Memoria RAM, memoria virtual, archivo de paginación y administración de memoria en Windows

En este artículo contiene información básica acerca de la implementación de memoria virtual en las versiones de 32 bits de Windows. Esta información se refiere a Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista y Windows Server 2008. (Como Windows Server 2008 R2 está disponible sólo en una versión de 64 bits, esta información no se aplica a él.)

En los sistemas operativos modernos tales como Windows, las aplicaciones y muchos procesos del sistema siempre hacen referencia a la memoria mediante el uso de direcciones de memoria virtual. Direcciones de memoria virtual se convierten automáticamente a direcciones de (memoria RAM) reales por el hardware. Sólo las partes principales del núcleo del sistema operativo omitir esta traducción de direcciones y utilizan direcciones de memoria real directamente.

Memoria virtual que se utiliza siempre, incluso cuando la memoria necesaria para todos los procesos en ejecución no exceda el volumen de la cantidad de RAM instalada en el sistema.

Existe una versión ampliada de este artículo está disponible en el blog de Bruce Sanderson Windows. Para ver este artículo, visite el siguiente sitio de blog:

Procesos y espacios de direcciones

Todos los procesos (por ejemplo, archivos ejecutables de aplicación) que se ejecutan en versiones de 32 bits de Windows se asignan direcciones de memoria virtual (un espacio de direcciones virtuales), que van desde 0 a 4.294.967.295 (2 * 32-1 = 4 GB), sin tener en cuenta la cantidad de RAM realmente está instalado en el equipo.

En la configuración de Windows de forma predeterminada, se designan 2 gigabytes (GB) de este espacio de direcciones virtuales para el uso privado de cada proceso y los otro 2 GB que se comparte entre todos los procesos y el sistema operativo. Por lo general, las aplicaciones (por ejemplo, el Bloc de notas, Word, Excel y Acrobat Reader) utilizar sólo una fracción de los 2 GB de espacio de direcciones privadas. El sistema operativo asigna los marcos de páginas de memoria RAM sólo en aquellas páginas de memoria virtual que se están utilizando.

Physical Address Extension (PAE) es la característica de la arquitectura Intel de 32 bits que se expande a la dirección de memoria física (RAM) a 36 bits. PAE no cambia el tamaño del espacio de direcciones virtuales (que permanece en 4 GB), pero sólo el volumen de RAM real que puede incluirse en el procesador. Para obtener más información, haga clic en el número de artículo siguiente para verlo en Microsoft Knowledge Base: La traducción entre la dirección de memoria virtual de 32 bits que se utiliza el código que se ejecuta en un proceso y la dirección de memoria RAM de 36 bits se gestiona automáticamente y transparente por el hardware del equipo según las tablas de traducción que se mantienen por el sistema operativo. Cualquier página de memoria virtual (dirección de 32 bits) se puede asociar con cualquier página de memoria RAM física (dirección de 36 bits).

La lista siguiente describe la cantidad de RAM compatible con las diferentes ediciones y versiones de Windows (a partir de mayo de 2010):

Archivo de paginación

Memoria RAM es un recurso limitado, mientras que para fines más prácticos, la memoria virtual es ilimitada. Puede haber muchos procesos y cada proceso tiene su propio 2 GB de espacio de direcciones virtual privada. Cuando la memoria usada por todos los procesos existentes excede la memoria RAM disponible, el sistema operativo mueve las páginas (piezas de 4 KB) de uno o varios espacios de direcciones virtuales para el disco duro del equipo. Esto libera ese marco de RAM para otros usos. En sistemas Windows, estas páginas "paginadas hacia fuera" se almacenan en uno o varios archivos (Pagefile.sys) en la raíz de una partición. Puede haber un archivo de este tipo en cada partición del disco. La ubicación y el tamaño del archivo de página está configurado en Propiedades del sistema (haga clic en Opciones avanzadas, haga clic en rendimientoy, a continuación, haga clic en el Configuración botón).

Es frecuente que los usuarios pregunten "¿qué tamaño debo asignar al archivo de paginación?" Hay una única respuesta a esta pregunta porque depende de la cantidad de memoria RAM instalada y en la cantidad de memoria virtual requiere esa carga de trabajo. Si no hay ninguna otra información disponible, la recomendación típica de 1,5 veces la RAM instalada es un buen punto de partida. En los sistemas de servidor, normalmente desea tener suficiente RAM para que nunca haya una escasez y el archivo de paginación no se utiliza básicamente. En estos sistemas, puede no proveer ninguna finalidad útil mantener un archivo de paginación realmente grande. Por otra parte, si hay abundante espacio en disco, mantener un archivo de paginación grande (por ejemplo, 1,5 veces la memoria RAM instalada) no causa un problema y esto también elimina la necesidad que preocuparse sobre el tamaño que sea.

Rendimiento, límites de arquitectura y RAM

En cualquier sistema informático, cuando aumenta la carga (el número de usuarios, el volumen de trabajo), rendimiento disminuye, pero de manera no lineal. Cualquier aumento de carga o demanda, más allá de un determinado punto, provoca una disminución significativa del rendimiento. Esto significa que algunos recursos es muy escasos y se ha convertido en un cuello de botella.

En algún momento, no se puede aumentar los recursos que son escasos. Esto significa que se ha alcanzado un límite de arquitectura . Algunos límites de arquitectura frecuentes en Windows son los siguientes:

• 2 GB de espacio de direcciones virtual compartido para el sistema (kernel)
• 2 GB de espacio de direcciones virtuales privados por proceso (modo de usuario)
• 660 MB del sistema de almacenamiento de información PTE (Windows Server 2003 y versiones anterior)
• 470 MB de almacenamiento de información del bloque paginado (Windows Server 2003 y versiones anterior)
• 256 MB de almacenamiento de información de grupo no paginado (Windows Server 2003 y versiones anterior)

Esto se aplica a Windows Server 2003 en concreto, pero esto también se aplica a Windows XP y Windows 2000. Sin embargo, Windows Vista, Windows Server 2008 y Windows 7 no todos comparten estos límites de arquitectura. Los límites de usuario y la memoria del núcleo (números 1 y 2 aquí) son los mismos, pero los recursos del núcleo como PTE y varios bloques de memoria son dinámicos. Esta nueva funcionalidad permite la memoria paginada y no paginada. Esto también permite PTE y grupo de la sesión a crecer más allá de los límites que se han explicado antes, hasta el punto donde se ha agotado el núcleo de todo.

Instrucciones encontradas con frecuencia entre comillas como la siguiente:Esto puede ser cierto en algunos casos. Sin embargo, es necesario supervisar el sistema para saber si se aplican a su sistema o no. En algunos casos, estas instrucciones son las conclusiones de los entornos específicos de Windows NT 4.0 o Windows 2000 y no necesariamente se aplican a Windows Server 2003. Se realizaron cambios significativos en Windows Server 2003 para reducir la probabilidad de que estos límites de arquitectura de hecho se alcanzará en la práctica. Por ejemplo, algunos procesos que se encontraban en el núcleo se movieron a procesos de núcleo no reducir la memoria utilizada en el espacio de direcciones virtual compartida.

Supervisar el uso de memoria RAM y memoria virtual

Monitor de rendimiento es la herramienta de principio para supervisar el rendimiento del sistema y para identificar la ubicación de los cuellos de botella. Para iniciar el Monitor de rendimiento, haga clic enInicio, haga clic en Panel de control, haga clic en Herramientas administrativasy, a continuación, haga doble clic en Monitor de rendimiento. Aquí es un resumen de algunos contadores importantes y lo que te dicen:

• Memoria, Bytes confirmados: este contador es una medida de la demanda de memoria virtual.
  
  Aquí muestra el número de bytes asignado por los procesos y a la que el sistema operativo se ha comprometido un marco de página de memoria RAM o una ranura de la página en el archivo de paginación (o quizás ambas). Como Bytes comprometidos crece mayor que la memoria RAM disponible, la paginación aumentará y también aumentará el tamaño de archivo de paginación que se está utilizando. En algún momento, la actividad de paginación se empieza a afectar significativamente al rendimiento.
• Proceso, el conjunto de trabajo, _Total: este contador es una medida de la memoria virtual en uso "activo".
  
  Este contador muestra la cantidad de memoria RAM es necesario para que la memoria virtual usada para todos los procesos que se encuentra en RAM. Este valor siempre es un múltiplo de 4.096, que es el tamaño de página que se utiliza en Windows. Como la demanda de aumento de memoria virtual más allá de la memoria RAM disponible, el sistema operativo ajusta la cantidad de memoria virtual del proceso está en su espacio de trabajo para optimizar el uso de memoria RAM disponible y minimizar la paginación.
• Archivo de paginación, archivo de paginación % uso: este contador es una medida de la cantidad del archivo de paginación se estén utilizando realmente.
  Utilice este contador para determinar si el archivo de paginación es un tamaño adecuado. Si este contador llega a 100, el archivo de paginación está lleno y las cosas dejarán de funcionar. Dependiendo de la volatilidad de la carga de trabajo, probablemente deseará el archivo de paginación grande bastante para que suele ser no más de un 50-075 porcentaje utilizado. Si se utiliza gran parte del archivo de paginación, tener más de uno en discos físicos diferentes, puede mejorar el rendimiento.
• Memoria, páginas/seg: este contador es una de las medidas de peor comprendidas.
  
  Un valor alto para este contador no implica necesariamente que el cuello de botella de rendimiento se deriva de una escasez de memoria RAM. El sistema operativo utiliza el sistema de paginación para fines distintos de intercambio de páginas por aumento forzado de la memoria.
• Memoria, páginas de salida/seg: este contador muestra el número de páginas de memoria virtual se escribieron en el archivo de paginación para liberar los marcos de páginas de memoria RAM para otros fines cada segundo.
  
  Éste es el mejor contador para supervisar si sospecha que la paginación es el cuello de botella de rendimiento. Aunque Bytes confirmados es mayor que la memoria RAM instalada, si la salida de páginas/s es baja o cero la mayoría de los casos, no hay ningún problema de rendimiento significativas de memoria RAM es insuficiente.
• Memoria, Bytes de caché
  Memoria, bytes de memoria no paginada
  Memoria, paginado,
  Memoria de sistema Bytes de código,
  Total Bytes de controladores del sistema de memoria:
  La suma de estos contadores es una medida de la cantidad de 2 GB de la parte compartida del espacio de direcciones virtuales de 4 GB se estén utilizando realmente. Utilícelas para determinar si el sistema está llegando a uno de los límites de arquitectura explicados que se han explicado.
• Memoria, MBytes disponibles: este contador mide la cantidad de RAM disponible satisfacer las peticiones de memoria virtual (o nuevas asignaciones, o para restaurar una página del archivo de paginación).
  
  Cuando RAM es escasos (por ejemplo, Bytes comprometidos es mayor que la memoria RAM instalada), el sistema operativo intenta mantener cierta fracción de la memoria RAM instalada disponible para su uso inmediato mediante la copia de páginas de memoria virtual que no están en uso actualmente en el archivo de paginación. Por lo tanto, este contador no se llegó a cero y no es necesariamente una buena indicación de si el sistema se está quedando sin memoria RAM.

Para obtener más información acerca de estos temas, visite los sitios de blogs y sitios Web de Microsoft siguientes:

• Microsoft Windows Internals, cuarta edición: Microsoft Windows Server ? 2003, Windows XP y Windows 2000
  (http://www.microsoft.com/MSPress/books/6710.aspx)
• AskPerf Blog: Una visión general de solución de problemas de memoria
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/25/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues.aspx)
• AskPerf Blog: Administración de memoria - x 86 espacio de direcciones virtuales
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2007/09/28/memory-management-x86-virtual-address-space.aspx)
• AskPerf Blog: Una visión general de solución de problemas de memoria
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/25/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues.aspx)
• AskPerf Blog: Una visión general de solución de problemas problemas de memoria - segunda parte
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/29/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues-part-two.aspx)
• AskPerf Blog: Administración de memoria - Desmitificación de 3 GB
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2007/03/23/memory-management-demystifying-3gb.aspx)
• Artículo de Microsoft Knowledge Base 177415
  (http://support.microsoft.com/kb/177415/ )
  : Cómo utilizar Memory Pool Monitor (Poolmon.exe) para solucionar problemas de memoria en modo núcleo pérdidas
• Artículo de Microsoft Knowledge Base 294418
  (http://support.microsoft.com/kb/294418/ )
  : Comparación de la arquitectura de memoria de 32 bits y 64 bits para las ediciones de 64 bits de Windows XP y Windows Server 2003
• http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/02/07/WS2008-Memory-Management-Dynamic-kernel-Addressing-Memory-Priorities-and-i-o-Handling.aspx
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/02/07/ws2008-memory-management-dynamic-kernel-addressing-memory-priorities-and-i-o-handling.aspx)
• Intel Physical Addressing Extensions (PAE) en Windows 2000
  http://support.Microsoft.com/default.aspx?scid=KB;EN-US; 268363
  (http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;EN-US;268363)
• Compatibilidad con gran cantidad de memoria está disponible en Windows Server 2003 y Windows Server 2000
  http://support.Microsoft.com/default.aspx?scid=KB;en-us;283037
  (http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;en-us;283037)
• Una descripción de la optimización de la característica y el modificador de extensión de dirección física de 4 GB de RAM
  http://support.Microsoft.com/default.aspx?kbid=291988
  (http://support.microsoft.com/default.aspx?kbid=291988)
• Address Windowing Extensions
  http://msdn2.Microsoft.com/en-us/library/Aa366527.aspx
  (http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/Aa366527.aspx)
• Diseño PAE
  http://www.Microsoft.com/whdc/System/Platform/Server/PAE/default.mspx
  (http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/pae/default.mspx)
• Compatibilidad con la memoria y sistemas operativos Windows
  http://www.Microsoft.com/whdc/System/Platform/Server/PAE/PAEmem.mspx
  (http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/PAE/PAEmem.mspx)