Bài giảng Hệ điều hành nâng cao - Bài 7: Bộ nhớ ảo

Nội dung text: Bài giảng Hệ điều hành nâng cao - Bài 7: Bộ nhớ ảo

1. BÀI 7 : BỘ NHỚ ẢO OS test.exe 0x3000 0x7000 test.exe jump 0x5000 jump 0x2000 0x3000 0x1000 (base) n Cho đến nay : Nạp toàn bộ tiến trình vào bộ nhơ rồi thực hiện nó n Chậm, lãng phí bộ nhớ n Nếu kích thước tiến trình lớn hơn dung lương bộ nhớ chính ? n Lưu ý : tại 1 thời điểm chỉ có một chỉ thị được thực hiện 1
2. Giải pháp Real memory Real memory Page0 Page0 Page1 emacs emacs Page2 t1 t2 Time § Nạp từng phần chương trình khi cần thiết § Demand paging 2
3. Cơ chế § Sử dụng bộ nhớ phụ để lưu trữ tạm thời các trang chưa sử dụng § Ai chịu trách nhiệm chuyển đổi ? § Lập trình viên : Overlay § Hệ điều hành : Bộ nhớ ảoDISK (Virtual Memory) P RAM 3
4. Bộ nhớ ảo = “lời nói dối vĩ đại“ § Người dùng : sở hữu bộ nhớ “vô hạn”, “riêng biệt” § Hệ điều hành : “thầm lặng” thực hiện quá trình swapping # of references 10% RAM + 90% DISK Memory address DISK RAM 4
5. Thực hiện Bộ nhớ ảo § Bảng trang : thêm 1 bit valid/invalid để nhận diện trang đã hay chưa được nạp vào RAM Frame valid/invalid 17 1 Disk 4183 0 177 1 5721 0 Mem § Truy xuất đến một trang chưa được nạp vào bộ nhớ : 5 lỗi trang (page fault)
6. Xử lý lỗi trang 3 xác định vị trí lưu trang OS trên đĩa lỗi trang 2 3’ truy xuất M swap out 1 trang nạn nạp i nhân M 6 Bảng trang tái kích frame trống hoạt tiến mang trang Bộ nhớ 5 4 trình cập nhật cần truy ảo bảng trang xuất vào bộ Bộ nhớ vật lý nhớ 6
7. Các câu hỏi 1. Chọn trang nạn nhân ? => Chiến lược thay thế trang 2. Chọn trang nào để nạp ? => Chiến lược nạp 7
8. Chiến lược thay thế trang victim add n FIFO: trang “già” nhất n Công bằng ? n Không xét đến tính sủ dụng ! victim n TỐI ƯU : trang lâu sử dụng đến nhất trong tương lai AGBDCABCABCGABC n Tần suất lỗi trang thấp nhất Cur page n Không khả thi ! victim n LRU :trang lâu nhất chưa sử dụng đến trong quá khứ AGBDCABCABCGABC n Dự đoán tương lai LRU = MIN Cur page ? 8
9. Chiến lược nạp n Demand paging : nạp trang được yêu cầu n Khi nào ? n Nạp sau : tần suất lỗi trang cao ? => pure demand paging n Nạp trước : làm sao biết ? =>prepaging ld page ld init pages ld page ld page init pages = ? 9
10. Thrashing = ảo tưởng sụp đổ ! n Các tiến trình trong hệ thống yêu cầu bộ nhớ nhiều hơn khả năng cung cấp của hệ thống ! P1 P2 P3 Real mem § Tất cả tiến trình đầu bận rộn xử lý lỗi trang ! § IO hoạt động 100 %, CPU rảnh ! § Hệ thống ngừng trệ 10
11. Nguyên nhân Thrashing 1. Tiến trình không tái sử dụng bộ nhớ (quá khứ != tương lai) 2. Tiến trình tái sử dụng bộ nhớ, nhưng với kích thươc § Chỉlớn hcóơ nthể kiểm soát thrashing do nguyên nhân 3. 3. Quá nhiều tiến trình trong hệ thống 11
12. Giải quyết thrasing với mô hình Working set § Working set = tập hợp các trang tiến trình đang truy xuất tại 1 thời điểm. § Hệ điều hành : § Chỉ nạp một tiến trình khi có đủ khung trang tự do cho working set của nó. § Kiểm soát mức độ đa chương của hệ thống : Nếu tổng số khung trang yêu cầu của các tiến trình trong hệ thống vượt quá các khung trang có thể sử dụng, chọn một tiến trình để tạm dừng, ngược lại, khi tổng working set bé hơn số khung trang tự do, nạp thêm 12 tiến trình.