Лекція 11. Організація віртуальної памʼяті

Мета

Ця лекція надає студентам розуміння організації віртуальної пам’яті в операційній системі Linux. Вона дозволяє вивчити принципи розподілу пам’яті, механізми підкачки (swapping), сторінкову організацію та методи оптимізації використання оперативної пам’яті.

Конкретні очікувані результати:

Після завершення лекції студенти повинні розуміти, як працює віртуальна пам’ять, вміти пояснити механізм сторінкової адресації, аналізувати використання пам’яті та застосовувати базові інструменти для моніторингу стану оперативної пам’яті.

План

1. Вступ до віртуальної пам’яті
2. Що таке віртуальна пам’ять?
3. Навіщо потрібна віртуальна пам’ять?
4. Фізична та віртуальна пам’ять
5. Різниця між фізичною та віртуальною пам’яттю
6. Адресний простір процесу
7. Механізми ізоляції пам’яті
8. Сторінкова організація пам’яті
9. Що таке сторінка пам’яті?
10. Розмір сторінок
11. Сторінкові таблиці
12. Перетворення віртуальної адреси у фізичну
13. TLB (Translation Lookaside Buffer)
14. Призначення TLB
15. Прискорення доступу до пам’яті
16. Підкачка (swapping)
17. Що таке підкачка?
18. Swap-розділ та swap-файл
19. Використання swap у Linux
20. Сегментація пам’яті
21. Поняття сегментів
22. Відмінність від сторінкової організації
23. Переваги та недоліки сегментації
24. Управління пам’яттю в Linux
25. Алокатори пам’яті
26. Кешування пам’яті
27. Моніторинг використання пам’яті
28. Команда free
29. Команда top/htop
30. Команда vmstat
31. Проблеми з пам’яттю
32. Out of Memory (OOM)
33. Причини OOM
34. Методи діагностики

Анотація

Лекція розглядає організацію віртуальної пам’яті як ключовий механізм сучасних операційних систем. Описуються принципи сторінкової адресації, підкачки та управління пам’яттю. Особлива увага приділяється практичним аспектам моніторингу використання пам’яті та методам оптимізації роботи системи.

Ключові слова

віртуальна пам’ять, сторінкова організація, swap, TLB, адресний простір, Linux, управління пам’яттю, моніторинг пам’яті