内存周俊霞内存管理实验报告

周俊霞内存管理实验报告

操作系统实验—内存管理实验报告

周俊霞2

1121120

2 1 

211307班

实习2:内存管理实验

一 目的

在本次实验中需要从不同的侧面了解inow 200XP的虚拟内存机制。在ind os

20 /X操作系统中可以通过一些API 操纵虚拟内存。主要需要了解以下几方面

Wndo ws 000/XP 虚拟存储系统的组织

如何控制虚拟内存空间

如何编写内存追踪和显示工具

详细了解与内存相关的API函数的使用

二、Winow 200/X虚拟内存机制简介:

内存管理是Windows 200/P执行体的一部分位于No skrnl exe文件中是整个操作系统的重要组成部分。

默认情况下 32 位Wind o ws  00/XP上每个用户进程可以

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占有2G的私有地址空间操作系统占有剩下的2.

Winows 2 0/XP 在x6体系结构上利用二级页表结构来实现虚拟地址向物理地址的变换。

一个32 位虚拟地址被解释为三个独立的分量—-页目录索引、页表索引和字节索引——它们用于找出描述页面映射结构的索引。

页面大小及页表项的宽度决定了页目录和页表索引的宽度。比如在86系统中 因为一页包含096字节于是字节索引被确定为12 位宽21  = 0 ).

应用程序有三种使用内存方法

以页为单位的虚拟内存分配方法,适合于大型对象或结构数组;

内存映射文件方法,适合于大型数据流文件以及多个进程之间的数据共享;

内存堆方法,适合于大量的小型内存申请.

本次实验主要是针对第一种使用方式.应用程序通过PI函数VirtuaAlloc和

V rulllocEx 等实现以页为单位的虚拟内存分配方法.首先保留地址空间然后向此地址空间提交物理页面也可以同时实现保留和提交。

保留地址空间是为线程将来使用保留一块虚拟地址。

在已保留的区域中提交页面必须指出将物理存储器提交到何处以及提交多少。

提交页面在访问时会转变为物理内存中的有效页面。

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三、相关的AP 函数

可以通过eSs temI o,  alMe mo ryS tatus 和Virtu uer来查询进程虚空间的状

态.主要的信息来源如下

VID  y temInfo  PYS T EM_NF lpy teInf  

结构S YSEMNF定义如下:

ypedf   ruct_SS TE_IFO {

DWORD dwO emld;

DWO dwPgeS  ze

PVOID lpMniumApp icatinAddrs  ;

LP VOD p Max iumAp p l  c  io nddrs s

DORD dwAct vePro c ess orMask;

DWORD dwNmberOProcssors;

DW dwP ro c es o rT e;

WO dwAllca ionGrnula ity; //分配粒度

DWORD dRs erved;

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} SYSTE_IFO, PSYTEM_INFO

函数VO ID Go b alMmo rytatus P MMOYT AT U pu er 

数据结构MMRY S T AT U定义如下

ypedef struct _EMRYSTATU 

DWR wLn h

DWORD dwMeoyLad

ORD dwTotalPhys

DW dvai P hys

DWORD dTotalPa Fil 

WRD wva PgeF l ;

W OR dwTtalV r  a l

DWORD dwAvilVirtal

 MEMRYAT U S,  LP MERY S T AT U S

函数DW ODitule  ( C lAd dess

PEM_BS IC_INORMAT N lp Bu er, DODd wLngh ;

主要数据结构MEMRY_B C_IF OMAT I O N定义如下

周俊霞内存管理实验报告type f structMEMRY_BSC_IFOMAION {PVOIDs eddrss;

PVID Alloca i Bse;

DWRD Allocat onProtect;

DWOD Reg nSiz 

DO S tat ;

DWD Protect

WOR Type;

}MEORY_BAS IC_INORMATON;tpedef MEORYASI_IFMATION*PMEMO_BSIC_NFOMATION

还有一些函数例如 tualA l lo  ir   l lo c Ex irtualF re e和V r   lF reeEx 等,用

于虚拟内存的管理详情请见Mic osoft的Win32 API RefrenceManua l.

四、实验内容:

使用这些I函数编写一个包含两个线程的进程一个线程用于模拟内存分配活动一个线程用于跟踪第一个线程的内存行为。

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模拟内存活动的线程可以从一个文件中读出要进行的内存操作每个内存操作包含如下内容

时间:开始执行的时间

块数分配内存的粒度;

操作:包括保留一个区域、提交一个区域、释放一个区域、回收一个区域以及锁与解锁一个区域;可以将这些操作编号存放于文件中。

大小指块的大小

访问权限:共五种:

AG E_READO NLY、

E_RADWRTE、

G EEXUT、

PGEEXECU_READ

P AGE_EXC UT E_RADWRIT E.

可以将这些权限编号存放于文件中.跟踪线程将页面大小、 已使用

的地址范围、

物理内存总量以及虚拟内存总量等信息显示出来。

五、实验步骤

首先执行make,生成opile文件,里面保存了模拟的内存操作。然后执行memoy-o 。 ex,产生两个线程,一个从p fil文件里读取内存操作,模拟内存活动,另一个跟踪第一个的内存行为将结果输

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出并保存在out。 txt文件中。两个线程通过信号量实现同步。

六、实验结果分析

0dwAc vePro c  soMask15 /活动处理器掩码

周俊霞内存管理实验报告dAlloca onGranula ity 6536 /分配粒度dwumbeOfPocssors   处理器号

wOe mI 0da g iz 4096 /页大小dwPocessorype 56 //处理器类型

paxmumAp  ica i Adr  s 0x7FFEFFFF//最大分配地址lp  uApplic atio nddress x001000 //最小分配地址wPr essrArch    tr 0 /处理器结构

Prces oLev l  处理器级别wProce   orRev s  n  0759 //处理器修订号wRe se rve  //保留

************************

********

wAai  ag /可用页文件dwAvilPhs 9 39910 //可用物理大小dwAvai Virtual 1375344  //可用虚拟大小

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wLent32 //长度dwMemryad 56 //主存下载dwotaPge //总共页文件dwTotalys208232440 //总共物理大小dwTotaV rual217352576 /总共虚拟大小&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

Allocat  nBa e0x00   00 //分配基址

Allocati Protect4 /分配保护

a Address 0x000100 /基地址rotec  /类型egioize6  6 //区域大小

Sta e406 //状态

Tye  214 //类型

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

1 //同上dwAc  iveProes sras15