Por dentro do Windows: Gerenciamento de Memória

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1 Por dentro do Windows: Gerenciamento de Memória Rodrigo Strauss ://www.1bit.com.brbr 1

2 Definindo Windows Falaremos somente sobre Windows NT NT 3.51 NT 4 Windows 2000 (NT5) Windows XP (NT 5.1) Windows 2003 Server (NT 5.2) Windows Vista e Longhorn Server (NT 6) (Quase) nada disso se aplica a Windows 9x! 2

3 Visão Geral do Windows kernel32 advapi32... User Mode NTDLL Kernel Mode Object Manager Registry Security Power Management Inter-process Communication Plug and Play Memory Manager Scheduler I/O Manager Hardware Abstraction Layer 3

4 O Memory Manager Peça a chave do Windows Baixo nível, n abaixo da implementação de gerenciamento de memória das linguagens ou frameworks Nesse ponto do Windows, não importa se existe um Garbage Collector ou não Isso faz parte do básico b do sistema operacional Funcionamento parecido entre os sistemas operacionais de 32/64 bits, como UNIX, Linux, MacOS,, OS/2, etc Conhecimento útil para programadores, técnicos, t engenheiros, etc 4

5 Funcionalidades Espaço o de memória linear para todos os processos Gerencia espaço o de endereçamento dos processos e seus Working Sets Memória Virtual e memória físicaf File Mapping (arquivos mapeados) Memória compartilhada e copy-on on-write Trabalha em conjunto com o Cache Manager e o I/O Manager 5

6 Processo? É basicamente uma instância de um executável É um container para um address space e suas threads Conceito de segurança a (tokens( tokens), cota, tabela de handles. Arquivos Chaves de registros Primitivas de sincronização, etc Tudo isso acaba quando o processo acaba 6

7 Memória Virtual Os programas não acessam a memória física diretamente Provê acesso linear à memória Permite usar mais memória do que a quantidade instalada na máquinam Memória não volátil como retaguarda para excesso de uso: arquivo de paginação Permite realocar a memória física f usada por um programa para outro 7

8 Layout de memória x86 4Gb Memória de Sistema (kernel mode) System (Kernel, Executive, HAL) 2Gb Memória do Processo (user mode) Aplicação (User Process Space) 0 8

9 Memória Virtual CR3 Como a memória virtual é mapeada para a memória físicaf PD PT page dados 1024 PDEs 1024 PTEs 4096 bytes

10 Páginas de memória Alocação por página p de memória (4kb ou 4MB) Limite abstraído pelo Heap Manager do Windows ou da linguagem ou framework usado Determinado pelo hardware 10

11 Acabou a memória, e agora? Similaridades com o cache do processador Liberando memória físicaf Tirar memória de quem? Gravando (ou não) no arquivo de paginação Marcando as páginas p de memória como inválidas Usando a memória física f liberada na nova alocação 11

12 Ainda existe memória disponível... O Windows pode rearranjar o uso da memória física f por diversos motivos Cache para arquivos Programas inativos Responsividade para novos programas A memória solitada pelos programas é fornecida sob demanda 12

13 Page Faults O que acontece quando o programa acessa um dado que não está mais na memória? Exceção/interrup ão/interrupção de hardware tratada pelo Memory Manager Restauração da memória O que acontece se não existe memória física f disponível Colaboração entre I/O Manager,, File System e Cache Manager 13

14 Indicadores de memória Virtual Memory Working Set Private Bytes 14

15 Mais funcionalidades Flags de permissão de uso de memória PAGE_READONLY PAGE_READWRITE PAGE_EXECUTE_READ PAGE_EXECUTE_READWRITE Data Execution Prevention Windows XP SP2+, Windows Server 2003 SP1+, Windows Vista e Longhorn Server Alguns programas necessitam executar código gravado em memória 15

16 O começo o da era 64 bits 2 GB de RAM jáj não são mais suficientes para muitas aplicações para usuários finais 2 GB de RAM é um limite muito baixo para certas aplicações de missão crítica Bancos de dados Servidores de dados Processamentos e cálculosc 16

17 Windows 64 bits Windows Server sempre foi preparado para 64 bits, agora o Windows XP também é Nos próximos anos todos os novos processadores sejam x64, suportando tanto sistemas operacionais 64 bits quanto 32 bits 17

18 Números Architectural component Virtual memory Paging file size Hyperspace Paged pool Non-paged pool System cache System PTEs 64-bit Windows 16 terabytes 512 terabytes 8 GB 128 GB 128 GB 1 terabyte 128 GB 32-bit Windows 4 GB 16 terabytes 4 MB 470 MB 256 MB 1 GB 660 MB us;

19 FileMapping Mapeando arquivos na memória Uso na carga de executáveis e DLLs Page faults Copy on write Prefetch do Windows XP SuperFetch do Windows Vista 19

20 Game Over! Perguntas? 20

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