• Curs 06 - Memoria virtuală (vizualizare Prezi)
• Curs 06 - Memoria virtuală (PDF)

• Suport curs
  • Operating Systems Concepts Essentials
    • Capitolul 8 - Virtual Memory
  • Modern Operating Systems
    • Capitolul 4 - Memory Management
      • Secțiunile 4.4, 4.5

Pentru parcurgerea demo-urilor, folosiți arhiva aferentă.

1. Spațiul de adresă al unui proces
   • Intrați în directorul 1-addr-space și deschideți sursa addr-space.c.
   • În alt terminal compilați și rulați programul.
   • Observați zonele de memorie din executabil în care sunt salvate variabilele, folosind comanda:

     objdump -t addr-space | grep var

   • Explicați de ce apar doar unele variabile.
   • Ce semnfică l și g din output-ul obținut?
   • Afișați conținutul zonei .rodata folosind comanda

     readelf -x .rodata addr-space

2. Investigarea mapării folosind pmap
   • Intrați în directorul 2-intro și compilați sursa intro.c.
   • Rulați programul intro. Folosiți ENTER pentru a continua programul.
   • Folosiți comanda

     watch -d pmap $(pidof intro)

     pentru a urmări modificările asupra memoriei procesului.

   • Urmăriți modificările care apar în urma diferitelor tipuri de mapare din cod.
   • De ce unele biblioteci sunt mapate cu drept de scriere?
3. Alocarea de memorie virtuală
   • Intrați în directorul 3-allocation/.
   • Consultați fișierul allocation.c.
   • Compilați sursele folosind comanda make.
   • Deschideți o consolă nouă.
   • Într-o consolă rulați executabilul aferent:

     ./allocation

   • Într-o altă consolă vizualizați dimensiunea spațiului fizic ocupat și a a spatiului virtual ocupat, folosind comanda:

     watch -n 1 ps -o pid,rss,vsz,cmd -p $(pidof allocation)

   • Observați cum crește dimensiunea spațiului fizic și a spatiului virtual în cazul folosirii malloc și doar a spațiului virtual folosind mmap.
     • Cum explicați acest comportament?
   • Rulați executabilul prin strace:

     strace ./allocation

     • Ce apel de sistem invocă funcția malloc?
     • Dar funcția mmap?
     • De ce, la 1024 de apeluri ale funcției malloc sunt mai puține apeluri de sistem?
   • Actualizați codul astfel încât malloc să aloce, la fel ca și mmap calupuri de 1MB de memorie.
   • Compilați noua sursă folosind comanda make.
   • Rulați executabilul într-o consolă și comanda de vizualizare în altă consolă.
     • Ce observați?
     • Cum vă explicați acest comportament?
   • Rulați executabilul nou prin strace.
     • Ce apel de sistem invocă acum funcția malloc?
     • Comparați apelul de sistem (și argumentele acestuia) invocat acum de malloc cu apelul de sistem și argumentele acestuia invocate de mmap.
4. Paginare la cerere (demand paging)
   • Intrați în directorul 4-demand-paging/.
   • Consultați fișierul demand-paging.c.
   • Compilați sursele folosind comanda make.
   • Deschideți o consolă nouă.
   • Într-o consolă rulați executabilul aferent:

     ./demand-paging

   • Într-o altă consolă vizualizați dimensiunea spațiului fizic ocupat și a a spatiului virtual ocupat, folosind comanda:

     watch -n 1 ps -o pid,rss,vsz,cmd -p $(pidof demand-paging)

   • Observați cum crește dimensiunea spațiului spatiului virtual fără a crește dimensiunea spațiului fizic în prima parte.
     • Observați cum crește dimensiunea spațiului fizic în a doua parte (fără a crește dimensiunea spațiului virtual).
   • Într-o consolă rulați executabilul aferent:

     ./demand-paging

   • Într-o altă consolă vizualizați numărul de page fault-uri generate de program (min_flt este coloana de interes, maj_flt este pentru interacțiuni cu discul – swapping):

     watch -n 1 ps -o pid,min_flt,maj_flt,cmd -p $(pidof demand-paging)

   • Observați cum nu există page fault-uri în prima pare a rulării programului.
     • Observați cum există page fault-uri în a doua parte a rulării programului.
     • Câte page fault-uri sunt generate la o “trecere prin chunk”? De ce?
5. Page-Faulturi
   • Intrați în directorul 5-fork-faults/.
   • Consultați fișierului fork-faults.c.
   • Câte page-fault-uri credeți că se realizează la rulare?
   • Compilați fișierul.
   • Rulați programul fork-faults.
   • Folosiți ENTER pentru a continua programul, dar după rularea pidstat (vedeți mai jos).
   • Pe un alt terminal sau tab de terminal folosiți utilitarul pidstat din pachetul sysstat care permite monitorizarea page fault-urilor unui proces (prin intermediul argumentului -r).
     • Dacă nu merge comanda pidstat trebuie să instalați pachetul sysstat folosind comanda:

       apt-get install sysstat

   • Folosiți comanda

     pidstat -r -T ALL -p $(pidof fork-faults) 5 100

     pentru a urmări page fault-urile.

     • Comanda de mai sus vă afișează câte un mesaj la fiecare 5 secunde. Sincronizați apăsarea tastei ENTER cu afișajul comenzii pidstat.
   • Urmăriți evoluția numărului de page fault-uri pentru cele două procese: părinte și copil.
     • Page fault-urile care apar în cazul unui copy-on-write în procesul copil vor fi vizibile ulterior și în procesul părinte.