RAM, memoria virtuale, file di paging e la gestione della memoria in Windows

In questo articolo contiene informazioni di base sull'implementazione di memoria virtuale in versioni a 32 bit di Windows. Tali informazioni riguardano Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista e Windows Server 2008. (Poiché Windows Server 2008 R2 è disponibile solo nella versione a 64 bit, queste informazioni non si applicano ad esso.)

Nei sistemi operativi moderni come Windows, applicazioni e molte sistema processi sempre riferimento alla memoria utilizzando indirizzi di memoria virtuale. Gli indirizzi di memoria virtuale vengono automaticamente tradotti in indirizzi di (memoria RAM) reali dall'hardware. Solo i componenti principali del kernel del sistema operativo ignorano questa conversione degli indirizzi e utilizzano direttamente gli indirizzi di memoria reale.

Memoria virtuale è sempre in uso, anche quando la memoria richiesta da tutti i processi in esecuzione non superi il volume di RAM installato nel sistema.

Una versione espansa di questo articolo è disponibile sul blog di Bruce Sanderson Windows. Per visualizzare questo articolo, visitare il seguente sito di blog:

I processi e gli spazi di indirizzi

Tutti i processi (ad esempio file eseguibili di applicazione) che eseguono versioni a 32 bit di Windows vengono assegnati gli indirizzi di memoria virtuale (uno spazio di indirizzi virtuali), compresi tra 0 e 4.294.967.295 (2 * 32-1 = 4 GB), indipendentemente dalla quantità di RAM è effettivamente installato nel computer.

Nella configurazione predefinita di Windows 2 gigabyte (GB) di questo spazio di indirizzi virtuali sono designati per l'utilizzo privato di ogni processo e 2 GB è condivisa tra tutti i processi e il sistema operativo. In genere, le applicazioni (ad esempio Blocco note, Word, Excel e Acrobat Reader) utilizzare solo una frazione di 2 GB di spazio di indirizzi privati. Pagine di memoria RAM assegnata dal sistema operativo solo a queste pagine di memoria virtuale sono in uso.

Estensione indirizzo fisico (PAE) è la funzionalità dell'architettura Intel a 32 bit che espande l'indirizzo di memoria fisica (RAM) a 36 bit. PAE non modifica la dimensione di spazio di indirizzi virtuali (che rimane a 4 GB), ma solo il volume della RAM effettiva che può essere risolto dal processore. Per ulteriori informazioni, fare clic sul numero dell'articolo riportato di seguito per visualizzare l'articolo della Microsoft Knowledge Base: La conversione tra l'indirizzo di memoria virtuale a 32 bit che viene utilizzato dal codice in esecuzione in un processo e l'indirizzo di memoria RAM a 36 bit viene gestita automaticamente e in modo trasparente per l'hardware del computer in base alle tabelle di conversione che vengono mantenute dal sistema operativo. Qualsiasi pagina di memoria virtuale (indirizzo a 32 bit) può essere associato a qualsiasi pagina di RAM fisica (indirizzo 36 bit).

L'elenco seguente descrive la quantità di RAM che le varie versioni ed edizioni di Windows supportano (dal maggio 2010):

File di paging

RAM è una risorsa limitata, mentre per scopi più pratici, la memoria virtuale è illimitata. Possono esistere numerosi processi e ogni processo dispone di un proprio 2 GB di spazio di indirizzi virtuali. Quando la memoria utilizzata da tutti i processi esistenti supera la RAM disponibile, il sistema operativo Sposta pagine (pezzi di 4 KB) di uno o più spazi di indirizzi virtuali per disco rigido del computer. In tal modo la cornice RAM per altri utilizzi. Nei sistemi Windows, tali pagine "paging out" sono memorizzate in uno o più file (file Pagefile. sys) nella directory principale di una partizione. Può esistere un file in ogni partizione del disco. La posizione e le dimensioni del file della pagina è configurata in Proprietà del sistema (fare clic su Avanzate, fare clic su prestazionie quindi scegliere il Impostazioni pulsante).

Gli utenti si rivolgono spesso "dimensioni devo utilizzare il file di paging?" Non è una singola risposta a questa domanda perché esso dipende dalla quantità di RAM installata e sulla quantità di memoria virtuale richiede tale carico di lavoro. Se non sono disponibili altre informazioni disponibili, la raccomandazione tipica di 1,5 volte la RAM installata è un buon punto di partenza. Sui sistemi server, è possibile disporre di RAM sufficiente in modo che non vi è mai una carenza e in modo che in pratica il file di paging non viene utilizzato. In questi sistemi, non può servire di nessuna utilità per mantenere un file di paging di dimensioni veramente grandi. D'altro canto, se lo spazio su disco è sufficiente, gestione di un file di paging di grandi dimensioni, ad esempio 1,5 volte la RAM installata, causa un problema e questo inoltre elimina la necessità preoccuparsi su dimensioni per renderlo.

Prestazioni, i limiti dell'architettura e RAM

Su qualsiasi computer, man mano che aumenta il carico (il numero di utenti, il volume di lavoro), le prestazioni diminuiscono, ma in modo non lineare. Un aumento di carico o la domanda, oltre un certo punto, provoca un calo significativo delle prestazioni. Ciò significa che alcune delle risorse è molto esiguo ed è diventato un collo di bottiglia.

A un certo punto, non è possibile aumentare la risorsa ha poca. Ciò significa che è stato raggiunto un limite dell'architettura . Di seguito sono elencati alcuni limiti dell'architettura spesso segnalate in Windows:

• 2 GB di spazio di indirizzi virtuale condiviso per il sistema (kernel)
• 2 GB di spazio di indirizzi virtuali per ogni processo (modalità utente)
• 660 MB di memoria PTE (Windows Server 2003 e versioni precedenti)
• 470 MB di memoria di paging (Windows Server 2003 e versioni precedenti)
• 256 MB di memoria del pool non di paging (Windows Server 2003 e versioni precedenti)

Ciò vale in particolare per Windows Server 2003, ma questo può essere usato anche per Windows XP e Windows 2000. Tuttavia, Windows Vista, Windows Server 2008 e Windows 7 non condividono tutti i limiti dell'architettura. I limiti sulla memoria del kernel (numeri 1 e 2 qui) e l'utente sono gli stessi ma risorse kernel quali PTE e diversi pool di memoria sono dinamiche. Questa nuova funzionalità permette di paging e non di paging della memoria. In questo modo anche PTE e pool di sessione di crescere oltre i limiti descritti in precedenza, fino al punto in cui il kernel intero è esaurito.

Istruzioni spesso trovate e tra virgolette, ad esempio riportato di seguito:Ciò potrebbe essere vero in alcuni casi. Tuttavia, è necessario monitorare il sistema per sapere se si applicano all'uso o non. In alcuni casi, queste istruzioni sono conclusioni da ambienti specifici di Windows NT 4.0 o Windows 2000 e non si applicano necessariamente a Windows Server 2003. Per ridurre la probabilità che vengano raggiunti i limiti dell'architettura in realtà in pratica, a Windows Server 2003 sono state apportate modifiche significative. Ad esempio, alcuni processi sono stati nel kernel sono stati spostati processi non kernel per ridurre la memoria utilizzata nello spazio degli indirizzi virtuale condiviso.

Monitoraggio dell'utilizzo di RAM e memoria virtuale

Performance Monitor è lo strumento di principio, per il monitoraggio delle prestazioni del sistema e per identificare la posizione del collo di bottiglia. Per avviare Performance Monitor, fare clic suInizio, fare clic su Pannello di controllo, fare clic su Strumenti di amministrazione, quindi fare doppio clic Performance Monitor. Di seguito è riportato un riepilogo di alcuni importanti contatori e cosa dicono è:

• Memoria, byte vincolati: questo contatore è una misura della domanda di memoria virtuale.
  
  Mostra il numero di byte allocato da processi e a cui il sistema operativo ha commesso una cornice di pagina di RAM o uno slot di pagina nel file di paging (o forse entrambi). Come Byte vincolati crescita maggiore di RAM disponibile, paging aumenterà e aumenta anche la dimensione del file di paging viene utilizzata. A un certo punto, attività di paging inizia a influire significativamente sulle prestazioni.
• Processo Working Set, Total: questo contatore è una misura della memoria virtuale in uso "attivo".
  
  Questo contatore indica quanta RAM è necessario in modo che la memoria virtuale utilizzata per tutti i processi si trova nella RAM. Questo valore è sempre un multiplo di 4.096, ovvero le dimensioni di pagina viene utilizzata in Windows. Come richiesta di memoria virtuale aumenta oltre la RAM disponibile, il sistema operativo consente di regolare la quantità di memoria virtuale del processo è nell'insieme di lavoro per ottimizzare l'utilizzo della RAM disponibile e la riduzione del paging.
• File di paging, file di paging % in uso: questo contatore è una misura di quanto il file di paging viene effettivamente utilizzato.
  Utilizzare questo contatore per determinare se il file di paging è una dimensione appropriata. Se il contatore raggiunge 100, il file di paging è pieno e cose smetterà di funzionare. A seconda della volatilità del carico di lavoro, probabilmente si desidera il file di paging grandi in modo che è in genere non oltre il 50-075% utilizzato. Se viene utilizzata la maggior parte del file di paginazione, aventi più di uno su dischi fisici diversi, può migliorare le prestazioni.
• Memoria, pagine/Sec: questo contatore è una delle misure più fraintese.
  
  Un valore elevato per questo contatore non implica necessariamente che il collo di bottiglia delle prestazioni è causata da una carenza di memoria RAM. Il sistema operativo utilizza il sistema di spostamento per scopi diversi dalla sostituzione delle pagine a causa di impegno eccessivo della memoria.
• Memoria, Output pagine/Sec: questo contatore indica il numero di pagine di memoria virtuale sono stati scritti per il file di paging per liberare pagine di memoria RAM per altri scopi ogni secondo.
  
  Questo è il contatore per monitorare se si sospetta che il paging è il collo di bottiglia delle prestazioni migliore. Anche se Byte vincolati è maggiore di RAM installata se Output pagine/sec è basso o zero la maggior parte dei casi, non esiste alcun problema di prestazioni significativo dalla RAM insufficiente.
• Memoria byte nella Cache,
  Memoria del Pool non di paging byte,
  Memoria, byte Pool di paging,
  Byte totali codice di sistema, memoria
  Memoria Byte totali Driver di sistema:
  La somma di questi contatori è una misura della quantità di 2 GB della parte condivisa dello spazio degli indirizzi virtuale di 4 GB vengono effettivamente utilizzati. Consente di determinare se il sistema sta per raggiungere uno dei limiti dell'architettura illustrati descritti in precedenza.
• Memoria, MByte disponibili: questo contatore misura la quantità di RAM disponibile soddisfare le richieste per la memoria virtuale (entrambi nuove allocazioni, o per il ripristino di una pagina dal file di paginazione).
  
  Quando RAM ha poca (ad esempio byte vincolati è maggiore di RAM installata), il sistema operativo tenta di mantenere la frazione di RAM installata immediatamente disponibile copiando le pagine di memoria virtuale che non sono in uso per il file di paging. Pertanto, questo contatore non raggiunge zero e non è necessariamente una buona indicazione se il sistema è poca RAM.

Per ulteriori informazioni su questi argomenti, visitare i seguenti siti di blog e siti Web Microsoft:

• Microsoft Windows Internals, Fourth Edition: Microsoft Windows Server ? 2003, Windows XP e Windows 2000
  (http://www.microsoft.com/MSPress/books/6710.aspx)
• Blog di AskPerf: Una panoramica della risoluzione dei problemi di memoria
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/25/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues.aspx)
• Blog di AskPerf: Memory Management - 86 spazio di indirizzi virtuali
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2007/09/28/memory-management-x86-virtual-address-space.aspx)
• Blog di AskPerf: Una panoramica della risoluzione dei problemi di memoria
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/25/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues.aspx)
• Blog di AskPerf: Una panoramica della risoluzione dei problemi di memoria - parte 2
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/29/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues-part-two.aspx)
• Blog di AskPerf: La gestione della memoria - Demistificazione delle 3 GB
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2007/03/23/memory-management-demystifying-3gb.aspx)
• Articolo della Microsoft Knowledge Base 177415
  (http://support.microsoft.com/kb/177415/ )
  : Perdite come utilizzare Memory Pool Monitor (Poolmon.exe) per risolvere i problemi di memoria in modalità kernel
• Articolo della Microsoft Knowledge Base 294418
  (http://support.microsoft.com/kb/294418/ )
  : Confronto dell'architettura di memoria a 32 e 64 bit per le edizioni a 64 bit di Windows XP e 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 Extension (PAE) in Windows 2000
  http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=KB;EN-US; 268363
  (http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;EN-US;268363)
• Supporto di grandi quantità di memoria è disponibile in Windows Server 2003 e 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 descrizione di 4 GB di RAM Tuning Feature e l'opzione di estensione indirizzo fisico
  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)
• Progettazione PAE
  http://www.microsoft.com/whdc/System/Platform/server/PAE/default.mspx
  (http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/pae/default.mspx)
• Supporto di memoria e sistemi operativi Windows
  http://www.microsoft.com/whdc/System/Platform/server/PAE/PAEmem.mspx
  (http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/PAE/PAEmem.mspx)