mỗi trang được ghi nhận (trong bảng phân trang) thời điểm được tham chiếu ? trang LRU là trang nhớ có thời điểm tham chiếu nhỏ nhất (OS tốn chi phí tìm kiếm trang nhớ LRU này mỗi khi có page fault) Do vậy, LRU cần sự hỗ trợ của phần cứng và chi phí cho việc tìm kiếm. Ít CPU cung cấp đủ sự hỗ trợ phần cứng cho giải thuật LRU.Khoa KTMT16LRU và FIFOSo sánh các giải thuật thay trang LRU và FIFOchuỗi tham chiếutrang nhớKhoa KTMT172.5.Số lượng frame cấp cho processOS phải quyết định cấp cho mỗi process bao nhiêu frame.Cấp ít frame ? nhiều page fault Cấp nhiều frame ? giảm mức độ multiprogrammingChiến lược cấp phát tĩnh (fixed-allocation)Số frame cấp cho mỗi process không đổi, được xác định vào thời điểm loading và có thể tùy thuộc vào từng ứng dụng (kích thước của nó,.)Chiến lược cấp phát động (variable-allocation)Số frame cấp cho mỗi process có thể thay đổi trong khi nó chạyNếu tỷ lệ page-fault cao ? cấp thêm frameNếu tỷ lệ page-fault thấp ? giảm bớt frameOS phải mất chi phí để ước định các processKhoa KTMT18a) Chiến lược cấp phát tĩnhCấp phát bằng nhau: Ví dụ, có 100 frame và 5 process ? mỗi process được 20 frameCấp phát theo tỉ lệ: dựa vào kích thước processCấp phát theo độ ưu tiênVí dụ:Khoa KTMT193. Trì trên toàn bộ hệ thốngThrashingNếu một process không có đủ số frame cần thiết thì tỉ số page faults/sec rất cao. Thrashing: hiện tượng các trang nhớ của một process bị hoán chuyển vào/ra liên tục.Khoa KTMT20a)Mô hình cục bộ (Locality)Để hạn chế thrashing, hệ điều hành phải cung cấp cho process càng "đủ" frame càng tốt. Bao nhiêu frame thì đủ cho một process thực thi hiệu quả? Nguyên lý locality (locality principle)Locality là tập các trang được tham chiếu gần nhauMột process gồm nhiều locality, và trong quá trình thực thi, process sẽ chuyển từ locality này sang locality khácVì sao hiện tượng thrashing xuất hiện?Khi ? size of locality > memory sizeKhoa KTMT21b) Giải pháp tập làm việc (working set)Được thiết kế dựa trên nguyên lý locality.Xác định xem process thực sự sử dụng bao nhiêu frame.Định nghĩa: WS(t) - số lượng các tham chiếu trang nhớ của process gần đây nhất cần được quan sát.? - khoảng thời gian tham chiếuVí dụ:Khoa KTMT22b) Giải pháp tập làm việc (working set)Định nghĩa: working set của process Pi , ký hiệu WSi , là tập gồm ? các trang được sử dụng gần đây nhất.Nhận xét:? quá nhỏ ? không đủ bao phủ toàn bộ locality.? quá lớn ? bao phủ nhiều locality khác nhau.? = ? ? bao gồm tất cả các trang được sử dụng. Dùng working set của một process để xấp xỉ locality của nó.Khoa KTMT23b) Giải pháp tập làm việc (working set)Định nghĩa WSSi là kích thước của working set của Pi : WSSi = số lượng các trang trong WSiKhoa KTMT24b) Giải pháp tập làm việc (working set)Đặt D = ? WSSi = tổng các working-set size của mọi process trong hệ thống.Nhận xét: Nếu D > m (số frame của hệ thống) ? sẽ xảy ra thrashing.Giải pháp working set:Khi khởi tạo một quá trình: cung cấp cho quá trình số lượng frame thỏa mản working-set size của nó.Nếu D > m ? tạm dừng một trong các process.Các trang của quá trình được chuyển ra đĩa cứng và các frame của nó được thu hồi.Khoa KTMT25b) Giải pháp tập làm việc (working set)WS loại trừ được tình trạng trì trệ mà vẫn đảm bảo mức độ đa chươngTheo vết các WS? => WS xấp xỉ (đọc thêm trong sách)Đọc thêm: Hệ thống tập tin Hệ thống nhập xuất Hệ thống phân tán   ↓ ↓ Gửi ý kiến Bản quyền thuộc về Khoa Công nghệ thông tin - trường CĐ Bình Định Website được thừa kế từ Violet.vn, người quản trị: Khoa Công Nghệ Thông Tin