Programação de Sistemas

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Programação de Sistemas"

Judite Miranda Mangueira
7 Há anos
Visualizações:

1 Programação de Sistemas Gestão de memória : registos e alocação Programação de Sistemas Registos e Alocação : 1/11 Introdução (1) A gestão de memória aborda as melhores estratégias para atribuir ( allocate ) e retomar blocos de memória, entre o espaço disponível na memória central. Existem 2 aspectos centrais na gestão de memória: Registo dos espaços livres e dos blocos atribuídos aos processos. Os registos podem gerir espaços de dimensão fixa (listas ou mapas de bits), ou variável (rebentos). Ao receber um pedido de um bloco de memória de N bytes, o algoritmo de alocação procura um espaço livre de dimensão igual ou superior a N. Se não encontrar, retorna erro de alocação. Os algoritmos de alocação de espaço devem ser eficientes no tempo de alocação/recolha dos blocos, e desperdício de memória não usada. Programação de Sistemas Registos e Alocação : 2/11

2 Introdução (2) As necessidades de memória para o núcleo, bem como a memória dinâmica (obtida pelas funçõesmalloc e free) revela limitações distintas da memória para os processos Dimensões muito distintas (ex para núcleo: PCBs, descritor de ficheiros, semáforos, ) Alguns pedidos (ex: semáforos) são de dimensão muito inferior à da moldura 1. Nalguns caso, a memória requerida pelo núcleo tem de ser contígua (ex: transferência da dados do disco por DMA). 1 blocos de dimensão fixa, que um processo contém para armazenar a sua imagem (código, dados,...). Programação de Sistemas Registos e Alocação : 3/11 Registo de blocos e algoritmos (1) A. Blocos de memória formados por unidades de dimensão igual (de alguns B até KB). O estado pode ser identificado por Mapa de bits ( bitmap ): 0-livre, 1-ocupado Lista: sequência de blocos com o mesmo estado, de dimensão variável Memória Representação do estado por tabela Representação do estado por lista Figura 4-7, Modern Operating Systems Programação de Sistemas Registos e Alocação : 4/11

3 Registo de blocos e algoritmos (2) Vantagens dos mapas de bits Simples de implementar Representação muito compacta Junção de zonas livres imediata Vantagens das listas Algoritmos mais eficientes de alocação de blocos de dimensão variável. Existem vários algoritmos de alocação, que varrem o registo até encontrar um bloco apropriado e usando várias estratégias: first-fit, next-fit, best-fit, worst-fit, quick-fit. Programação de Sistemas Registos e Alocação : 5/11 Registo de blocos e algoritmos (3) B. Blocos, de dimensão variável, representados numa árvore. Os algoritmos de alocação são baseados no conceito de [Definição] Rebento ( buddy ): a memória livre é dividida sucessivamente em blocos até que nova divisão deixe de satisfazer o pedido. As divisões mais conhecidas são 1. Binária, a mais divulgada 2. Fibonacci. Programação de Sistemas Registos e Alocação : 6/11

4 Registo de blocos e algoritmos (4) Espaço livre Espaço ocupado Figura 7-7, William Stallings, Operating Systems: Internals and Design Principles Programação de Sistemas Registos e Alocação : 7/11 Gestão de memória no Linux (1) O kernel 2.6 para a arquitectura 80x86 possui três sistemas de alocação de blocos, baseados no algoritmo de rebentos. Memória destinada a DMA (endereços inferiores a 16MB) Para páginas normais, para utilizador e a maior parte do kernel. Para páginas high-memory (acima de 896MB=0xC ) que o kernel mapeia temporariamente 1 Cada sistema mantém o registo dos blocos em 11 listas contendo blocos de 2 0,2 1,..., 2 10 =1024 páginas. O estado das listas pode ser consultado em/proc/buddyinfo 1 No Linux, o espaço de memória de 32 bits (4GB) é dividido entre utilizador (3GB) e núcleo (1GB). O espaço de núcleo é dividido entre memória normal (896MB) e memória high (128MB de topo) Programação de Sistemas Registos e Alocação : 8/11

5 Gestão de memória no Linux (2) O algoritmo de rebentos é apropriado para pedidos de grande dimensão. Para alocação de blocos reduzidos, no kernel 2.2 foi introduzido a alocação slab. Slab: Uma ou mais páginas contíguas Os objectos do núcleo (PCB,semáforo,..) são armazenados na memória cache. Vantagens: rápido, reduz fragmentação interna. Inconvenientes: sobrecarga de espaço na gestão dos blocos. Programação de Sistemas Registos e Alocação : 9/11 Gestão de memória no Linux (3) Inicialmente, o Linux aloca tantos objectos quantos puder e marca-os como livres. Quando chega um pedido, se houver slabs livres e marca-o como ocupado. Se não houver slabs livres, aloca novo slab Os estados dos slabs são: vazio, cheio e parcial. O SO procura objectos primeiro nos slabs parciais. A estatística dos slabs geridos pelo Linux pode ser consultada no ficheiro /proc/slabinfo.tipicamente, cada slab ocupa 1 página mas o kmalloc ocupa 1024 páginas. Programação de Sistemas Registos e Alocação : 10/11

6 Fragmentação [Def] Fragmento - pequena zona de memória inaproveitada. Fragmentação externa : o espaço total livre de memória maior que o requisito, mas não pode ser satisfeito por não ser contíguo. Resolução usar compactadores (no disco designado por desfragmentadores), que desloca blocos alocados por forma a juntar os buracos. Fragmentação interna : o espaço cedido é maior que o requisitado (em média, um programa dividido por páginas deixa inaproveitada metade da última página) Resolução diminuir tamanho de páginas, mas esta opção revela inconveniente de aumentar espaço das tabelas de memória. Programação de Sistemas Registos e Alocação : 11/11

Documentos relacionados

Sistemas Operacionais

Sistemas Operacionais Gestão de memória - Alocação de memória Prof. Carlos Maziero DInf UFPR, Curitiba PR Abril de 2019 1/22 Conteúdo 1 Alocação de memória 2 Fragmentação Estratégias de alocação Desfragmentação