Lageradministration Intel Pentium og Unix/Linux

Transkript

1 Lageradministration Intel Pentium og Unix/Linux 1

2 Lageradministration Multiprogrammering Håndtering af flere procesbilleder i lageret Virtuelt lager og swapping Gennemsigtig udnyttelse af disk som udvidelse af lageret Segmentering Programbestemt opdeling af lageret i områder... samspil mellem hardware (MMU) og software (OS)... 2

3 Intel Pentium Hver proces der afvikles har adgang til... Segmenter 16K segmenter, hver på op til 4GB (1G 32-bit ord)... skal placeres i 4 GB (virtuelt) lager... Paging 4 GB virtuelt lager opdelt i 4 KB sider... altså opdeling af 32-bit adresserum i 2 20 sider af 2 12 byte... 3

4 Segment descriptors LDT - Local Descriptor Table Lokal tabel for hver proces, 8K indgange... lagrer processens segment-descriptors... GDT - Global Descriptor Table Global tabel delt mellem alle processer, 8K indgange... lagrer fælles OS segments-descriptors... 4

5 Aflæsning af segment-descriptor Indlæs segment-selector i et af seks 16-bit segment-register Segment-descriptor indlæses fra LDT/GDT til 64-bit register s 5

6 Oversættelse af segment-adresse Fra adresse (segment-selector, offset) til lineær adresse... check om Base+Offset overskrider Limit hvis ingen paging, så er lineær adresse den fysiske adresse... 6

7 Two-Level Paging 4GB opdeles i 2 10 page tables, som hver har KB pages Hver proces har eget page directory der udpeges af register... pagetabeller i lager, men har TLB... 7

8 UNIX's lagermodel Adresserummet for en proces opdeles i... Text segment Programkode, maskinkode Data segment Initialiseret og ikke-initialiseret data Stack segment Kommandolinie-argumenter og environment... simpel lagermodel, uændret i 30 år... 8

9 Udnyttelse af fysisk lager Dynamisk placering af procesbilleder med delte områder... s = brk(addr) 9

10 Memory-mapped files Læse og skrive filer via det virtuelle adresserum... a = mmap(addr, len, prot, flags, fd, offset) a = unmap(addr, len) 10

11 Proces-strukturer i Linux 1 GB til OS, 3 GB til bruger... Virtuelt lager Beskrives af en eller flere vm_area_struct Sorteret efter startadresse i kædet liste eller søgetræ... 11

12 /* * This struct defines a memory VMM memory area. There is one of these * per VM-area/task. A VM area is any part of the process virtual memory * space that has a special rule for the page-fault handlers (ie a shared * library, the executable area etc). */ struct vm_area_struct { struct mm_struct * vm_mm; /* VM area parameters */ unsigned long vm_start; unsigned long vm_end; }; /* linked list of VM areas per task, sorted by address */ struct vm_area_struct *vm_next; pgprot_t vm_page_prot; unsigned short vm_flags; include/linux/mm.h /* AVL tree of VM areas per task, sorted by address */ short vm_avl_height; struct vm_area_struct * vm_avl_left; struct vm_area_struct * vm_avl_right; /* For areas with inode, the list inode->i_mmap, for shm areas, * the list of attaches, otherwise unused. */ struct vm_area_struct *vm_next_share; struct vm_area_struct **vm_pprev_share; struct vm_operations_struct * vm_ops; unsigned long vm_offset; struct file * vm_file; unsigned long vm_pte; /* shared mem */ 12

13 Paging i Linux... hver proces afbilder dets virtuelle adresserum i ind lageret... 13

14 Three-Level Paging Tabelstørrelser afhænger af maskinarkitektur... på Pentium opdeles 4GB i 1M sider af 4 KB... Global: 1024 indgange, Middle: 1 indgang, Page: 1024 indgange 14

15 Page replacement i Linux kswapd daemon sørger for et antal tomme page frames... tag sider fra paging cache, shared pages, user pages,... find proces med flest sider i lager scan processens sider, start fra sidste stop hvis reference-bit er 1, så sæt den til 0 og fortsæt stop ved side hvor reference-bit er 0 Sider skrives til paging partition (eller fil) via paging cache... opret side hvis nødvendigt... 15

16 Opsummering: Lageradm. i UNIX Multiprogrammering Håndtering af flere procesbilleder i lageret Virtuelt lager og swapping Gennemsigtig udnyttelse af disk som udvidelse af lageret UNIX giver ikke adgang til segmentering se i koden /usr/src/linux/mm/ og kig i The Linux Kernel... 16