bÖlÜm 10
DESCRIPTION
BÖLÜM 10. SANAL BELLEK. İçerik. Giriş Sayfalama İsteği ( Demand Paging ) Sayfa Değişimi Frame lerin Yerleşimi Thrashing Bölümleme İsteği ( Demand Segmentation ) İşletim Sistemi Örnekleri. Giriş. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/1.jpg)
Yrd. Doç. Dr. Sevinç İlhan Omurca OS Bolum 10
1
BÖLÜM 10
SANAL BELLEK
![Page 2: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/2.jpg)
2
İçerik Giriş Sayfalama İsteği (Demand Paging) Sayfa Değişimi Frame lerin Yerleşimi Thrashing Bölümleme İsteği (Demand
Segmentation) İşletim Sistemi Örnekleri
![Page 3: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Giriş Virtual memory prosesin işletim sırasında
tamamının hafızada tutulmasına gerek olmadan çalıştırılabilmesine olanak tanıyan bir tekniktir.
Bu metodun en görünür avantajı kullanıcı programlarının fiziksel hafızadan daha büyük olmasına izin verebilmesidir.
Uygulanması zordur. Bu teknik programcıları bellek sınırlamalarının
hesaplanmasından kurtarır. Proseslerin adres uzaylarını ve dosyaları
kolayca paylaşabilmesine olanak tanır. Dikkatli uygulanmazsa performansı düşürebilir.
![Page 4: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Sanal Bellek Fiziksel Bellekten daha büyük olabilir
![Page 5: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/5.jpg)
5
... Sanal bellek, mantıksal belleği fiziksel
bellekten ayıran bir sistemdir. Küçük bir fiziksel hafızada büyük lojik hafıza
kullanılabilir. Mantıksal belleği fizikselden ayırmaya ek
olarak, sanal bellek yöntemi birçok dosya ve belleğin paylaşılmasına olanak tanır.
Virtual memory genelde (sayfalama isteği)demand paging diye adlandırılan sistemin çalıştırılması ile uygulanır. Aynı zamanda segmentasyon sisteminde de uygulanabilir.
![Page 6: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Özet Sayfalama İsteği Mekanizması PTE sayfalama isteğinde yardımcıdır
Valid: Sayfa bellekte, PTE fiziksel sayfayı işaret eder. Invalid: Sayfa bellekte değil, PTE’deki bilgiyi sayfayı diskte
bulmak için ara Kullanıcıdan gelen sayfa referansı invalid PTE ise MMU işletim sistemine kesme gönderir. İşletim sistemi page fault için ne yapar?
Yer değiştirmek için eski bir sayfa seçer Eğer seçilen sayfa değiştirilmiş ise (D=1) içeriğini diske geri yaz Ona ait PTE invalid yapılır, cached TLB invalidate yapılır. Yeni sayfa bellekten diske yüklenir. Page table girişi güncellenir, TLB yeni giriş için invalidate yapılır. Tred page fault hatasının kaldığı yerden işlemeye devam eder.
Tred devam edince yeni sayfa için TLB yüklenir.
![Page 7: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Demand Paging (sayfalama isteği) Program genelde ikincil bir hafızada(Çoğunlukla disk)
bulunur. Bir programı işletmek istediğimiz zaman belleğe taşınır.
Programın tamamını taşımaktansa daha yavaş hareket eden “lazy swapper” denen bir mantık kullanılır.
Lazy swapper bir programı ihtiyaç olana kadar hafızaya yüklemez.
Bir program hafızaya yerleştirildiğinde lazy swapper ilerleyen işletimde hangi sayfaların kullanılabileceğini tahmin eder.
Onları hafızada bırakır. Swap-out etmez. Sadece uzun süre kullanılmayan sayfaları swap-out eder. Çok kullanılan sayfaları bellekte tutar.
Böylece I/O zamanı azalır.
![Page 8: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Temel bileşenler Bir proses swap-in yapıldığı zaman, Pager,
proses bir kez daha swap-out yapılmadan önce hangi sayfaların kullanılacağını tahmin eder.
Tüm prosesi swap-out etmek yerine, pager, yalnızca gerekli sayfaları belleğe taşır.
Bu durum kullanılmayacak olan sayfaların belleğe taşınmasını da önlemiş olur.
Bu şemada, hangi sayfaların bellekte hangilerinin disk üzerinde olduğunu ayırt etmek için bir takım donanım desteğine ihtiyaç duyarız.
Valid-Invalid bit şeması bu amaç için kullanılan bir şemadır.
![Page 9: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Valid-Invalid Bit
Bazı sayfalar bellekte değilken Page Table görünümü
![Page 10: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/10.jpg)
10
... Hafızaya alınan sayfalar page table ‘da valid,
hafızda olmayanlar invalid olarak işaretlenir. Bu işaret programın bu sayfaya erişemeyeceği
anlamına gelmez. Sadece o an için hafızada bulunmadığı anlamına gelir.
Erişim isteği ulaştığında sayfa diskten alınıp belleğe yüklenir, ilgili bit valid hale gelir. Erişim tekrarlanır.
Programın işletilmesi için gereken sayfalar belleğe yüklendiğinde program işletimine devam eder.
Program, bellekte olmayan bir sayfaya erişim yapmak istediğinde “page fault” kesmesi tarafından yakalanır.
![Page 11: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Page Fault Sayfalama hatası olduğunda yapılan işlemler:
![Page 12: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/12.jpg)
12
... Öncelikle bu proses için internal tablolar kontrol edilir.
(Çoğunlukla proses kontrol blok ile muhafaza edilir) Hafıza erişiminin geçerli olup olmadığı ve referansın geçerli olup olmadığı kontrol edilir.
Eğer bir ihlal varsa yani referans invalid ise program sonlandırılır. Eğer valid ise ve henüz bu sayfayı getirmemiş isek onu belleğe getirmemiz gerekir.
Boş bir frame buluruz. Free frame list ‘den bunu öğrenebiliriz.
Az önce belirlediğimiz frame ‘e diskten bilgiyi okuyup getirecek işi planlarız.
Diskten bilgi okunması tamamlandığında , internal table ‘daki ilgili biti sayfanın bellekte olduğu şeklinde güncelleriz.
Illegal adres hatası nedeniyle durdurulan programı restart ederiz. Proses şimdi az önce erişmek istediği sayfa hafızada olduğu için normal olarak erişebilir.
![Page 13: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Demand Paging Performansı
Effective Access Time (EAT) EAT=Hit rate x Hit time + Miss rate x Miss
Time Örnek:
Memory access time: 200 nanoseconds Average page-fault service time:8 miliseconds P: probability of miss, 1-p: probability of hit EAT= (1-p)x200ns+px8ms = 200ns + p x 7,999,800 ns
![Page 14: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/14.jpg)
14
... Etkin zamanını tam olarak hesaplamamız için page
fault sayısını hesaplamamız gerekir. Page fault sırası ile şu aşamaları uygulanmasına neden olur:
İşletim sistemine trap iletilir. Proses durumunun ve kullanıcı register’larının saklanması. Interrupt’ın nedeninin page fault olduğunun tespiti Sayfa referansının geçerli olduğunun tespiti ve sayfanın
disk üzerindeki yerinin bulunması. Diskten bilginin okunup free frame’e aktarılması: Okuma isteği karşılanana kadar ilgili device’ın kuyruğunda
bekle Device seek(arama) ve latency(gecikme) zamanı için
bekle Sayfanın boş bir frame transferini başlat
![Page 15: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/15.jpg)
15
... Beklerken cpu başka işler için tahsis et. Diskten interrupt gelmesi (I/O complete) Bir başka kullanıcı için register ‘ları ve
program state ‘lerini saklama Interrupt’ ın diskten geldiğinin belirlenmesi Page table ‘ın ve diğer table ‘ların
düzeltilmesi (güncellenmesi) CPU ‘ nun tekrar bu proses için
çalıştırılmasını bekleme süresi Kullanıcı register’larının , program state’ inin
, yeni page table’ ın geri depolanması ve kesilen talimatın işletiminin tekrar başlatılması
![Page 16: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/16.jpg)
16
...
Bu durumların hepsi her page fault ‘ta olmamaktadır. Fakat her durumda kabaca şu durumlar meydana gelmektedir. Page fault interrupt’ını servis et. Page değiştirilmesi (swap) Prosesin restart edilmesi
![Page 17: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/17.jpg)
17
… Diske gitmek bellek erişim
performansından ödün vermek anlamına gelecektir.
1000 sayfa referansından bir tanesinde page fault oluşursa EAT=8.2 microsec. hesaplanmıştır.
Bu oranı %10 un altında tutmak için 400000 referansta 1 sayfa hatası oluşmalıdır. (Vistayı öldüren neden)
Bunların sonucunda işletim sistemlerinde sayfa değişim politikası çok önemlidir.
![Page 18: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Sayfa Değişimi Kullanıcı programı işletilirken page fault
oluşur. İşletim sistemi bunun illegal adres veya
hafızada bulunmamasından kaynaklanan bir hata olduğunu kontrol eder.
İşletim sistemi disk üzerinde istenen sayfanın yerini bulur.
Hafızaya bunu alacağı zaman eğer hafızada yer yok ise ne olacak ?
![Page 19: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Sayfa Değişim İhtiyacı
![Page 20: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Sayfa değişimi
Sayfa değişimi şu yaklaşımı uygular: Eğer hiç boş frame yoksa şu anda
kullanılmayan bir frame bul ve onu hafızadan uzaklaştır.
Uzaklaştırılacak frame’in bilgileri diske yazılır.
Bu sayfanın hafızada bulunmadığı bilgisi de page table’da güncellenir.
![Page 21: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/21.jpg)
21
Sayfa Değişimi
![Page 22: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/22.jpg)
22
... Page Replacement için uygulanan tam model
şöyledir : Disk üzerinde istenen sayfayı bul Bir boş frame bul Eğer bu bir boş frame ise kullan Aksi halde page-replacement algoritmasını
kullanacak kendine bir kurban seç Kurban sayfanın bilgilerini diske yaz. Frame table
listesini güncelleştir. İstenen sayfanın bilgilerini yeni elde edilen
frame‘den oku. Page table ve frame table ‘da bilgili bilgileri güncelleştir.
Kullanıcı prosesini tekrar başlat.
![Page 23: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Dirty bit Bu durumda dikkat etmemiz gereken başka bir durum
da o page ‘in içeriğinin değişip değişmediği bilgisidir. Bu da modify (dirty) bit kullanılarak ayarlanabilir. Her
sayfa yada frame bir modify bite sahip olabilir. Sayfa içeriği hafızaya alındıktan sonra dirty bit sıfırlanır. Daha sonra bu page üzerinde herhangi bir bilgi
değişikliği meydana geldi ise bu bit dirty modified olarak set edilir.
Page replacement sırasında bu bit incelenir. Eğer sayfa içeriğinde herhangi bir değişiklik varsa, dirty
bit set ise o zaman sayfa diske yazılır. Eğer içerikte bir değişiklik yoksa tekrar yazılmasına
gerek kalmaz.
![Page 24: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Sayfa Değişim Algoritmaları
Sayfa değişim algoritmalarından en az page fault üretecek teknik seçilmelidir.
Hafıza referans dizileri “referans string” olarak adlandırılır
![Page 25: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/25.jpg)
25
Örnek:referans string Özel bir program sırası: 0100 , 0432 , 0101 , 0612 , 0102 , 0103 , 0104 , 0101, 0611, 0102, 0103,
0104, 0101, 0610, 0102, 0103, 0104, 0101, 0609, 0102, 0105
Her bir sayfada 100 byte bulunmaktadır referans stringi :
1 , 4 , 1, 6 , 1 , 6, 1 , 6, 1, 6, 1 olacaktır.
![Page 26: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Page Fault-Frame Sayısı
![Page 27: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Algoritmalar
Sıradaki metodları incelerken 3 frame boş kabul edip , şu referans string için incelemelerimizi yapalım :
7 , 0 , 1 , 2 , 0 , 3 , 0 , 4 , 2 , 3 , 0 , 3 , 2 , 1 , 2 , 0 , 1 , 7 , 0 ,1
![Page 28: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/28.jpg)
28
FIFO En basit page replacement algoritmasıdır. FIFO algoritması her page
hafızaya girdiğinde ona bir numara verir. Page replacement gerektiğinde en eski giriş numarasına sahip olan page
dışarı alınır. Kötüdür çünkü az kullanılan bir sayfa için çok kullanılanı dışarı alır.
![Page 29: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Optimum Yer Değişim Alg. Optimal Page Replacement metodu tüm algoritmalar içerisinde en az
page fault‘a uğrayan algoritmalardandır. Mantığı basittir : En uzun zaman kullanılmayacak olan sayfayı değiştir. Çok başarılı sonuçlar verebilir fakat geleceği kestirmek mümkün
değildir. Karşılaştırma yapmak için iyidir.
![Page 30: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Least Recently Used (LRU) Optimal replacement algoritmasının uygulama zorluğu nedeni
ile bu algoritmaya yaklaşım yapmak daha mantıklı olacaktır. Mantığı , son belli bir periyotta en az kullanılan sayfaları değiştirmektir.
LRU her sayfayı son kullanıldığında işaretler. Bir page replacement gerektiğinde LRU en uzun periyotlu iş seçer ve onu dışarı alır.
Buradaki temel problem LRU ‘nun nasıl gerçekleneceğidir. Yani sayma işi nasıl yapılmalıdır. Bunun için 2 yaklaşım mevcuttur :
Counters : Her page kullanıldığında onunla ilgili bir time-of-use register veya bir
counter kullanmaktır. Periyot hesaplanırken bu clock register değerine bakılabilir. Clock için overflow dikkatle incelenmelidir.
Stack : LRU uygulama gerçekleştirme yollarından birisi de page number’ lar
için bir stack tutmaktır. Bir sayfa referans edildiğinde onu bulunduğu yerden çıkarıp stack ‘ın en üstüne koymaktır. Bu durumda en üstteki page ‘ler en fazla kullanılmış page ‘ler olacak , en alttaki page ‘ler en az kullanılmış page ‘ler olacaktır. Yer değiştirmede bu page ‘ler seçilir.
![Page 31: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/31.jpg)
31
LRU Proseslerin locality modeline dayanır. Optimum yer değişim algoritmasına iyi bir yaklaşık çözüm
üretebilir.
![Page 32: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Page Fault Frekansı
![Page 33: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Belady’s Anomaly Bellek eklemek page fault sayısını azaltır mı?
LRU ve MIN için evet FIFO için gerekli değil (Belady’s Anomaly olarak
adlandırılır)
![Page 34: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/34.jpg)
34
LRU Uygulaması Perfect:
Her referans için timestamp Sayfa listesini referans edildikleri zamana göre sürekli sıralı tutmak Bu yöntemin gerçekte uygulanması çok maliyetli
Clock Algoritması: Fiziksel sayfaları bir daire içinde bir single clock hand ile düzenlemek
LRU yaklaşıklığı Eski sayfayı değiştir, en eskisini değil
Detaylar: Hardware, her fiziksel sayfa için bir “use” bit kullanır.
Donanım her referansta use biti set eder. Use bit set edilmemiş ise, uzun zaman referans edilmemiş demektir.
Sayfalama hatasında: Advanced clock hand Use biti kontrol et: 1 used recently: bellekte bırak
2 yer değişim için seçilmiştir. Tüm use bitler set edilmiş ise FIFO ya dönecektir.
![Page 35: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Clock Algorithm: Not recently used
![Page 36: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/36.jpg)
36
Clock Algorithm Referans Biti: Düzenli aralıklarla (örneğin 100 msec) timer
interrupt’ ı kontrolü işletim sistemine geçirir. İşletim sistemi her sayfanın son 8 periyotta ne kadar kullanıldığını anlamak için kayıtlar tutar. Burada bir bit sağa kaydırma yapacak son periyottaki bilgiyi en soldaki bite yazar.
Bu durumda 0000000 : son 8 periyottur hiç kullanılmamış bir sayfa
11111111: son 8 periyottur tam kullanılmış bir sayfa.
11000100 , 01110111‘e göre son periyotta kullanılmış olması nedeni ile daha kalıcı olacaktır.
![Page 37: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/37.jpg)
37
LRU approximation: N. Chance Algorithm Temel olarak FIFO algoritmasına benzer. Sayfaya N şans ver İşletim Sistemi her sayfa için sayaç tutar : # sweeps Page fault ta, İşletim Sistemi use biti kontrol eder.
1 son taramada (sweep’te) kullanıldı. 0sayacı artır; sayac=N ise sayfayı değiştir.
Neden N büyük seçilir? Daha iyi LRU yaklaşıklığı
Neden N küçük seçilir? Daha etkili Aksi taktirde boş bir sayfa bulmak için çok uzun süre aramak
zorunda kalacak Common Implementation
Güncellenmiş sayfalara ekstra şans ver Clean pages için N=1 Dirty Pages için N=2 (güncellemeler diske yazıldığında N=1 yap)
![Page 38: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Second Chance Alg.
![Page 39: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Sayma Tabanlı Sayfa Değişim Alg. Least Frequently Used (LFU):
Her sayfa için bir counter tutar. Sayfaya erişim yapıldığında bu sayıyı artırır. Değişim yapılacağında en düşük sayıya sahip olan sayfa değiştirilir.
Most Frequently Used (MFU): En az counter değerine sahip olan sayfa,
muhtemelen yeni alınmıştır ve kullanılmamıştır diye düşünülür.Ve bu sayfa yer değiştirilmez.
![Page 40: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/40.jpg)
40
Demand Paging (detaylar)
Hardware use bitini TLB de set eder: TLB girişi yer değiştirdiğinde, software use bitini page table’a geri kopyalar.
Software TLB girişlerini FIFO listesi gibi düzenler; TLB de olmayanlar LRU ile düzenlenir.
![Page 41: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/41.jpg)
41
Frame’lerin Yerleşimi Toplam sistemdeki boş frame‘in üzerinde
yerleşim yapamayız. Bunun dışında yerleşim için kullanılabilecek minimum frame sayısını da belirlemeliyiz.
Açıkça görülmektedir ki , her bir proses için ayrılan frame sayısı azaldıkça , page fault sayısı artar , bu da sistemin daha yavaş bir performansla çalışmasına sebep olur.
![Page 42: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/42.jpg)
42
Frame Yerleşim Alg.Eşit Paylaşım: En basit yol m adet frame‘i n adet proses kullanacak
iken m/n eşit paylaşımda yerleşim yapmaktır. Örnek olarak 93 frame varsa ve 5 adet proses varsa her
proses 18 frame alır. 3 frame ise free frame buffer pool olarak tutulur.
Oranlı Paylaşım: Her prosesin ihtiyacı olan alana oranla frame kendilerine
tahsis edilir. 62 frame‘i 10 ve 127 sayfa kullanan 2 proses için
paylaştıracak olursak : 10/137 * 62 = 4 127/137 * 62 = 57
![Page 43: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/43.jpg)
43
Page Fault Frekansı
![Page 44: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/44.jpg)
44
Trashing Yüksek sıklıkta oluşan paging
durumuna “trashing” adı verilir. Eğer bir proses işletim zamanından
daha fazla bir zamanı paging için harcıyorsa o proses trashing durumundadır.
Trashing birçok performans problemine neden olur.
![Page 45: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/45.jpg)
45
Trashing
Proses yeterli sayfaya sahip değilse page fault oranı çok yüksektir: Düşük CPU verimliliği OS zamanının çoğunu swapping ile geçirir. CPU hızı disk hızı ile sınırlandırılmış olur
![Page 46: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/46.jpg)
46
... Trashing nasıl tespit edilir ve önlenir?
Trashing‘i önlemek için prosese ihtiyacı olan kadar frame sağlamamız gerekir.
Hangi prosesin ne kadar frame‘e ihtiyacı olacağını nereden bileceğiz?
Bunun için çeşitli teknikler uygulanmaktadır. Working set stratejisi programın o an gerçekte
kullandığı frame‘lere bakar. Bu yaklaşım program işletiminin localite
modelini tanımlar.
![Page 47: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/47.jpg)
47
Locality Model Locality model bir programın işletilirken
değişik yerlerden geçtiğini ifade eder. Locality, aktif olarak programın aynı anda
kullandığı sayfa sayısıdır. Bir program genelde değişik lokalitelerden
oluşur. Örnek olarak bir subrutin çağrıldığında bu yeni
bir lokalite tanımlar. Bu lokalitede hafıza referansları subturinin talimatları ile belirlidir.
Lokalitenin kendi yerel değişkenleri vardır. Bunun yanında birtakım da genel değişkenler bulunmaktadır. Subrutinden çıkıldığında proses bu lokaliteyi terk eder.
![Page 48: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/48.jpg)
48
Working Set Model Working set modeli lokalite üzerinde kurulmuş
bir modeldir. Bu model working set window‘u tanımlamak
için parametresini kullanır. Genel mantığı son zamanlarda kullanılan
sayfa referanslarını incelemektir. Working set son belli bir zamanda kullanılan
page referansları topluluğudur. Eğer sayfa aktif kullanımda ise working set ‘de
olacaktır. Eğer kullanılmıyor ise zamanından sonra
working setten düşecektir.
![Page 49: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/49.jpg)
49
... working-set window Sayfa referans
sayısı örnek: 10,000 instruction
WSSi (working set of Process Pi): D=toplam WSSi : frameler için toplam istek Her proses aktif olarak working setteki page
‘lerini kullanır. Bu yüzden proses i WSSi frame ‘e ihtiyaç duyar.
Eğer toplam istek toplam uygun frame sayısından fazla olursa (D>m) trashing oluşur.
Birtakım prosesler yeterli frame alamaz.
![Page 50: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/50.jpg)
50
...
![Page 51: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/51.jpg)
51
… Working set modelin kullanımı basittir.
İşletim sistemi her prosesi izler ve onların working set ölçülerine göre gereken frameleri tahsis eder.
Eğer yeterli extra boş frame var ise yeni bir proses başlatabilir.
Eğer working setin toplam boyu artarsa ve yeterli frame sayısını geçerse işletim sistemi prosesi askıya alabilir.
Prosese ait sayfalar, yeterli yer olduğunda geri yüklenmek üzere swap out edilir.
![Page 52: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/52.jpg)
52
Working Set Listesi
Proses daima boş bir working set ile başlar. Daha sonra Working sette olmayan bir sayfaya referans ettiğinde page fault lara maruz kalır.
Process “WorkingSet”
newer pages older pages
![Page 53: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/53.jpg)
53
Sayfalama İsteği Özet Sayfa değişim politikaları:
FIFO MIN LRU
Clock Algortihm: LRU yaklaşıklığı Tüm sayfaları dairesel bir listede düzenler Sayfaları tarar, Bir çevrimde sayfa “not in use” ise yer değiştirilebilir.
N. Şans algoritması: LRU yaklaşıklığı Yer değiştirmeden önce, sayfalar arasında saat üzerinde birden
çok çevrim gerçekleştirilir. Second chance Alg: LRU yaklaşıklığı Working Set
Proses tarafından erişilen güncel sayfaların kümesi Thrashing
![Page 54: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/54.jpg)
54
Sanal AdresFiziksel Adres
page table girişleri yardımı ile eşleştirme
sanal sayfalar ve fiziksel bellek arasında dolaylı ilişki
Virtualpages
Physical memory
Page tableentries
10 10 12
2231 21 11 012
Page directoryindex
Page tableindex
Byte index
x86:
user
system
user
system
![Page 55: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/55.jpg)
55
Shared and Private Pages
00000000
7FFFFFFF
C0000000
C1000000
80000000
FFFFFFFF
Paylaşım için, birden çok prosesin PTE leri aynı fiziksel sayfalara işaret eder.
Process A Process B
PhysicalMemory
![Page 56: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/56.jpg)
56
2 GB2 GBUserUser
process process spacespace
2 GB2 GBUserUser
process process spacespace
2 GB2 GBSystemSystemSpaceSpace
2 GB2 GBSystemSystemSpaceSpace
32-bit x86 Address Space
3 GB3 GBUserUser
process process spacespace
3 GB3 GBUserUser
process process spacespace
1 GB1 GBSystem SpaceSystem Space
1 GB1 GBSystem SpaceSystem Space
Default 3 GB user space
32-bits = 4 GB
![Page 57: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/57.jpg)
57
8192 GB8192 GB(8 TB)(8 TB)UserUser
process process spacespace
8192 GB8192 GB(8 TB)(8 TB)UserUser
process process spacespace
6657 GB6657 GBSystemSystemSpaceSpace
6657 GB6657 GBSystemSystemSpaceSpace
64-bit Address Spaces
7152 GB7152 GB(7 TB)(7 TB)UserUser
process process spacespace
7152 GB7152 GB(7 TB)(7 TB)UserUser
process process spacespace
6144 GB6144 GBSystemSystemSpaceSpace
6144 GB6144 GBSystemSystemSpaceSpace
x64 Itanium
64-bits = 17,179,869,184 GB x64 today supports 48 bits virtual = 262,144 GB IA-64 today support 50 bits virtual = 1,048,576 GB
![Page 58: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/58.jpg)
58
CodeCode: EXE/DLLs: EXE/DLLsDataData: EXE/DLL : EXE/DLL
static storage, per-static storage, per-thread user mode thread user mode
stacks, process stacks, process heaps, etc.heaps, etc.
CodeCode: EXE/DLLs: EXE/DLLsDataData: EXE/DLL : EXE/DLL
static storage, per-static storage, per-thread user mode thread user mode
stacks, process stacks, process heaps, etc.heaps, etc.
00000000
7FFFFFFF
Code:Code: NTOSKRNL, HAL, NTOSKRNL, HAL, driversdriversData:Data: kernel stacks, kernel stacks,
File system cacheFile system cacheNon-paged pool,Non-paged pool,Paged poolPaged pool
Code:Code: NTOSKRNL, HAL, NTOSKRNL, HAL, driversdriversData:Data: kernel stacks, kernel stacks,
File system cacheFile system cacheNon-paged pool,Non-paged pool,Paged poolPaged pool
FFFFFFFF
80000000
Process page tables,Process page tables,hyperspacehyperspace
C0000000
32-bit x86 Virtual Address Space
2 GB per-process Bir prosesin, diğer prosesler
tarafından direk olarak erişilemeyen adres alanı
2 GB system-wide İşletim sistemi buraya
yüklenir, ve her prosesin adres alanında görünür.
Unique per process,
accessible in user or kernel
mode
System wide,accessible
only in kernel mode
Per process, accessible only
in kernel mode
![Page 59: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/59.jpg)
59
User mode space User mode space per processper process
User mode space User mode space per processper process
00000000 00000000
E0000000 00000000
FFFFFF00 00000000FFFFFFFF FFFFFFFF System space page System space page
tablestables
System space page System space page tablestables
64-bit ia64 (Itanium) Virtual Address Space
64 bits = 2^64 = 17 billion GB (16 exabytes) total
Diagram NOT to scale! 7152 GB default per-process Pages are 8 Kbytes All pointers are now 64 bits
wide
6FC 00000000
Kernel modeKernel modeper processper process
Kernel modeKernel modeper processper process
1FFFFF00 00000000
Process Process page tablespage tables
Process Process page tablespage tables
20000000 00000000
Session spaceSession spaceSession spaceSession space
Session spaceSession spacepage tablespage tables
Session spaceSession spacepage tablespage tables
System spaceSystem spaceSystem spaceSystem space
3FFFFF00 00000000
E0000600 00000000
![Page 60: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/60.jpg)
60
x86 Virtual Address Translation
Page tableselector
Page tableselector
Page tableentry selector
Page tableentry selector Byte within pageByte within page
index
Page Directory(one per process, 1024 entries)
index
Page Tables(up to 512 per process,
plus up to 512 system-wide)
physicalpage number(“page framenumber” or
“PFN”)
Physical Pages(up to 2^20)
1
CR3CR3
physicaladdress
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
PFN 0
31 0
![Page 61: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/61.jpg)
61
x64 Virtual Address Translation
Page tableselector
Page tableselector
Page tableentry selector
Page tableentry selector
Page MapLevel 4
PageTables
Physical Pages(up to 2^40)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
PFN 0
Byte within pageByte within pagePage dirpointer
Page dirpointer
Page mapLevel 4
Page mapLevel 4
PageDirectories
PageDirectoryPointers
CR3CR3
48 0
![Page 62: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/62.jpg)
62
Byte within pageByte within pageVirtual page numberVirtual page number
Virtual Address Translation
Her valid virtual address fiziksel bir adrese dönüştürülür.
Physical page numberPhysical page number Byte within pageByte within page
PageDirectory
PageDirectory
PageTables
PageTables
virtual address
physical address
TranslationLookaside
Buffer
TranslationLookaside
Buffer
a cache of recently-used page table entries
Address translation (hardware)Address translation (hardware)
if pagenot valid...
page fault(exception,handled bysoftware)
![Page 63: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/63.jpg)
63
Mapping Process vs. System-Space Addresses
Page directory nin üst yarısı her proses için aynı girişleri kapsar. (bazı küçük değişiklikler olabilir), Bu girişler system-wide page table lara işaret eder.Page Directories
(Her proses için bir tane)Her prosese ait sayfa
tablosu kümeleri (up to 512
per process)
System-wide page tables(up to 512 persystem)
![Page 64: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/64.jpg)
64
Page Directory ve Page Table Girişleri
Rasgele seçilmiş bir sanal adres için ekran görüntüsü
KDx86> !pte fea80000FEA80000 - PDE at C0300FE8 PTE at C03FAA00 contains 0040C063 contains 0002D063 pfn 0040C DA--KWV pfn 0002D DA--KWV
KDx86> !pte 5000000050000 - PDE at C0300000 PTE at C0000140 contains 002AF067 contains 0011A080 pfn 002AF DA--UWV not valid PageFile 0 Offset 11a Protect: 4
1
32
98764 5
A
virtual address of PD Entry or PT Entry
contents of PDE or PTE
interpreted contents
Page Frame Number (== physical page number) of Page Table
Page Frame Number (== physical page number) for valid page
D = Dirty (modified since made valid)
A = Accessed (recently)
KW = Kernel mode writable
V = Valid bit
Where pager can find contents of an invalid page
1
32
4
5
6
78
9
A
![Page 65: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/65.jpg)
65
Translating a virtual address
1. Bellek yönetimi, Page directory’ yi current proses için tarar. (cr3 register on Intel)
2. Page directory index’i istenen page table’a işaret eder.
3. Page table index’i istenen sanal sayfaya işaret eder.
4. Eğer sayfa valid ise, PTE(page table entry) sanal sayfanın fiziksel adresini içerir. (PFN – page frame number) of the virtual page• Memory yönetimindeki ”fault handler” invalid sayfaları
yakalar ve onları valid yapmaya çalışır.5. PTE valid sayfaya işaret ettiği zaman, byte index’i
istenen verinin adresini göstermek üzere kullanılır.
![Page 66: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/66.jpg)
66
Page directories & Page tables Her proses, tek bir page directory ye sahiptir. (phys. addr. in
KPROCESS block, at 0xC0300000, in cr3 (x86)) cr3 her context switches’de yeniden yüklenir. Page directory page directory girişlerinden oluşmaktadır.
(PDEs) Bu girişler, bu proses için sayfa tablolarının durum/yer bilgisini tanımlar.
Sayfa tabloları istek üzerine yaratılır. x86: 1024 page tables describe 4GB
Her proses özel page table kümelerine sahiptir. Sistem bir tane page tables kümesine sahiptir.
System PTEs sınırlı kaynaktır: boot zamanında işlem görür.
![Page 67: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/67.jpg)
67
System and process-private page tables
Proses yaratılmasında, system alanı page directory’si, girişleri var olan sistem page table larına işaret ederler.
Proseslerin tümü aynı sistem alanı görünümüne sahip değildir. (Yeni sayfa tablolarının yerleşimlerinden sonra)
PTE 0 PDE 0
PDE 511
PDE n Sys PTE 0
Sys PTE n
PTE 0PDE 0
PDE 511
PDE nProcess 1page tables
Systempage tables
Process 1page directory
Process 2page directory
private
PDE 512PDE 512
Process 2page tables
![Page 68: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/68.jpg)
68
Page Table Entries Page tables Page Table Entries den oluşan bir dizidir.
(PTEs) Valid PTE’ ler iki alana sahiptir:
Page Frame Number (PFN) Sayfanın Durumunu ve korumasını bildiren bayraklar
Page frame number VU P Cw Gi L D A Cd Wt O W
Res (writable on MP Systems)ResResGlobalRes (large page if PDE)DirtyAccessedCache disabledWrite throughOwnerWrite (writable on MP Systems)
valid31 12 0
![Page 69: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/69.jpg)
69
PTE Status and Protection Bits (Intel x86 only)
Name of Bit Meaning on x86
Accessed Page has been read
Cache disabled
Disables caching for that page
Dirty Page has been written to
Global Translation applies to all processes
Large page Indicates that PDE maps a 4MB page (used to map kernel)
Owner Indicates whether user-mode code can access the page of whether the page is limited to kernel mode access
Valid Indicates whether translation maps to page in phys. Mem.
Write through Disables caching of writes; immediate flush to disk
Write Uniproc: Indicates whether page is read/write or read-only;Multiproc: ind. whether page is writeable/write bit in res. bit
![Page 70: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/70.jpg)
70
TLB (Özet)
Adres dönüşümü iki şeye ihtiyaç duyar: Page directory deki doğru tabloyu bulmak Page table daki doğru girişi bulmak
CPU lar adres dönüşümünü cacheler. Erişilmiş bellek dizisi: translation look-aside buffer (TLB) TLB: daha güncel kullanılmış sayfaların sanal-fiziksel
adres dönüşümü için
Virtual page #: 5Virtual page #: 17
Virtual page #: 64
Virtual page #: 17
Virtual page #: 7
Virtual page #: 65
Page frame 290
Invalid
Page frame 1004
Invalid
Page frame 801
Eş zamanlı okuma ve karşılaştırma
![Page 71: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/71.jpg)
71
Page Fault Handling (Win) invalid sayfaya referans page fault
olarak adlandırılır. “Kernel trap handler” dispatches:
Memory manager fault handler (MmAccessFault) diye adlandırılır.
Hata ya sebep olan threadin içeriği içinde çalışır.
Hatayı çözmeye çalışır yada exception üretir.
![Page 72: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/72.jpg)
72
Invalid PTEs and their structure (Win) Page file: desired page resides in paging file
Page file offset ProtectionPageFile No 0
TransitionPrototypeValid31 12 11 10 9 5 4 1 0
![Page 73: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/73.jpg)
73
Invalid PTEs and their structure (contd.)
Transition: sayfa bellekte standby, modified, yada modified-no-write listede mi? Sayfa listeden çıkarılır working set e eklenir
Page Frame Number Protection1
TransitionPrototypeProtectionCache disableWrite throughOwnerWriteValid
31 12 11 10 9 5 4 1 0
1 0
23
• PTE 0 ise ya da page table henüz kurulmamış ise- Sanal adreslerin reserved olup olmadığını kontrol için sanal
adres alanlarını test et (VADs)- Yeni commit edilmiş alan için page table ları oluştur.
![Page 74: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/74.jpg)
74
Working Set Replacement
Working set maximuma eriştiğinde (or working set trim occurs) bazı sayfalar yerlerini yeni sayfalara bırakmalılar.
Local page replacement policy uygulanır Page replacement algoritması LRU dur(pages are aged) New VirtualAlloc flag in XP/Server 2003: MEM_WRITE_WATCH
PerfMonProcess “WorkingSet”
to standby or modified
page list
![Page 75: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/75.jpg)
75
Working Set System Services
System call below can adjust min/max Limits are “soft” (many processes larger than max) Memory Manager decides when to grow/shink working
sets New system call in Server 2003
(SetProcessWorkingSetSizeEx) allows setting hard min/max
Windows API:SetProcessWorkingSetSize( HANDLE hProcess, DWORD dwMinimumWorkingSetSize, DWORD dwMaximumWorkingSetSize)
![Page 76: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/76.jpg)
76
Locking Pages
Sayfalar working set içinde kilitlenebilir Bu şekilde prosesteki herhangi bir tred işletilirken sayfaların
kesinlikle fiziksel bellekte yer almaları sağlanır.(resident)Windows API:status = VirtualLock(baseAddress, size);status = VirtualUnlock(baseAddress, size);
Kilitlenebilir sayfalar Max working set boyutunun bir bölümüdür.
Changed by SetProcessWorkingSetSize Sayfalar fiziksel bellekte sadece kernel mod kod ile
kilitlenebilir. Bu durumda bu sayfalar “outswapping” durumundan muaf
olurlarMmProbeAndLockPages
![Page 77: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/77.jpg)
77
System Working Set
Windows un pageable system-space code ve data sı “system working set” de yer alır.
4 bileşenden oluşur: Paged pool Pageable code and data in the exec Pageable code and data in kernel-mode
drivers, Win32K.Sys, graphics drivers, etc. Global file system data cache
![Page 78: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/78.jpg)
78
80000000System code (NTOSKRNL, HAL, bootdrivers); initial nonpaged pool
A0000000 Win32k.sys *8MB)
A0800000 Session Working Set Lists
x86
Mapped Views for Session
Paged Pool for Session
A0C00000
A2000000
Example:Session Working Set
New memory management object to support Terminal Services in Windows
Session = an interactive user Session working set = the memory used by a session
Instance of WinLogon and Win32 subsystem process
WIN32K.SYS remapped for each unique session
Win32 subsystem objects Win32 subsystem paged pool
Process working sets page within session working set
Revised system space layout
![Page 79: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/79.jpg)
79
Managing Physical Memory Sistem unassigned fiziksel sayfaları şu
listelerden birinde saklar Free page list Modified page list (güncellenmiş) Standby page list (güncellenmemiş) Zero page list (0 sayfalama isteği) Bad page list – sistem startup ta bellek testini
geçemeyen sayfalar Bu listeler PFN database deki girişler ile
düzenlenir. FIFO listesi gibi düzenlenir.
![Page 80: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/80.jpg)
80
Paging Dynamics Working set e yerleştirilen yeni sayfalar
free ya da zero page listin başından seçilir. Working setten sayfa değişim
algoritmasına göre çıkarılan sayfalar ise en sonuna gider: The modified page list (eğer working sette
oldukları süre içinde modify edilmişlerse) The standby page list (eğer modified
edilmemişlerse) Karar page table entry deki “D” (dirty = modified)
bitine bakarak verilir Sayfalar diske yazıldıktan sonra dirty listten clean
liste alınırlar.
![Page 81: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/81.jpg)
81
Standby and Modified Page Lists
Modified pages modified (dirty) liste yazılır. Bu sayfaların diske yazılmadan bellekten
alınmalarını engeller Unmodified pages standby (clean) liste yazılır. Bu listeler, “yeniden ihtiyaç duyulabilecek olan
sayfalar” a ait bir system-wide cache kurarlar. standby and modified page listedeki sayfalar
proseste yeniden page fault hatasına sebep olabilirler.
Bunlar page faultlar olarak sayılırlar,page reads olarak değil
![Page 82: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/82.jpg)
82
Free and Zero Page Lists Free Page List
Page reads için kullanılır Process exit olduğunda modified pages ler listeye yazılır Yüklü işletim sistemlerinde, bu liste genelde boştur
Zero Page List Zero thread windowsun en düşük öncelikli tredidir. (priority
0) Görevi dirty page leri sıfırlamaktır, windows sıfırlanmış sayfalara ihtiyaç duyar ve bunları elinde bulundurur. Güvenlik açısından allocate edilmiş bir belleğin dirty page barındırmamasını sağlar.
Free list 8 yada daha fazla girişe sahip olduğunda bu tred signal edilir.
MMU önce free liste gider, bu liste boş ise zero liste gider, bu buş ise stand by liste gider.
![Page 83: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/83.jpg)
83
Paging Dynamics
StandbyStandbyPagePageListList
ZeroZeroPagePageListList
FreeFreePagePageListList
ProcessProcessWorkingWorking
SetsSets
page read from page read from disk or kernel disk or kernel allocationsallocations
demand zero demand zero page faultspage faults
working set working set replacementreplacement
ModifiedModifiedPagePageListList
modifiedmodifiedpagepagewriterwriter
zerozeropagepage
threadthread
““soft”soft”pagepagefaultsfaults
BadBadPagePageListList
Private pages Private pages at process exitat process exit
![Page 84: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/84.jpg)
84
Process 3Process 3
Process 2Process 2
Process 1Process 1
Working Sets in Memory
00000000
7FFFFFFF
80000000
FFFFFFFF
Pages in Physical Memory
F
F
FF
M
M
M
M
M
S SS
S
Proses page fault a maruz kalırsa, sayfalar free, modified, yada standby listesinden çıkarılır ve prosesin working setinin bir parçası yapılır.
Paylaşılmış bir sayfa birden çok prosesin working setinde resident olabilir.
F
FF
F
F
FF
F
3
3
3
1
2
12
2
1
![Page 85: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/85.jpg)
85
Page Frame Number-Database
Her fiziksel sayfa için bir giriş (24 bytes) Her sayfanın fiziksel bellekteki durumunu (state) tanımlar
active/valid sayfalar için girişler şunları kapsar: Original PTE value Original PTE virtual address Working set indexi
Diğer sayfalar için girişler şunlarda link edilmiştir: Free, standby, modified, zeroed, bad lists
Share count (active/valid pages): Reference count:
Reference count 1->0: page free, standby yada modified listesine eklendi
![Page 86: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/86.jpg)
86
PFDStatus Description
Active/valid
Page is part of working set (sys/proc), valid PTE points to it
Transition Page not owned by a working set, not on any paging listI/O is in progress on this page
Standby Page belonged to a working set but was removed; not modified
Modified Removed from working set, modified, not yet written to disk
Modified no write
Modified page, will not be touched by modified page write, used by NTFS for pages containing log entries (explicit flushing)
Free Page is free but has dirty data in it – cannot be given to user process – C2 security requirement
Zeroed Page is free and has been initialized by zero page thread
Bad Page has generated parity or other hardware errors
![Page 87: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/87.jpg)
87
Notepad Word Explorer System Available
Avail. RAM Optimizer
SystemExplorerWordNotepad
Available
Before:
During:
After:
See Mark’s article on this topic athttp://www.winnetmag.com/Windows/Article/ArticleID/41095/41095.html
![Page 88: BÖLÜM 10](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081420/5681593b550346895dc6782b/html5/thumbnails/88.jpg)
88
Increased Limits in 64-bit Windows
Itanium x64 x86
User Address Space 7152 GB 8192 GB 2-3 GBPage file limit 16 TB 16 TB 4095 MB
PAE: 16 TBMax page file space 256 TB 256 TB ~64 GBSystem PTE Space 128 GB 128 GB
1.2 GBSystem Cache 1 TB 1 TB 960 MBPaged pool 128 GB 128 GB
470-650 MBNon-paged pool 128 GB 128 GB
256 MB