Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 133
Текст из файла (страница 133)
Такую модель легко реализовать практически на любой машине. Она используется в операционной системе Бо1анз. Адрес ОхЕЕЕЕЕЕЕЕ Рис. 6.26. Адресное пространство одного процесса в ОЫ1Х Более того, если машина поддерживает страничную память, то все адресное пространство может быть разбито на страницы совершенно прозрачно для пользовательских программ.
Им будет известно только то, что размер программы может превышать размер физической памяти машины. Те системы СХ1Х, которые не поддерживают страничную организацию памяти, обычно подкачивают целые процессы между памятью и диском, чтобы параллельно могло выполняться произвольное число процессов. Данное ранее описание системы \ЛЧ1Х (виртуальная память с подкачкой страниц по требованию) в целом соответствует версии Ветке!еу 1Л~ПХ, однако версии Яузутет Ъ' и Яо!анз имеют некоторые особенности, позволяющие пользователям управлять виртуальной памятью.
Самой важной является способность процесса отображать файл или часть файла на часть адресного пространства процесса. Например, если файл размером 12 Кбайт отображается на виртуальный адрес 144К, то в ячейке с адресом 144К будет находиться первое слово этого файла. Таким образом, можно выполнять ввод-вывод файла без системных вызовов.
Поскольку размер некоторых файлов превышает размер виртуального адресного пространства, можно отображать не весь файл, а только его часть. Для отображения сначала нужно открыть файл и получить дескриптор файла Е4 (81е дезсг1ргог). Дескриптор используется для идентификации отображаемого файла. Затем процесс совершает вызов раааг = ееар1и гтца1 ааагеаа.
1елрта. ргстест1оп, т1ара. та, т~1е оттает) Этот вызов отображает 1епдсп байт, начиная со смещения П1е оЕЕзе~ в файле, на виртуальное адресное пространство, начиная с адреса чагЫца1 аоогеза. Параметр Е1 ада требует, чтобы система выбрала виртуальный адрес, который затем Примеры операционных систем 529 возвращается в параметре раоог. Отображаемая область должна быть выровнена в границах страницы и содержать целое число страниц.
Параметр рго~ес11оп определяет уровень защиты, включая возможность чтения, записи и выполнения (в любой комбинации). Отображение можно в дальнейшем удалить с помощью команды опяар. Несколько процессов могут одновременно выполнять отображение одного и того же файла. Есть два варианта разделения. В первом варианте общими являются все страницы, поэтому записи, сделанные одним процессом, доступны всем другим процессам. Эта возможность обеспечивает высокоскоростное взаимодействие между процессам. Во втором варианте страницы остаются общими для всех процессов до тех пор, пока ни один нз процессов их не меняет.
Как только какой-нибудь процесс попытается произвести запись в страницу, он получит ошибку зашиты, в результате которой операционная система предоставит ему собственную копию этой страницы для записи. Такая схема, которая называется копированием при записи (сору оп чтйе), используется в том случае, когда для каждого из нескольких процессов нужно создать иллюзию, что только он выполняет отображение файла. Виртуальная память И!лбова ХР В Ъ'1пдотчз ХР каждый пользовательский процесс имеет собственное виртуальное адресное пространство. Длина виртуального адреса составляет 32 бита, поэтому у каждого процесса есть 4 Гбайт виртуального адресного пространства. Нижние 2 Гбайт предназначены для кода и данных процесса; верхние 2 Гбайт обеспечивают доступ (ограниченный) к памяти ядра. Исключение составляют серверные версии тт'1поои з ХР, в которых разделение памяти может быть другим (3 Гбайт пользователю и 1 Гбайт ядру). Виртуальное адресное пространство с подкачкой страниц по требованию содержит страницы фиксированного размера (4 Кбайт на машине Реванш 4).
Каждая виртуальная страница может находиться в одном из трех состояний: свободна ((гее), зарезервирована (гезегчец) или выделена (сошш1ггед). Свободная страница в текущий момент не используется, и обращение к ней вызывает ошибку отсутствия страницы. Когда процесс начинается, все его страницы находятся в свободном состоянии до тех пор, пока программа и начальные данные не будут отображены на свое адресное пространство. Если код или данные отображены в страницу, то такая страница является выделенной. Обрагцение к выделенной странице будет успешным, если страница находится в основной памяти. Если страница отсутствует в основной памяти, произойдет ошибка, и операционной системе придется вызывать нужную страницу с диска. Виртуальная страница может находиться и в зарезервированном состоянии.
Это значит, что страница остается недоступной для отображения до тех пор, пока резервирование не будет отменено. Помимо атрибутов состояния, страницы имеют и другие атрибуты (например, указывающие на возможность чтения, записи и выполнения). Верхние 64 Кбайт и нижние 64 Кбайт памяти всегда свободны, чтобы можно было отыскивать ошибки указателей (неинициализированные указатели часто равны 0 или — 1).
530 Глава 6. Уровень операционной системы Каждая выделенная страница имеет теневую страницу на диске, где она хранится, когда ее нет в основной памяти. Свободные и зарезервированные страницы не имеют теневых страниц, поэтому обращения к ним вызывают ошибки отсутствия страницы (система не может вызвать страницу с диска, если этой страницы нет на диске).
Теневые страницы на диске сгруппированы в один или несколько страничных файлов. Операционная система следит, на какую часть какого страничного файла отображается каждая виртуальная страница. Файлы с текстами программ имеют теневые страницы; для страниц данных используются специальные страничные файлы. %1г1пдотгз ХР, как и Яузтет М, позволяет отображать файлы прямо на области виртуального адресного пространства. Если файл отображен на адресное пространство, его можно считывать или записывать путем обычных обращений к памяти. Отображаемые на память файлы реализуются так же, как другие выделенные страницы, только теневые страницы могут находиться в файле на диске, а не в страничном файле.
В результате, когда файл отображается, версия в памяти может не совпадать с версией на диске (из-за последних записей в виртуальное адресное пространство). Однако когда отображение файла удаляется, версия на диске обновляется. %'1пг)окз ХР позволяет двум и более процессам одновременно отобразить один и тот же файл, возможно, на разные виртуальные адреса. Путем считывания слов из памяти и записи слов в память процессы могут взаимодействовать друг с другом и передавать данные в обоих направлениях с достаточно высокой скоростью, поскольку никакого копирования не требуется. Разные процессы могут обладать разными разрешениями на доступ. Все процессы, работающие с отображенным файлом, разделяют одни и те же страницы, поэтому изменения, произведенные одним из процессов, видны всем остальным процессам, даже если файл на диске еще не обновлен.
ЪУ)п32 АР1 содержит ряд функций, которые позволяют процессу непосредственно управлять виртуальной памятью. Самые важные из этих функций перечислены в табл. 6.4. Все они выполняются в области, состоящей либо из одной страницы, либо из двух или более страниц, последовательно расположенных в виртуальном адресном пространстве. Первые четыре функции очевидны. Следующие две функции позволяют процессу делать резидентной область памяти размером до 30 страниц и отменять это действие. Это качество может понадобиться программам, работающим в режиме реального времени.
Операционная система устанавливает определенный предел, чтобы процессы не становились слишком «прожорливыми». В системе ЪЪ'1пдоч з ХР также имеются функции АР1 (они не указаны в табл. 6.4), которые позволяют процессу получать доступ к виртуальной памяти другого процесса.
Последние 4 функции АР1 предназначены для управления отображаемыми на память файлами. Чтобы отобразить файл, сначала нужно создать объект отображения файла с помощью функции СгеаСеГПеМарр1пд. Эта функция возвращает описатель объекта отображения файла и иногда еще и вводит в файловую систему имя для этого объекта, чтобы другой процесс мог его использовать.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
