Bài giảng Hệ điều hành: Chương 8 - ThS. Hà Lê Hoài Thương

Bài giảng Hệ điều hành: Chương 8 Bộ nhớ ảo nhằm trình bày về tổng quan bộ nhớ ảo, cài đặt bộ nhớ ảo: Demand Segmentation, Page Replacement, vấn đề cấp phát Frames, vấn đề Thrashing, bộ nhớ ảo là một kỹ thuật cho phép xử lý tiến trình không được nạp toàn bộ vào bộ nhớ vật lý.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hệ điều hành: Chương 8 - ThS. Hà Lê Hoài Thương Chöông 8 Boä Nhôù AÛo Noäi dung trình baøy  Toång quan veà boä nhôù aûo  Caøi ñaët boä nhôù aûo : demand paging  Caøi ñaët boä nhôù aûo : Page Replacement – Caùc giaûi thuaät thay trang (Page Replacement Algorithms)  Vaán ñeà caáp phaùt Frames  Vaán ñeà Thrashing  Caøi ñaët boä boä nhôù aûo : Demand Segmentation Khoa KTMT 2 1. Toång quan boä nhôù aûo  Nhaän xeùt: khoâng phaûi taát caû caùc phaàn cuûa moät process caàn thieát phaûi ñöôïc naïp vaøo boä nhôù chính taïi cuøng moät thôøi ñieåm „ Ví duï – Ñoaïn maõ ñieàu khieån caùc loãi hieám khi xaûy ra – Caùc arrays, list, tables ñöôïc caáp phaùt boä nhôù (caáp phaùt tónh) nhieàu hôn yeâu caàu thöïc söï – Moät soá tính naêng ít khi ñöôïc duøng cuûa moät chöông trình – Caû chöông trình thì cuõng coù ñoaïn code chöa caàn duøng  Boä nhôù aûo (virtual memory): Boä nhôù aûo laø moät kyõ thuaät cho pheùp xöû lyù moät tieán trình khoâng ñöôïc naïp toaøn boä vaøo boä nhôù vaät lyù Khoa KTMT 3 1. Boä nhôù aûo (tt) Öu ñieåm cuûa boä nhôù aûo – Soá löôïng process trong boä nhôù nhieàu hôn – Moät process coù theå thöïc thi ngay caû khi kích thöôùc cuûa noù lôùn hôn boä nhôù thöïc – Giaûm nheï coâng vieäc cuûa laäp trình vieân  Khoâng gian traùo ñoåi giöõa boä nhôù chính vaø boä nhôù phuï(swap space). „ Ví duï: – swap partition trong Linux – file pagefile.sys trong Windows Khoa KTMT 4 2. Caøi ñaët boä nhôù aûo  Coù hai kyõ thuaät: – Phaân trang theo yeâu caàu (Demand Paging) – Phaân ñoaïn theo yeâu caàu (Segmentation Paging)  Phaàn cöùng memory management phaûi hoã trôï paging vaø/hoaëc segmentation  OS phaûi quaûn lyù söï di chuyeån cuûa trang/ñoaïn giöõa boä nhôù chính vaø boä nhôù thöù caáp  Trong chöông naøy, – Chæ quan taâm ñeán paging – Phaàn cöùng hoã trôï hieän thöïc boä nhôù aûo – Caùc giaûi thuaät cuûa heä ñieàu haønh Khoa KTMT 5 2.1.Phaân trang theo yeâu caàu demand paging „ Demand paging: caùc trang cuûa quaù trình chæ ñöôïc naïp vaøo boä nhôù chính khi ñöôïc yeâu caàu.  Khi coù moät tham chieáu ñeán moät trang maø khoâng coù trong boä nhôù chính (valid bit) thì phaàn cöùng seõ gaây ra moät ngaét (goïi laø page-fault trap) kích khôûi page-fault service routine (PFSR) cuûa heä ñieàu haønh.  PFSR: 1. Chuyeån process veà traïng thaùi blocked 2. Phaùt ra moät yeâu caàu ñoïc ñóa ñeå naïp trang ñöôïc tham chieáu vaøo moät frame troáng; trong khi ñôïi I/O, moät process khaùc ñöôïc caáp CPU ñeå thöïc thi 3. Sau khi I/O hoaøn taát, ñóa gaây ra moät ngaét ñeán heä ñieàu haønh; PFSR caäp nhaät page table vaø chuyeån process veà traïng thaùi ready. Khoa KTMT 6 2.2. Loãi trang vaø caùc böôùc xöû lyù Khoa KTMT 7 2.3. Thay theá trang nhôù  Böôùc 2 cuûa PFSR giaû söû phaûi thay trang vì khoâng tìm ñöôïc frame troáng, PFSR ñöôïc boå sung nhö sau 1. Xaùc ñònh vò trí treân ñóa cuûa trang ñang caàn 2. Tìm moät frame troáng: a. Neáu coù frame troáng thì duøng noù b. Neáu khoâng coù frame troáng thì duøng moät giaûi thuaät thay trang ñeå choïn moät trang hy sinh (victim page) c. Ghi victim page leân ñóa; caäp nhaät page table vaø frame table töông öùng 3. Ñoïc trang ñang caàn vaøo frame troáng (ñaõ coù ñöôïc töø böôùc 2); caäp nhaät page table vaø frame table töông öùng. Khoa KTMT 8 2.3. Thay theá trang nhôù (tt) Khoa KTMT 9 2.4. Caùc thuaät toaùn thay theá trang „ Hai vaán ñeà chuû yeáu:  Ví duï  Frame-allocation algorithm „ Thöù töï tham chieáu caùc ñòa chæ – Caáp phaùt cho process bao nhôù, vôùi page size = 100: nhieâu frame cuûa boä nhôù thöïc? „ 0100, 0432, 0101, 0612, 0102, 0103, 0104, 0101, 0611, 0102, 0103, 0104, 0101, 0610, 0102,  Page-replacement algorithm 0103, 0104, 0101, 0609, 0102, – Choïn frame cuûa process seõ 0105 ñöôïc thay theá trang nhôù caùc trang nhôù sau ñöôïc tham – Muïc tieâu: soá löôïng page-fault chieáu laàn löôït = chuoãi tham nhoû nhaát chieáu boä nhôù (trang nhôù) – Ñöôïc ñaùnh giaù baèng caùch thöïc thi giaûi thuaät ñoái vôùi moät chuoãi „ 1, 4, 1, 6, 1, tham chieáu boä nhôù (memory „ 1, 1, 1, 6, 1, reference string) vaø xaùc ñònh „ 1, 1, 1, 6, 1, soá laàn xaûy ra page fault „ 1, 1, 1, 6, 1, „ 1 Khoa KTMT 10 a) Giaûi thuaät thay trang FIFO  Caùc döõ lieäu caàn bieát ban ñaàu: – Soá khung trang – Tình traïng ban ñaàu – Chuoãi tham chieáu – Trang nhớ cũ nhất sẽ được thay thế Khoa KTMT 11 Nghòch lyù Belady Khoa KTMT 12 Nghòch lyù Belady Baát thöôøng (anomaly) Belady: soá page fault taêng maë ...