О чем говорят ошибки отсутствия страницы в памяти

Вытесняющие/невытесняющие алгоритмы.

В случае вытесняющего алгоритма операционная система в любой момент времени может прервать выполнение текущего потока и переключить процессор на другой поток. В невытесняющих алгоритмах поток, которому предоставлен процессор, только сам решает, когда передать управление операционной системе.

Алгоритмы с квантованием.

Каждому потоку предоставляется квант времени, в течение которого поток может выполняться на процессоре. По истечении кванта операционная система переключает процессор на следующий поток в очереди. Квант обычно равен целому числу интервалов системного таймера¹.

Алгоритмы с приоритетами.

Каждому потоку назначается приоритет (priority) – целое число, обозначающее степень привилегированности потока. Операционная система при наличии нескольких готовых к выполнению потоков выбирает из них поток с наибольшим приоритетом.

В Windows реализован смешанный алгоритм планирования – вытесняющий, на основе квантования и приоритетов.

1. Тип многозадачности для приложения DOS
2. Гарантии обслуживания
3. Планирование процессов переднего плана
4. Назначение файла подкачки
5. Процессы Р1, Р2, Р3 выделяют 100, 20, 80 Мб памяти. В системе 128Мб ОП. Каков размер занятой памяти в файле подкачки. Какой размер файла подкачки.

 

1. Что такое «страничная ошибка»?

Прерывание 14 — Страничная ошибка (#PF): Intel386 …

Генерируется, если страничный механизм активизирован (CR0.PG = 1) и при трансляции линейного адреса в физический возникает одна из следующих ситуаций:

• элемент таблицы страниц или каталога страниц, используемый при трансляции адреса, имеет нулевой бит присутствия, т.е. нужная таблица страниц или страница не присутствует в физической памяти;
• процедура не располагает уровнем привилегий, достаточным для доступа к выбранной странице или пытается произвести запись в страницу, защищенную от записи для текущего уровня привилегий.

Обработчик страничной ошибки получает информацию о ее причине из двух источников: кода ошибки, помещаемого в стек, и содержимого регистра CR2, который содержит линейный адрес, вызвавший ошибку. Код страничной ошибки имеет специальный формат (рис. 3.7.).

Прерванная программа после устранения причин, вызвавших страничную ошибку (например, загризки страницы в физическую память), может быть продолжена без каких-либо дополнительных корректировок.

Если страничная ошибка была вызвана в связи с нарушением привилегий страничной защиты, то бит доступа (A) в соответствующем элементе каталога страниц устанавливается. Поведение бита доступа в соответствующем элементе таблиц страниц для этого случая не регламентируется в процессорах Intel и может быть разным в различных моделях.

 

1. Высокая интенсивность ошибок страниц говорит о:

- ненадежности программы

- ненадежности оперативной памяти

- иное: пояснить

Графа «Ошибок отсутствия страницы в памяти/сек.»

 

В графе «Ошибок отсутствия страницы в памяти/сек.» (Hard Faults/sec) указано среднее за последнюю минуту количество ошибок отсутствия страницы в памяти в секунду. Если процесс пытается использовать больше физической памяти, чем доступно в данный момент времени, система записывает часть данных из памяти на диск — в файл подкачки. Последующее обращение к данным, сохраненным на диск, и называется ошибкой отсутствия страницы в памяти.

О чем говорят ошибки отсутствия страницы в памяти

Теперь, когда вы представляете, какие сведения собраны в таблице «Процессы», давайте посмотрим, как с их помощью следить за распределением памяти. При запуске приложений и работе с файлами диспетчер памяти отслеживает объем рабочего набора для каждого процесса и фиксирует запросы на дополнительные ресурсы памяти. По мере увеличения рабочего набора процесса, диспетчер соотносит эти запросы с потребностями ядра и других процессов. Если доступного адресного пространства недостаточно, диспетчер уменьшает объем рабочего набора, сохраняя данные из памяти на диск.

В дальнейшем при чтении этих данных с диска возникает ошибка отсутствия страницы в памяти. Это вполне нормально, но если ошибки происходят одновременно для разных процессов, системе требуется дополнительное время для чтения данных с диска. Слишком частые ошибки отсутствия страницы в памяти, соответственно, снижают быстродействие системы. Вам наверняка доводилось наблюдать неожиданное замедление работы всех приложений, которое затем также неожиданно прекращалось. Почти наверняка это замедление было связано с активным перераспределением данных между физической памятью и подкачкой.

Отсюда следует вывод: если ошибки отсутствия страницы в памяти для того или иного процесса происходят слишком часто и притом регулярно, компьютеру не хватает физической памяти.

Чтобы было удобнее наблюдать за процессами, вызывающими частые ошибки отсутствия страницы в памяти, можно отметить их флажками. При этом выбранные процессы переместятся наверх списка, а в графике ошибок отсутствия страницы в памяти будут представлены оранжевой кривой.

Стоит учитывать, что распределение памяти зависит от целого ряда других факторов, и мониторинг ошибок отсутствия страницы в памяти — не лучший и не единственный способ выявления проблем. Тем не менее, он может послужить неплохой отправной точкой для наблюдения.

 

1. Как формируется приоритет потока в Windows

Приоритеты

В ОС Windows реализовано вытесняющее приоритетное планирование, когда каждому потоку присваивается определенное числовое значение - приоритет, в соответствии с которым ему выделяется процессор. Потоки с одинаковыми приоритетами планируются согласно алгоритму Round Robin (карусель). Важным достоинством системы является возможность вытеснения потоков, работающих в режиме ядра - код исполнительной системы полностью реентерабелен. Не вытесняются лишь потоки, удерживающие спин-блокировку (см. "Синхронизация потоков"). Поэтому спин-блокировки используются с большой осторожностью и устанавливаются на минимальное время.

В системе предусмотрено 32 уровня приоритетов. Шестнадцать значений приоритетов (16-31) соответствуют группе приоритетов реального времени, пятнадцать значений (1-15) предназначены для обычных потоков, и значение 0 зарезервировано для системного потока обнуления страниц (см. рис. 6.2).

Рис. 6.2. Приоритеты потоков

Чтобы избавить пользователя от необходимости запоминать числовые значения приоритетов и иметь возможность модифицировать планировщик, разработчики ввели в систему слой абстрагирования приоритетов. Например, класс приоритета для всех потоков конкретного процесса можно задать с помощью набора констант-параметров функции SetPriorityClass, которые могут иметь следующие значения:

• реального времени (REALTIME_PRIORITY_CLASS) - 24
• высокий (HIGH_PRIORITY_CLASS) - 13
• выше нормы (ABOVE_NORMAL_PRIORITY_CLASS) 10
• нормальный (NORMAL_PRIORITY_CLASS) - 8
• ниже нормы (BELOW_NORMAL_PRIORITY_CLASS) - 6
• и неработающий (IDLE_PRIORITY_CLASS) 4

Относительный приоритет потока устанавливается аналогичными параметрами функции SetThreadPriority:

Совокупность из шести классов приоритетов процессов и семи классов приоритетов потоков образует 42 возможные комбинации и позволяет сформировать так называемый базовый приоритет потока

Базовый приоритет процесса и первичного потока по умолчанию равен значению из середины диапазонов приоритетов процессов (24, 13, 10, 8, 6 или 4). Смена приоритета процесса влечет за собой смену приоритетов всех его потоков, при этом их относительные приоритеты остаются без изменений.

Приоритеты с 16 по 31 в действительности приоритетами реального времени не являются, поскольку в рамках поддержки мягкого реального времени, которая реализована в ОС Windows, никаких гарантий относительно сроков выполнения потоков не дается. Это просто более высокие приоритеты, которые зарезервированы для системных потоков и тех потоков, которым такой приоритет дает пользователь с административными правами. Тем не менее, наличие приоритетов реального времени, а также вытесняемость кода ядра, локализация страниц памяти (см. "Функционирование менеджера памяти") и ряд дополнительных возможностей - все это позволяет выполнять в среде ОС Windows приложения мягкого реального времени, например, мультимедийные. Системный поток с нулевым приоритетом занимается обнулением страниц памяти. Обычные пользовательские потоки могут иметь приоритеты от 1 до 15.