1. פרק תשיעי – מדיניות ניהול זיכרון וירטואלי
מבוא למערכות הפעלה
תהליכים
תזמון תהליכים
תקשורת בין תהליכים פנימיים
נעילה (תקיעה)
תהליכים קלי משקל
ניהול זיכרון
זיכרון וירטואלי
מדיניות ניהול זיכרון וירטואלי
מערכת הפעלה עם קוד פתוח
Operating Systems
Shayke Bilu

2. מדיניות מערכות הפעלה בקשר לניהול הזיכרון הוירטואלי
מדיניות הבאה/השגה - Fetch policy
מדיניות הנחה - Placement policy
מדיניות מיקום מחדש - Replacement policy
ניהול תושב - Resident management
מדיניות ניקוי - Cleaning policy
בקרת טעינה - Load control
Operating Systems
Shayke Bilu

3. מדיניות הבאה/השגה - Fetch Policy
דפדוף לפי דרישה - Demand Paging:
דפים מובאים לזיכרון על פי דרישה לפי הצורך של מע’ ההפעלה. תהליך מתחיל עם מספר דפים כברירת מחדל, לבסוף הדפדוף המקומי משתלט ודפים נדרשים נקראים.
דפדוף מוקדם וצפוי מראש - Pre-paging:
דפים שונים מאלה הנדרשים מובאים לזיכרון כשהם משתמשים במקום בדיסק. אם הדפים מאוחסנים כשהם סדורים, יהא קל יותר ויעיל יותר לשלוף אותם לשימוש מאוחר יותר.
המדיניות אינה אפקטיבית אם הדפים הנותרים אינם ברי התייחסות.
Operating Systems
Shayke Bilu

4. מדיניות הנחה - Placement Policy
מדיניות ההנחה מתייחסת להחלטה היכן, בזיכרון האמיתי, חלקי התהליך ימוקמו.
מערכת חד-מעבד - Uni-Processor systems:
עם שום דבר למעט סגמנטציה טהורה, זה אינו דורש התייחסות כיוון שמערכת כזו עובדת בעדיפות הטוב המתאים, הראשון המתאים וכדומה ללא שיקולים עמוקים.
Operating Systems
Shayke Bilu

5. מדיניות הנחה - Placement Policy
מערכת רבת מעבדים - NUMA multiprocessors:
ללא תבנית קבועה לבקרת הגישה למעבדים, כך שיש למעבדים זיכרון משותף ומבוזר.
כל מסגרות הדפים באות לידי שימוש. כאשר מתרחשת שגיאה בדף מיד דף חדש מובא לתוך המסגרת.
Operating Systems
Shayke Bilu

6. מטרות אלגוריתם מיקום מחדש Replacement Algorithm Objectives
1. הדף המוחלף חייב להיות הדף בעל הסיכוי הנמוך ביותר לקבלת התייחסות עתידית ע”י המערכת. 2. חייב להיות קישור בין העבר ההיסטורי והעתיד של הדפדוף בגלל מקומיות הדפים בתהליך. 3. מירב האלגוריתמים מבססים את החלטות לפעולה עתידית על פעילויות העבר שכבר נעשו.
Operating Systems
Shayke Bilu

7. מדיניות מיקום מחדש Replacement Policy
אופטימליות - Optimal
שימוש שלא לאחרונה - Not-recently-used
ראשון פנימה, ראשון החוצה - First-in, first-out
שימוש לאחרונה - Least recently used
שימוש לא נפוץ - Not frequently used
שימוש לא נפוץ תחת שינוי - Modified
Operating Systems
Shayke Bilu

8. אופטימליות - Optimal
החלפת הדף בעל הסבירות הנמוכה ביותר להתייחסות בעתיד או כאשר הזמן המוקצב להתייחסות הבאה הוא הארוך ביותר.
האלגוריתם בלתי אפשרי למימוש בגלל היות מערכת ההפעלה בעלת מידע מושלם על כלל התהליכים העתידיים.
האלגוריתם בה לידי שימוש להשוואה בין אלגוריתמים אחרים.
Operating Systems
Shayke Bilu

9. שימוש שלא לאחרונה Not-Recently-Used (NRU)
החלף את הדף שאינו בשימוש לאחרונה.
השתמש בתווי ההתייחסות (R) והשינוי (M) בטבלת הכניסות לדפים.
תו ה- (R (referenced מכוון כאשר הדף תחת התייחסות בקריאה או בכתיבה.
תו ה- (M (modified מכוון כאשר הדף תחת תהליך שינוי תוכן הדף שונה בכתיבה.
Operating Systems
Shayke Bilu

10. ראשון פנימה, ראשון החוצה First-In, First-Out (FIFO)
החלף דף ששהה בזיכרון במשך זמן ארוך ביותר.
פשוט מאד למימוש, משתמשים בחציצה מעגלית.
קיים תמיד סיכוי שהדף “העתיק” ביותר יכול לבוא לידי שימוש באופן כבד.
יתכן שימוש לרעה בגלל תנועת הלוך וחזור של דפים מהזיכרון לדיסק וחזרה.
מאפשר בדיקת התווים R ו- M לצורך דילוג מעל דפים בעלי שימוש יתר להקטנת השימוש לרעה.
Operating Systems
Shayke Bilu

11. שימוש לאחרונה Least recently used (LRU)
החלף הדף שלא היה בשימוש במשך הזמן הארוך ביותר.
תהליך דומה עד לתאימות מלאה לאופטימלי.
המימוש מאפשר תקורה.
המימוש משתמש בחתימת זמן עבור כל דף, הזמן של ההתייחסות האחרונה לדף זה.
Operating Systems
Shayke Bilu

12. שימוש לא נפוץ לעיתים קרובות Not Frequently Used (NFU)
בשגיאת דף, הדף מוחלף תוך כדי מינימום ערך מונה.
מאז שעדכון המונה מבוצע בכל פסיקת שעון, האלגוריתם מוערך בקירוב בלבד.
Operating Systems
Shayke Bilu

13. שימוש לא נפוץ תחת שינוי Modified
אלגוריתם:
א. הזזה ימינה של ערך המונה, בטבלת הדפים, של מקום 1.
ב. השמה של ערך בסיבית ה- R , (כ- 0- ללא התייחסות ו-1 התייחסות) כסיבית החדשה השמאלית ביותר בכל נקישת שעון.
ג. בשגיאת דף מוחלף הדף בדף בעל ערך מונה נמוך ביותר, שזהו ערכו של הדף שהיה בשימוש לאחרונה.
Operating Systems
Shayke Bilu

14. ניהול “תושב” Resident management
אסופת תהליכי דפים שנמצאים בזיכרון האמיתי.
מערכת ההפעלה חייבת מדיניות ניהול גודל ומיקום שמשפיעים על “תושבי” הזיכרון.
מדיניות המיקום הקבוע- לכל תהליך יש מספר קבוע של דפים.
מדיניות המיקום המשתנה- כמות הדפים לתהליך יכולה להשתנות.
Operating Systems
Shayke Bilu

15. מדיניות ניקוי - Cleaning policy
מדיניות הניקוי מחליטה מתי עמוד ששונה ישלח החוצה מהזיכרון המשני.
מדיניות הדורשת ניקוי מוקדם: דף נכתב החוצה רק כאשר הוא נבחר להחלפה.
טעות בדפדוף מרמזת כי שתי פעילויות קלט/פלט משפיעות באופן חמור ביותר על ביצוע התהליך.
Operating Systems
Shayke Bilu

16. מדיניות ניקוי - Cleaning policy
ניקוי מוקדם: דפים נכתבו לפני שנדרשו ע”י מסגרות, כך שהם יכולים להיכתב מחדש באצווה.
אין טעם לכתיבת דפים באצווה ואחר כך למצוא כי תוכן הדפים שונה שוב.
חציצת דפים הוא פשרה טובה למצבים אלה.
Operating Systems
Shayke Bilu

17. בקרת טעינה - Load control
בקרת טעינה: מבצעת בקרה על מספר התהליכים שבפועל נמצאים טעונים בזיכרון.
מעט מידי תהליכים מאפשרים חוסר במצבי מוכנות לתהליכים, מאפשרים החלפות.
יותר מידי תהליכים מאפשרים בחירה בעמוד גבוה בעל תדירות לקויה, תהליך שמביא להנעת דפים.
Operating Systems
Shayke Bilu