RAM, memória virtual, ficheiro de paginação e gestão de memória no Windows

Este artigo contém informações básicas sobre a implementação de memória virtual em versões de 32 bits do Windows. Esta informação diz respeito o Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista e Windows Server 2008. (Porque o Windows Server 2008 R2 está disponível apenas numa versão de 64 bits, esta informação não se aplica ao mesmo.)

Nos sistemas operativos modernos, como o Windows, aplicações e muitos sistema processos sempre referenciam memória utilizando endereços de memória virtual. Endereços de memória virtual são automaticamente convertidos para endereços de (memória RAM) reais pelo hardware. Apenas partes principais do kernel do sistema operativo ignoram a conversão de endereços e utilizam endereços de memória real directamente.

Memória virtual é sempre a ser utilizada, mesmo quando a memória que é necessária por todos os processos em execução não exceda o volume de RAM instalada no sistema.

Uma versão expandida do presente artigo está disponível no blogue do Windows de Bruce Sanderson. Para ver este artigo, visite o seguinte site de blogue:

Processos e espaços de endereços

Todos os processos (por exemplo, aplicações executáveis) em execução em versões de 32 bits do Windows são atribuídos endereços de memória virtual (uma com espaço de endereços virtuais), entre 0 e 4.294.967.295 (2 * 32-1 = 4 GB), independentemente da quantidade de RAM é efectivamente instalada no computador.

A configuração predefinida do Windows, 2 gigabytes (GB) deste espaço de endereço virtual são designados para uso privado de cada processo, em outro 2 GB é partilhado entre todos os processos e o sistema operativo. Normalmente, as aplicações (por exemplo, bloco de notas, Word, Excel e Acrobat Reader) utilizar apenas uma fracção de 2 GB de espaço de endereço privado. O sistema operativo atribui frames da página de memória RAM apenas essas páginas de memória virtual que estão a ser utilizadas.

Extensão do endereço físico (PAE) é a funcionalidade da arquitectura Intel de 32 bits que expande o endereço de memória física (RAM) para 36 bits. PAE não altera o tamanho do espaço de endereços virtuais (que se mantenha a 4 GB), mas apenas o volume de RAM real pode ser corrigidos pelo processador. Para mais informações, clique no número de artigo seguinte para visualizar o artigo na Microsoft Knowledge Base: A conversão entre o endereço de memória virtual de 32 bits que é utilizado pelo código que está a ser executado num processo e o endereço de memória RAM 36 bits é processada automaticamente e de forma transparente pelo hardware de computador de acordo com as tabelas de conversão que são mantidos pelo sistema operativo. Qualquer página de memória virtual (endereço de 32 bits) pode ser associada a qualquer página de memória RAM física (36 bits endereço).

A lista seguinte descreve a quantidade de RAM diferentes versões do Windows e as edições suportam (a partir de Maio de 2010):

Ficheiro de paginação

Quantidade de RAM é um recurso limitado, Considerando que, para fins mais práticos, memória virtual é ilimitada. Podem existir vários processos e cada processo tem o seu próprio 2 GB de espaço de endereço virtual privado. Quando a memória a ser utilizada por todos os processos existentes excede a quantidade de RAM disponível, o sistema operativo move páginas (segmentos de 4 KB) de um ou mais espaços de endereço virtual para o disco rígido do computador. Isto liberta nessa frame de RAM para outras utilizações. Nos sistemas Windows, estas páginas "paginadas out" são armazenadas num ou mais ficheiros (ficheiros Pagefile. sys) na raiz de uma partição. Pode existir um ficheiro deste tipo em cada partição de disco. A localização e tamanho de ficheiro de paginação está configurado em Propriedades do sistema (clique em Avançadas, clique em Desempenhoe, em seguida, faça clique sobre o Definições botão).

Os utilizadores pedem frequentemente "qual o tamanho deverá criar o ficheiro de paginação?" Não há resposta única para esta pergunta uma vez que depende da quantidade de RAM instalada e a quantidade de memória virtual essa carga de trabalho requer. Se não houver outras informações disponíveis, a recomendação típica de 1,5 vezes a RAM instalada é um bom ponto de partida. Em sistemas de servidor, que normalmente pretende ter RAM suficiente para que nunca é uma escassez de e para que o ficheiro de paginação não basicamente é utilizado. Nestes sistemas, este pode agir nenhum efeito útil para manter um ficheiro de paginação realmente grande. Por outro lado, se houver bastante espaço em disco, mantendo um ficheiro de paginação de grandes dimensões (por exemplo, 1,5 vezes a RAM instalada) does não causa um problema e este também elimina a necessidade de se preocupar sobre como grande para torná-lo.

Desempenho, limites de arquitecturais e RAM

Em qualquer sistema de computador, tal como a carga aumenta (o número de utilizadores, o volume de trabalho), desempenho diminui, mas de forma não linear. Qualquer aumento de carga ou a pedido, para além de um determinado ponto, provoca uma diminuição significativa do desempenho. Isto significa que algum recurso está no fornecimento de muito curto e tornou-se um congestionamento.

Em algum momento, não é possível aumentar o recurso de que existe pouca. Isto significa que foi atingido um limite de arquitectura . Alguns limites de arquitecturais frequentemente comunicadas no Windows incluem o seguinte:

• 2 GB de espaço de endereços virtual partilhado para o sistema (kernel)
• 2 GB de espaço de endereço virtual privada por processo (modo de utilizador)
• 660 MB do sistema de armazenamento PTE (Windows Server 2003 e versões anterior)
• 470 MB de armazenamento de bloco paginado (Windows Server 2003 e versões anterior)
• 256 MB de armazenamento do conjunto não paginado (Windows Server 2003 e versões anterior)

Isto aplica-se para o Windows Server 2003 especificamente, mas também pode aplicar para o Windows XP e no Windows 2000. No entanto, Windows Vista, Windows Server 2008 e Windows 7 não todas partilhar estes limites de arquitecturais. Dos limites de utilizador e a memória kernel (números 1 e 2 aqui) são os mesmos, mas os recursos de kernel, como PTEs e vários agrupamentos de memória são dinâmicos. Esta nova funcionalidade permite que a memória de bloco paginada e não paginada. Isto também permite PTEs e bloco de sessão ultrapasse os limites de que foram anteriormente discutidos, até ao ponto em que o kernel todo se esgotar.

Instruções de frequentemente encontradas e entre aspas como o seguinte:Tal poderá acontecer em alguns casos. No entanto, tem de monitorizar o sistema para saber se aplicarem ao seu sistema particular ou não. Em alguns casos, estas instruções são conclusões de ambientes específicos do Windows NT 4.0 ou Windows 2000 em não são necessariamente aplicam para o Windows Server 2003. Foram efectuadas alterações significativas para o Windows Server 2003 para reduzir a probabilidade de que estes limites de arquitecturais de facto possa ser atingidos na prática. Por exemplo, alguns processos que estavam no kernel do foram movidos para processos não kernel para reduzir a memória utilizada no espaço de endereço virtual partilhada.

Monitorizar a utilização de RAM e memória virtual

Monitor de desempenho é a ferramenta de princípio para monitorizar o desempenho do sistema e para identificar a localização do congestionamento. Para iniciar o Monitor de desempenho, clique emIniciar, clique em Painel de controlo, clique em Ferramentas administrativase, em seguida, faça duplo clique Monitor de desempenho. Eis um resumo de alguns contadores importantes e indicar o que são-lhe:

• Memória, Bytes dedicados: Este contador é uma medida do pedido de memória virtual.
  
  Mostra o número de bytes que foram atribuído por processos e ao qual o sistema operativo tenha cometido uma frame da página de RAM ou uma ranhura de página, o ficheiro de paginação (ou talvez ambos). Como Bytes dedicados cresce superior a RAM disponível, aumentará a paginação e também irá aumentar o tamanho do ficheiro de paginação que está a ser utilizado. Em algum momento, a actividade de paginação é iniciado afectar significativamente o desempenho.
• Processo, conjunto de trabalho, total: Este contador é uma medida de memória virtual em utilização "activa".
  
  Este contador mostra a quantidade de RAM é necessário para que a memória virtual que está a ser utilizada para todos os processos na RAM. Este valor é sempre um múltiplo de 4.096, que é o tamanho da página que é utilizado no Windows. Como a pedido de aumentos de memória virtual para além da RAM disponível, o sistema operativo ajusta a quantidade de memória virtual de um processo está no seu conjunto de trabalho para optimizar a utilização de memória RAM disponível e minimizar a paginação.
• Ficheiro de paginação, ficheiro de paginação % de utilização: Este contador é uma medida da quantidade, o ficheiro de paginação está efectivamente a ser utilizado.
  Utilize este contador para determinar se o ficheiro de paginação é um tamanho adequado. Se este contador atingir 100, o ficheiro de paginação está cheio e coisas deixarão de funcionar. Dependendo da volatilidade da carga de trabalho, provavelmente pretenderá o ficheiro de paginação grande suficiente para que fique geralmente não mais de percentagem de 50-075 utilizada. Se a maior parte do ficheiro de paginação está a ser utilizado, com mais de uma em discos físicos diferentes, poderá melhorar o desempenho.
• Memória, páginas/seg. ': Este contador é uma das medidas mais incompreendidas.
  
  Um valor elevado para este contador não implica necessariamente que o congestionamento do desempenho deriva de uma falta de RAM. O sistema operativo utiliza o sistema de paginação para fins diferentes páginas de comutação devido a over-commitment de memória.
• Memória, páginas saída/seg. ': Este contador mostra o número de páginas de memória virtual foram escrito no ficheiro de paginação para libertar frames da página de RAM para outros fins, por segundo.
  
  Este é o melhor contador a monitorizar se suspeitar que a paginação é o congestionamento do desempenho. Mesmo que os Bytes dedicados é maior do que a quantidade de RAM instalada, se páginas saída/seg é baixa ou zero a maioria das vezes, não existe nenhum problema de desempenho significativos da RAM insuficiente.
• Memória, Bytes de Cache
  Memória, Pool Nonpaged Bytes,
  Memória paginável em Bytes,
  Memória, Bytes Total código do sistema,
  Memória, Total de Bytes no controlador do sistema:
  A soma destes contadores é uma medida da quantidade de 2 GB da parte partilhada do espaço de endereços virtuais de 4 GB é efectivamente a ser utilizada. Utilize estas para determinar se o sistema é chegar a um dos limites arquitecturais discutidos abordados anteriormente.
• Memória, MBytes disponíveis: Este contador mede a quantidade de RAM está disponível para satisfazer pedidos de memória virtual (quer novas repartições, ou para restaurar uma página a partir do ficheiro de paginação).
  
  Quando RAM existe pouca (por exemplo, Bytes dedicados é superior a RAM instalada), o sistema operativo irá tentar manter fracção disponível para utilização imediata de RAM instalada, copiando as páginas de memória virtual que não estão em utilização activa para o ficheiro de paginação. Por conseguinte, este contador não chegou a zero e não é necessariamente uma boa indicação se o sistema é a falta de RAM.

Para mais informações sobre estes assuntos, visite os seguintes Web sites e blogues sites da Microsoft:

• Microsoft Windows Internals, quarta edição: Microsoft Windows Server ? 2003, Windows XP e Windows 2000
  (http://www.microsoft.com/MSPress/books/6710.aspx)
• Blogue do AskPerf: Uma descrição geral da resolução de problemas de memória
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/25/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues.aspx)
• Blogue do AskPerf: Gestão de memória-x 86 espaço de endereçamento Virtual
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2007/09/28/memory-management-x86-virtual-address-space.aspx)
• Blogue do AskPerf: Uma descrição geral da resolução de problemas de memória
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/25/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues.aspx)
• Blogue do AskPerf: Uma descrição geral da resolução de problemas de memória - segunda parte
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2008/01/29/an-overview-of-troubleshooting-memory-issues-part-two.aspx)
• Blogue do AskPerf: Gestão de memória-Demystifying 3 GB
  (http://blogs.technet.com/askperf/archive/2007/03/23/memory-management-demystifying-3gb.aspx)
• Artigo da Microsoft KB 177415
  (http://support.microsoft.com/kb/177415/ )
  : Como utilizar o Monitor de conjunto de memória (Poolmon.exe) para resolver problemas de memória de modo kernel fugas
• Artigo da Microsoft KB 294418
  (http://support.microsoft.com/kb/294418/ )
  : Comparação da arquitectura de memória de 32 bits e 64 bits para as edições de 64 bits do 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 endereçamento físico de extensões (PAE) no Windows 2000
  http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=KB;EN-US; 268363
  (http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;EN-US;268363)
• Está disponível suporte de memória de grandes dimensões no 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)
• Uma descrição da RAM de 4 GB optimização funcionalidade e o parâmetro de extensão do endereço físico
  http://support.microsoft.com/default.aspx?kbid=291988
  (http://support.microsoft.com/default.aspx?kbid=291988)
• Extensões do endereço baseadas em janelas
  http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/Aa366527.aspx
  (http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/Aa366527.aspx)
• Estrutura PAE
  http://www.microsoft.com/whdc/system/Platform/Server/PAE/default.mspx
  (http://www.microsoft.com/whdc/system/platform/server/pae/default.mspx)
• Suporte de memória e 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)