Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- so:cursuri:curs-05 [2014/03/17 18:20]
razvan.deaconescu created
+++ so:cursuri:curs-05 [2019/03/15 09:46] (current)
razvan.deaconescu
@@ Line 1: / Line 1: @@
 ====== Curs 05 - Gestiunea memoriei ======
-<html>
-<iframe src="http://prezi.com/embed/gfswijyf3vsk/?bgcolor=ffffff&amp;lock_to_path=0&amp;autoplay=0&amp;autohide_ctrls=0&amp;features=undefined&amp;disabled_features=undefined" width="550" height="400" frameBorder="0" webkitAllowFullScreen mozAllowFullscreen allowfullscreen></iframe>
-</html>
   * [[http://prezi.com/gfswijyf3vsk/?utm_campaign=share&utm_medium=copy&rc=ex0share | Curs 05 - Gestiunea memoriei (vizualizare Prezi)]]
   * [[http://elf.cs.pub.ro/so/res/cursuri/SO_Curs-05.pdf | Curs 05 - Gestiunea memoriei (PDF)]]
+  * [[https://docs.google.com/document/d/19vfKQ4PRci64ZKHzrELigoygpLIkw1ZLGczmCpeS8kU/edit?usp=sharing|Notițe de curs]]
   * Suport curs
     * Operating System Concepts Essentials
       * Capitolul 7 - Main Memory
-    * Modern Operating Systems
+    * Modern Operating Systems, 2nd Ed.
       * Capitolul 4 - Memory Management
         * Secțiunile 4.1, 4.2, 4.3, 4.8
+    * Modern Operating Systems, 3rd Ed.
+      * Capitolul 3 - Memory Management
+        * Secțiunile 3.1, 3.2, 3.3, 3.7
     * [[http://lwn.net/Articles/250967/ | Ulrich Drepper - What every programmer should know about memory]]
+<html>
+  <center>
+    <iframe src="https://prezi.com/embed/gfswijyf3vsk/?bgcolor=ffffff&amp;lock_to_path=0&amp;autoplay=0&amp;autohide_ctrls=0&amp;features=undefined&amp;disabled_features=undefined" width="550" height="400" frameBorder="0" webkitAllowFullScreen mozAllowFullscreen allowfullscreen></iframe>
+  </center>
+</html>
+===== Demo-uri =====
+Pentru parcurgerea demo-urilor, folosim [[http://elf.cs.pub.ro/so/res/cursuri/curs-05-demo.zip|arhiva aferentă]]. Demo-urile rulează pe Linux. Descărcăm arhiva folosind comanda<code bash>
+wget http://elf.cs.pub.ro/so/res/cursuri/curs-05-demo.zip
+</code> și apoi decomprimăm arhiva<code bash>
+unzip curs-05-demo.zip
+</code> și accesăm directorul rezultat în urma decomprimării<code bash>
+cd curs-05-demo/
+</code>
+Acum putem parcurge secțiunile cu demo-uri de mai jos.
+==== Informații despre memoria sistemului ====
+Ca să aflăm informații despre memoria RAM (fizică) disponibilă pe sistem folosim comanda<code bash>
+free -m
+</code>
+Rezultatul afișat este în megaocteți.
+Altă variantă este consultarea fișierului ''/proc/meminfo'':<code bash>
+cat /proc/meminfo
+</code>
+Spațiul de adresare disponibil îl putem afla prin consultarea fișierului ''/proc/cpuinfo'':<code bash>
+cat /proc/cpuinfo | grep 'address sizes'
+</code>
+Ni se vor afișa informații despre spațiul adresabil fizic și cel virtual. În general, la sistemele cu arhitectură x86_64, deși registrele sunt pe 64 de biți, spațiul adresabil virtual este de 48 de biți.
+Pentru a afla informații desre memoria cache a sistemului, folosim comanda<code bash>
+lscpu
+</code> și urmărim liniile care conțin cuvântul ''cache''. Sau folosim comanda<code bash>
+getconf -a | grep 'CACHE'
+</code>
+De obicei avem mai multe niveluri de memorie cache. Primul nivel conține în general un cache pentru date și unul pentru instrucțiuni.
+Pentru a afla dimensiunea paginii sistemului folosim comanda<code bash>
+getconf PAGE_SIZE
+</code>
+Programatic, astfel de informații pot fi determinate prin intermediul apelului [[http://man7.org/linux/man-pages/man3/sysconf.3.html|sysconf]]. O implementare succintă se găsește în subdirectorul ''system-memory/''. În fișierul ''system-memory.c'' folosim apelul ''sysconf'' pentru a afla dimensiunea paginii sistemului, spațiul de memorie, informații despre memoria cache. Pentru a folosi programul, îl compilăm și îl rulăm:<code bash>
+make
+./system-memory
+</code>
+==== Informații despre spațiul de adresă al unui proces ====
+Spațiul de adresă al unui proces poate fi vizualizat folosind comanda ''pmap''. De exemplu, dacă dorim să vizualizăm spațiul de adresă al procesului curent folosim comanda<code bash>
+pmap $$
+</code>
+Spațiul de adresă al unui proces cuprinde zona de cod/text (marcată ''r-x''), zone de date (marcate ''r<nowiki>--</nowiki>'' și ''rw-''), biblioteci partajate, heap, stivă.
+Spațiul de adresă al procesului este modificat dinamic (la //runtime//) prin alocare și dezalocare de memorie. Pentru a urmări modul în care este alterat spațiul de adresă al procesului la alocare și dezalocare folosim programul din subdirectorul ''address-space/''.
+În fișierul ''address-space.c'' alocăm și dezalocăm memorie folosind stiva (la un apel de funcție), apelurile ''malloc'' și ''free'', respectiv apelurile ''mmap'' și ''munmap''. Înaintea executării unui pas programul așteaptă 5 secunde, timp în care putem urmări evoluția spațiului de adresă.
+Pentru a urmări evoluția programului avem nevoie de două console. Într-o consolă compilăm și rulăm programul, iar în alta verificăm funcționalitatea sa folosind ''pmap''.
+Pentru acesta în prima consolă compilăm și rulăm:<code bash>
+make
+./address-space
+</code>
+Apoi, în cealaltă consolă rulăm periodic comanda:<code bash>
+pmap $(pidof address-space)
+</code>
+Observăm cum se modifică dimensiunile diverselor regiuni după alocare. Stiva nu se modifică; stiva este deja alocată iar spațiul ocupat de ''buffer'' nu conduce la alterarea stivei. Pentru ''malloc''/''free'' și ''mmap''/''munmap'' se alocă/eliberează dimensiunea cerută în conformitate cu apelul.
+==== Granularitatea alocării de memorie ====
+Deși un apel de genul ''malloc'' permite alocare fină de memorie (de nivelul octeților), în spate sistemul de operare și hardware-ul alocă memorie la nivel de pagină. Un apel de alocare a memoriei va aloca mai mult spațiu pentru a permite viitoare alocări.
+Pentru a verifica acest lucru folosim subdirectorul ''allocation-granularity/''. Fișierul ''allocation-granularity.c'' este un program care primește ca argument dimensiunea care să fie transmisă apelului ''malloc'' și apoi așpteaptă 5 secunde înainte și după pentru a putea urmări efectul acestei alocări asupra spațiului de adresă, după care procesul este închis.
+Vom folosi două console: pe o consolă vom rula programul iar pe alta vom investiga spațiul de adresă aferent. Pentru aceasta pe prima consolă vom compila și vom rula procesul:<code bash>
+make
+./allocation-granularity 1
+</code> în vreme ce pe a doua consolă vom consulta spațiul de adresă al procesului:<code bash>
+pmap $(pidof allocation-granularity)
+</code>
+Prima comandă alocă un singur octet în mod dinamic în cadrul spațiului de adresă. Ultima comandă o vom rula de mai multe ori pentru a verifica modul în care se modifică spațiul de adresă al procesului. Vedem că la o simplă alocare de 1 octet se alocă o zonă mai mare în spațiul de adresă al procesului, conform modului intern de lucru al apelului de bibliotecă ''malloc''.
+==== Informații despre TLB ====
+Pentru a afla informații despre TLB instalăm pachetul ''cpuid''. Pe un sistem Debian-based folosim comanda<code bash>
+apt-get install cpuid
+</code>
+Ca să determinăm informații despre TLB folosim comanda<code bash>
+cpuid | grep TLB
+</code>
+Dacă vrem să urmărim numărul de miss-uri pentru TLB putem folosi ''perf''. De exemplu, pentru a urmări TLB miss-urile într-un interval de 10 secunde la nivelul sistemului folosim comanda<code bash>
+sudo perf stat -e iTLB-load-misses -a sleep 10
+</code>
+TLB miss-urile cresc în momentul schimbării spațiului de adresă, adică la planificarea proceselor. Dacă avem multe schimbări de spațiu de adresă între procese atunci numărul de TLB miss-uri va crește. Pentru a verifica acest lucru, din [[http://elf.cs.pub.ro/so/res/cursuri/curs-04-demo.zip|arhiva laboratorului 4]], din subdirectorul ''nice/'' rulăm scriptul ''start-all'' (după ce am compilat în prealabil executabilul ''cpu''). După ce am rulat scriptul folosim o altă consolă pentru a măsura numărul de TLB miss-uri, folosind aceeași comandă ca mai sus:<code bash>
+sudo perf stat -e iTLB-load-misses -a sleep 10
+</code>
+Observăm un număr semnificativ mai mare de TLB miss-uri datorat numeroaselor schimbări de context ce au loc între procesele pornite de scriptul ''start-all'.

Informații generale SO

Informații SO 2021-2022

Laboratoare

Curs

Accesibile pe GitHub, în organizația Open Education Hub, cu deployment prin Docusaurus.

Cursuri vechi

Teme

so/cursuri/curs-05.1395073201.txt.gz · Last modified: 2014/03/17 18:20 by razvan.deaconescu

Show page Old revisions

Media Manager Back to top