пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Предположим, у вас есть увесистый дистрибутив софта в формате .iso, гигабайт на 5, например, и вы хотите передать его через сеть партнеру. Вы загружаете его на FTP сервер и даете ссылку партнеру, мол «На, скачивай, дружище!». Ваш партнер скачивает его и работает с ним. Думаете этого достаточно? Нет. Сейчас объясним почему.
p>
Зачем сверять контрольную сумму?
Дело в том, что при загрузке файла из сети файл может прилететь к вам побитым. Да –да, вы не ослышались. Любой .iso это так или иначе, набор блоков данных. И при скачивании, а особенно по нестабильному FTP, он может «крашнуться».
И чтобы избежать этого, используется следующий алгоритм передачи файла. Его последовательность такова:
Владелец файла считает контрольную сумму рабочего файла (по MD5, например);
Загружает файл на публичное хранилище и передает контрольную сумму получателю файла;
Получатель файла скачивает файл, считает его контрольную сумму на своей стороне и сверяет ее с оригинальной, которую посчитал владелец файла;
Получатель и Владелец кидают смешные стикеры в Telegram друг другу из стикерпака про лягушку Пепе.
Как работает контрольная - простым языком
Контрольная сумма - результат некой хэш – функции. Запомнили. Далее, что такое хэш – функция? Это функция, которая получает на вход массив данных, «прокручивает» эти данные по определенному алгоритму и дает на выходе битовую строку, длина которой задана заранее.
Не вдаваясь в подробности сложных алгоритмов, так это и работает:
Массив данных на вход (файл);
Магия внутри;
Контрольная сумма на выходе!
Как рассчитать контрольную сумму?
Будем использовать криптографическую функцию MD5. Скачиваем утилиту WinMD5Sum по ссылке: https://sourceforge.net/projects/winmd5sum/. Установите ее и идем дальше.
Итак, вот мой заветный дистрибутив. Лежит в папке:
Запускаем WinMD5Sum:
Тут все предельно просто. Просто в поле File Name выбираем наш дистрибутив и нажимаем кнопку Calculate.
Зачастую, как только вы выберите файл в поле File Name через кнопку поиску (три точки), то подсчет хэша начнется без нажатия на кнопку Calculate.
Огонь. Копируйте значение из поля MD5 Sum и сохраняйте себе отдельно. Теперь, по легенде, мы берем этот файл и отправляем другу/партнеру/коллеге. Выкладываем файл на FTP, а контрольную сумму передаем ему отдельно – по смс, емаил, в чате. Далее, давайте рассмотрим процесс с точки зрения получателя файла.
Как сверить контрольную сумму?
Мы получили файл и его контрольную сумму. Как ее проверить? Все так же, как и при расчете контрольной суммы! Сначала считаем контрольную сумму скачанного файла:
С одним лишь отличием. Теперь мы берем контрольную сумму которая была посчитана ранее, вставляем ее в поле Compare и нажимаем кнопку Compare:
Вот и все. Наша контрольная сумма совпала, а это значит, что файл во время загрузки поврежден не был. Иначе, мы бы получили вот такое значение:
Нельзя произвести первое впечатление дважды. Именно поэтому важно, чтобы ваше приложение работало без ошибок. Эффективный мониторинг — залог успеха бизнеса, обеспечивающий стабильную производительность и доступность.
Многие компании недооценивают контроль фронтенда и перекладывают эту задачу на инженеров или системных администраторов. Не надо так. Это может перегрузить их и создать проблемы в будущем.
В этой статье разберемся с инструментами мониторинга приложений для выявления ошибок на фронтенде.
Почему именно фронтенд?
Архитектура программного обеспечения делится на два основных компонента - фронтенд и бэкенд.
Фронтенд включает в себя компоненты приложения, которые выполняются и анализируются на стороне клиента через мобильные или веб-интерфейсы.
Таким образом, при загрузке веб-страницы загружаются такие компоненты, как CSS, HTML, JavaScript или изображения. В наши дни интерфейсы и приложения, предназначенные для конечных пользователей, становятся все более сложными и даже более мощными, что также создает вероятность того, что что-то пойдет не так.
Если в передней части приложения произойдет какой-либо сбой, это может привести к серьезным потерям, включая доходы, ресурсы и, что самое главное, впечатления клиентов. Помимо сложности, фронт-энд становится еще более сложным из-за постоянных обновлений, смены фреймворков и увеличения количества конечных пользователей, приходящих через различные устройства, браузеры, местоположение и интернет-провайдеров.
Кроме того, для SaaS- и eCommerce-компаний, работающих с большой аудиторией, мониторинг времени безотказной работы также недостаточен, и они не могут рисковать производительностью своих приложений, поскольку от этого зависит их бизнес.
Что такое мониторинг внешних приложений?
Мониторинг фронтенд-приложений - это процесс отслеживания ошибок, их устранения и поддержания работоспособности веб-приложений.
Это делается для оптимизации работы пользователей путем устранения любых ошибок, которые могут нанести вред вашему приложению. Вы можете отлавливать ошибки на начальном этапе, и тогда вашим разработчикам будет легко с ними справиться. Впоследствии они смогут работать над отладкой и улучшением кода.
Не путайте этот инструмент с мониторингом производительности приложений, поскольку он ориентирован на конечный результат, который видят пользователи при открытии вашего приложения.
Какие бывают ошибки?
Ошибки JavaScript. Функциональность большинства приложений основана на JavaScript. В результате выявление ошибок JavaScript становится одной из важных задач фронтенд-мониторинга.
При этом необходимо определить, как часто возникают эти ошибки, а также учесть серьезность их воздействия.
Проблемы, связанные с конкретным фреймворком. Такие мощные фреймворки, как Angular или React, облегчают работу разработчиков. Инструмент мониторинга фронтенд-приложений может обнаружить проблемы, основанные на функциональных возможностях фреймворков, например, на состоянии приложения.
Сбой сетевого запроса. Веб-приложения и сайты интегрируются с различными внешними решениями для выполнения дополнительных функций. Таким образом, они выполняют огромное количество запросов к серверу, на котором размещены. Для этого инструменты мониторинга могут записывать эти HTTP-запросы и ответы, инициированные пользователем, чтобы найти ошибки.
Проблемы производительности. Некоторые инструменты мониторинга могут также отслеживать показатели производительности приложений, включая среднее время загрузки страницы, время до первого рисунка, среднее время отклика сервера и другие.
Проблемы с пользовательским опытом. Если пользователь совершает «бешеные клики» или быстро нажимает на некоторые элементы несколько раз, инструменты могут эффективно отслеживать это. Кроме того, они могут обеспечить корректное отображение элементов и определить, когда пользователь застревает в определенном навигационном цикле.
Мониторинг фронтенда повышает функциональность, доступность и скорость работы ваших приложений. Поэтому использование качественного инструмента для мониторинга всех этих аспектов становится обязательным. Для этого давайте рассмотрим некоторые из лучших инструментов, доступных на рынке.
Sentry
Один из первых программных продуктов для мониторинга ошибок и популярный выбор среди людей —
Sentry
имеет множество впечатляющих функций для решения множества проблем.
С помощью Breadcrumbs вы можете увидеть события, приведшие к ошибкам, что поможет вам определить приоритетность ошибок с учетом их возможного влияния на пользователей и ваш бизнес.
Кроме того, вы можете найти первопричину ошибки, сэкономив время на отладку. Эта функция доступна как на стороне клиента, так и на стороне сервера.
Sentry расскажет вам о том, что необходимо знать для обнаружения ошибок и поиска их на основе общего контекста. Инструмент способен ассоциировать ошибки с определенным релизом. Этот контекст также определяет среду возникновения ошибки, то есть язык и операционную систему. Кроме того, вы можете настроить пользовательские контексты в зависимости от вашего бизнеса и приложения.
Функция релиза позволяет узнать, когда и кто вызвал ошибку, а также предоставляет дополнительный контекст, например данные о коммитах, что помогает понять впервые появившиеся ошибки, а также те, которые уже устранены. Sentry позволяет автоматически назначать новые ошибки своей команде.
Вы можете визуализировать ошибки с помощью приборной панели, которая включает графики всплесков, событий и ошибок, организованные с помощью релиза и географического отображения. Получайте оповещения об ошибках по SMS, электронной почте или в чате, используйте распределенную трассировку для отслеживания ошибок в нескольких проектах, карты исходных текстов для Node и JS, а также используйте пользовательский конструктор запросов.
Sentry заботится о безопасности благодаря двухфакторной авторизации, журналам аудита, сертифицированному щиту конфиденциальности, сертификации SOC-2, SSL-шифрованию и соблюдению COPPA.
Он интегрируется с основными фреймворками и языками, включая JavaScript, PHP, Python, NodeJS, Ruby, Django, Go, C & C++, Java, Android, GitHub, GitLab и другие.
Airbrake
Airbrake
позволяет отслеживать ошибки, производительность и развертывание приложения. Это легкий и простой инструмент, который вы можете легко настроить и запустить в работу в кратчайшие сроки. Как только в приложении возникает ошибка, он оповещает вас об этом в режиме реального времени.
Найдите первопричину ошибки с помощью Breadcrumbs и Backtraces, которые отображают точную причину ошибки, упрощая ее устранение. Предоставляя контекст и рамки для выявления и приоритизации ошибок, Airbrake позволяет быстрее диагностировать проблемы.
Он может контролировать ваш технологический стек, помогает поддерживать процесс разработки на должном уровне, а также позволяет выявлять критические риски и «горячие точки». Отслеживание развертывания также помогает исправлять неудачные развертывания и предотвращать возможные проблемы в будущем. Airbrake отлично работает с такими инструментами, как GitLab, GitHub, Slack и т. д.
LogRocket
Этот инструмент немного отличается от других благодаря возможности записывать сеансы пользователей, чтобы лучше понять, как произошла ошибка.
LogRocket
позволяет воспроизводить сеансы пользователей, чтобы вы могли видеть пиксельно точное изображение всего, что ваши пользователи могут просматривать в режиме реального времени.
Если пользователь столкнется с какими-либо проблемами, вы сможете устранить их, не запрашивая журналы или скриншоты. Просматривайте сетевую активность, включая ответы и запросы.
Вы также можете просмотреть состояние и действия в течение определенного времени, ошибки JavaScript и журналы консоли. Он показывает значимые ошибки и недочеты, а также способы их устранения.
LogRocket позволяет отслеживать IP-адреса и пользовательские агенты для каждой сессии, что также полезно для получения информации об используемом браузере и устранения проблем, связанных с браузером. В журналы можно добавлять пользовательские свойства, что позволяет создавать пары «пользователь-значение», предоставляющие больше данных о пользователях и сеансах.
Запустить LogRocket в локальной сети или в GCP, AWS и Azure можно в течение часа. Они предлагают SDK для различных технологий и обеспечивают интеграцию с React, Angular, Plain JS, Redux, Vue.js, Ember и такими инструментами, как Salesforce, Drift, Sentry, Rollbar, JIRA, Intercom, Zendesk, GitHub, Trello и другими.
Rollbar
Созданный в 2012 году инструмент для отслеживания ошибок
Rollbar
сейчас стал одним из лучших на рынке. Он может отслеживать ошибки на множестве доступных платформ. Таким образом, вместо того, чтобы тратить время на поиск ошибок, вы можете посвятить его улучшению кода и чувствовать себя в безопасности. Rollbar автоматизирует сортировку и мониторинг ошибок, поэтому разработчики могут исправлять ошибки в течение нескольких минут, безболезненно создавая программное обеспечение. Он предоставляет результаты в реальном времени в дополнение к суммированию трасс с локальными переменными. Это также помогает сократить время между разработкой и контролем качества.
Вы также можете получать отчеты об ошибках, которые помогут вам определить приоритетность проблем, влияющих на тестовые случаи, и соответствующим образом исправить их. Rollbar поддерживает такие платформы, как iOS и Android, и такие языки, как APEX, Ruby, PHP, Java, dotNet, JavaScript и Python. Здесь доступны как бесплатные, так и платные тарифные планы.
AppSignal
У
AppSignal
есть 5 инструментов мониторинга, функции которого объединены для обеспечения полной видимости вашего приложения.
Пять типов мониторинга:
Отслеживание ошибок для обнаружения ошибок и предотвращения их повторения
Мониторинг производительности для точной настройки приложения
Мониторинг сервера для запуска здоровых приложений на оптимальном оборудовании
Панели метрик для сбора показателей в режиме реального времени и их последующей визуализации на панели управления
Обнаружение аномалий для установки триггеров и получения предупреждений в случае, если какая-либо из метрик идет не так.
AppSignal поддерживает такие фреймворки и языки, как Elixir, Node.js, Ruby и JavaScript. Он прост в использовании, а его установка также не требует усилий и занимает не более 5 минут. После установки автоматически создается интуитивно понятная приборная панель для получения информации об инцидентах производительности и уведомлений об исключениях.
Если говорить о сборке, то агент AppSignal создан на основе Rust, который отличается стабильностью и легкостью, что позволяет использовать его уже в тысячах приложений.
Они гарантируют 99,999% времени работы системы мониторинга, так что во время ее работы с вашим приложением ничего не случится. Кроме того, AppSignal соответствует требованиям GDPR.
Raygun
С
Raygun
исправление ошибок становится проще, и вы можете контролировать весь хаос, окружающий ваше программное обеспечение. Он помогает быстро диагностировать проблемы в кодовой базе, обеспечивает пользователям безошибочный опыт и позволяет вам наслаждаться быстрыми циклами разработки.
Raygun следит за вашими приложениями и уведомляет вас в тот момент, когда возникают проблемы. Все, что вам нужно сделать, - это добавить Raygun в код и во весь технологический стек.
Таким образом, вы сможете обнаружить все ошибки в вашем приложении за считанные минуты. Отчет об ошибках содержит полную диагностическую информацию о первопричине, что позволяет быстрее устранять проблемы, сохраняя безупречный пользовательский опыт.
Он также показывает полную трассировку стека, браузер и его версию, окружение, ОС, хост, имя класса и многое другое. Кроме того, вы можете определить коммит или релиз, в котором возникла проблема. Raygun позволяет создавать пользовательские панели, чтобы отслеживать метрики так, как вам нужно, и просматривать количество ошибок и регрессий, связанных с новыми кодами.
Вы также можете планировать отчеты в зависимости от конкретной информации о сбоях, очищать конфиденциальные данные и информацию PII. Интегрируйте Raygun с такими инструментами, как Slack, Trello, Bitbucket, GitHub, JIRA и т. д., а также с такими фреймворками, как Angular, React, Vue.js, Ember, JavaScript и другими.
Firebase
Инструмент мониторинга приложений
Firebase Crashlytics
помогает не только отслеживать ошибки, но и определять приоритеты и устранять проблемы стабильности, снижающие качество приложения. Crashlytics умеет грамотно группировать сбои в управляемые списки проблем.
Инструмент также предоставляет данные о причинах сбоя и его последствиях. Таким образом, вы можете найти истинную причину, устранить ее и защитить свое приложение на будущее. Проблемы могут возникнуть в любой момент, поэтому Crashlytics в режиме реального времени оповещает о свежих, растущих и регрессирующих проблемах, требующих немедленного внимания.
И наконец, несколько советов, чтобы извлечь максимальную пользу от мониторинга приложений
Проверьте, насколько хороша приборная панель инструмента для анализа информации.
Включает ли инструмент ссылку на API или нет.
Узнайте, сколько интеграций поддерживает инструмент, чтобы продолжать использовать другие приложения и сервисы.
Насколько глубоко инструмент может проследить проблемы.
Проверьте, предоставляет ли инструмент возможность локального использования.
Инструмент должен обладать хорошими функциями безопасности.
Поставщик услуг должен предлагать качественную техническую поддержку по многочисленным каналам и в режиме 24/7.
Выбирайте сервис в соответствии с вашим бюджетом. Для этого проверьте несколько сервисов, сравните предложения и цены, а затем выберите подходящую комбинацию.
Управление памятью в операционных системах
Введение
Управление памятью – это критически важная и при этом довольно сложная задача для операционной системы. Это дает возможность запускать несколько процессов одновременно без сбоев.
Понимание того, как работает управление памятью в операционных системах, имеет ключевое значение для стабильности и высокой производительности системы.
В этой статье мы рассмотрим ключевые концепции управления памятью в операционных системах.
Что такое управление памятью?
Основные компоненты управления памятью – это процессор и блок памяти. Эффективность системы зависит от того, как эти два компонента взаимодействуют друг с другом.
Эффективность управления памятью зависит от двух факторов:
1.
Организация блока памяти
. Блок памяти состоит из нескольких типов памяти. Иерархия и организация памяти компьютера влияют на скорость доступа к данным и размер хранилища. Более быстрые и меньшие кэши хранятся ближе к процессору, а более крупная и медленная память – дальше.
2.
Доступ к памяти
. Процессор постоянно обращается к данным, которые хранятся в памяти. Эффективный доступ к памяти влияет на то, насколько быстро процессор выполняет задачи и становится доступным для новых. Доступ к памяти предусматривает работу с адресами и определение правил доступа на разных уровнях памяти.
Управление памятью позволяет найти компромисс между скоростью, вместимостью и энергопотреблением компьютера. Основная память обеспечивает быстрый доступ, но не постоянное хранение. А вот вспомогательная память обеспечивает постоянное хранение, но медленный доступ.
Для чего нужно управление памятью?
Основная память – это неотъемлемая часть операционной системы. С ее помощью процессор может получать доступ к данным, которые необходимы для запуска процессов. Однако многочисленные операции чтения-записи замедляют работу системы.
В связи с этим, чтобы оптимизировать использование процессора и повысить скорость компьютера, в памяти размещаются несколько процессов сразу. Управление памятью необходимо для того, чтобы наиболее эффективно разделить память между процессами.
Таким образом, управление памятью влияет на следующие факторы:
Использование ресурсов
. Управление памятью – это ключевой аспект распределения ресурсов компьютера. Центральный компонент – оперативная память, и процессы используют ее для работы. Операционная система сама решает, как разделить память между процессами. Правильное распределение гарантирует, что каждый процесс получит необходимое количество памяти для одновременного выполнения.
Оптимизация производительности
. Те или иные механизмы управления памятью оказывают значительное влияние на скорость и стабильность системы. Все эти механизмы направлены на то, чтобы сократить количество операций получения доступа к памяти, которые дают большую нагрузку на процессор.
Безопасность
. Управление памятью обеспечивает безопасность данных и процессов. Изоляция памяти позволяет сделать так, чтобы процессы использовали только ту память, которую им предоставили. Кроме того, управление памятью позволяет реализовать механизм прав доступа, который поможет предотвратить вход в закрытые области памяти.
Для отслеживания выделенной процессам памяти операционные системы используют адреса памяти.
Адреса памяти
Адреса памяти крайне важны для управления памятью в операционных системах. Адрес памяти – это уникальный идентификатор конкретной области или ячейки памяти. С помощью адресов можно легко находить и получать доступ к информации, которая хранится в памяти.
Механизмы управления памятью позволяют отслеживать каждую ячейку памяти, сопоставлять адреса и управлять адресным пространством памяти. В различных ситуациях могут потребоваться разные способы обращения к ячейкам памяти.
Ниже описаны два типа адресов основной памяти. Каждый из них играет свою роль в управлении памятью и служит определенной цели.
Физические адреса
Физический адрес – это числовой идентификатор, который указывает на ячейку физической памяти. Этот адрес представляет собой фактическое расположение данных в аппаратном обеспечении и играет важнейшую роль в низкоуровневом управлении памятью.
Аппаратные компоненты, такие как процессор и контроллер памяти, используют именно физические адреса. Эти адреса уникальны и указывают на конкретную ячейку, за счет чего аппаратное обеспечение может быстро находить любые данные. Для пользовательских программ физические адреса непригодны.
Виртуальные адреса
Виртуальный адрес – это адрес, сгенерированный программой. Он представляет собой абстракцию физической памяти. Все процессы используют адресное пространство виртуальной памяти в качестве выделенной памяти.
Виртуальные адреса не соответствуют никаким ячейкам физической памяти. Программы читают и создают виртуальные адреса, не подозревая о существовании физического адресного пространства. Блок оперативной памяти (MMU - Main Memory Unit) отвечает за сопоставление виртуальных адресов с физическими, чтобы обеспечить правильный доступ к памяти.
Для более эффективного использования памяти виртуальное адресное пространство разделено на сегменты и страницы.
Статическая и динамическая загрузка
Статическая и динамическая загрузка – это
два способа выделения памяти под исполняемые программы
. Они различаются количеством используемой памяти и ресурсов. Выбор зависит от количества доступной памяти и ресурсов, а также необходимой производительности.
Статическая загрузка
распределяет память и адреса при запуске программы. Однако, когда программа заранее загружается в память вместе со всеми необходимыми ресурсами, мы получаем предсказуемое, но крайне неэффективное использование ресурсов. Системные утилиты и приложения используют статическую загрузку с целью упростить распространение программ. Исполняемые файлы требуют компиляции и, как правило, представляют собой довольно большие файлы. Как правило, статическую загрузку используют операционные системы реального времени, загрузчики и устаревшие системы.
Динамическая загрузка
распределяет память и адреса непосредственно во время выполнения программы, и сама программа запрашивает ресурсы по мере необходимости. Динамическая загрузка позволяет снизить объем потребляемой памяти и обеспечивает многозадачную среду. Исполняемые файлы меньше по размеру, но добавляют дополнительную сложность за счет утечек памяти, потребления ресурсов и ошибок в процессе выполнения. Современные операционные системы (Linux, macOS, Windows), мобильные операционные системы (Android, iOS) и веб-браузеры используют именно динамическую загрузку.
Статическое и динамическое связывание
Статическое и динамическое связывание — это два способа работы с библиотеками и зависимостями программ, аналогичные статической и динамической загрузке:
Статическое связывание
выделяет память для библиотек и зависимостей при запуске программы и до компиляции. Программы являются полностью готовыми и не требуют внешних библиотек в процессе компиляции.
Динамическое связывание
выделяет память для библиотек и зависимостей после запуска программы и по мере необходимости. После компиляции программы находятся в поиске необходимых внешних библиотек.
Как правило, статическая загрузка и связывание объединяются в единый подход управления памятью, при котором все ресурсы программы определяются заранее. Аналогичным образом динамическая загрузка и связывание создают свою стратегию, в которой программы распределяют и ищут ресурсы по мере необходимости.
Комбинирование различных стратегий загрузки и связывания в некотором смысле возможно. Такой смешанный подход будет довольно сложен с точки зрения управления, но при этом даст преимущества обоих методов.
Подкачка
Подкачка (англ. swapping) – это механизм управления памятью, который операционные системы используют для того, чтобы освобождать место в оперативной памяти. Механизм позволяет перемещать неактивные процессы или данные между оперативной памятью и вспомогательным хранилищем, например, жестким или SSD-диском.
Для разрешения вопроса, связанного с ограниченным размером оперативной памяти, процесс подкачки прибегает к использованию виртуальной памяти. За счет этого, подкачка считается крайне важным методом управления памятью в операционных системах. Этот метод использует область вспомогательной памяти и создает там swap-память, то есть дополнительный раздел или файл.
Swap-пространство позволяет превысить объем оперативной памяти за счет разделения данных на блоки фиксированного размера (страницы). Механизм подкачки отслеживает, какие страницы находятся в оперативной памяти, а какие откачиваются из-за ошибок страниц.
Чрезмерная подкачка приводит к снижению производительности, так как вспомогательная память начинает работать медленнее. Различные стратегии подкачки и значения коэффициента подкачки позволяют минимизировать ошибки страниц, гарантируя, что в оперативной памяти находятся только необходимые данные.
Фрагментация
Фрагментация – это то, что мы получаем при попытке разделить память на разделы. Операционная система занимает только часть основной памяти. Оставшаяся основная память предназначена для процессов и делится на более мелкие разделы. Такое разделение не подразумевает использование виртуальной памяти.
Существует два способа, как можно разбить оставшуюся память: на разделы фиксированного или динамически меняющегося размера. В результате вы получите два разных типа фрагментации:
Внутренняя
. Если оставшаяся память разделена на одинаковые по размеру разделы, то программы, размер которых превышает размер раздела, требуют перекрытия, а программы меньшего размера занимают больше места, чем им положено. И все это нераспределенное пространство создает внутреннюю фрагментацию.
Внешняя
. Динамическое разделение оставшейся памяти позволяет создавать разделы с изменяемым размером. Процесс получает ровно столько памяти, сколько ему необходимо. Когда процесс завершается, пространство освобождается. Через какое-то время начинают появляться неиспользуемые интервалы памяти, что приводит к внешней фрагментации.
Внутренняя фрагментация требует конструктивных изменений. Как правило, это разрешается с помощью механизма подкачки и сегментации.
Внешняя фрагментация требует, чтобы операционная система выполняла периодическую дефрагментацию и освобождала неиспользуемое пространство.
Методы управления памятью
Разные методы управления памяти решают разные проблемы, возникающие вследствие неправильной организации памяти. Одна из основных целей этих методов – оптимизировать потребление ресурсов в системе.
Существует два основных подхода к распределению и управлению памятью:
управление
непрерывной памятью
и
управление
несмежной памятью
. Каждый из этих подходов имеет свои преимущества, и выбор зависит от требований системы и аппаратной архитектуры.
Схемы управления непрерывной памятью
Схемы управления непрерывной памятью выделяют процессам блоки непрерывной памяти. Адреса памяти и процессы имеют линейную зависимость, что упрощает реализацию этой системы.
Существуют различные способы реализации схем управления непрерывной памятью. Ниже мы представили краткое описание известных схем.
Выделение общей непрерывной памяти
Персональное выделение непрерывной памяти – это один из первых методов управления памятью. При такой схеме оперативная память делится на два раздела:
Раздел операционной системы
. Раздел закреплен за операционной системой, которая загружается в него при запуске.
Раздел пользовательского процесса
. Второй раздел предназначен для загрузки одного пользовательского процесса и всех связанных с ним данных.
Такая схема была реализована в более старых операционных системах, таких как MS-DOS. Система довольно простая, и отслеживать необходимо всего два раздела. Но такой простой подход не обеспечивает изоляцию процессов и приводит к тому, что память тратиться впустую.
Современные операционные системы не используют такой метод управления памятью. Но эта схема заложила фундамент для развития других методов управления памятью.
Распределение с фиксированными разделами
Распределение с фиксированными разделами – это схема управления памятью, которая подразумевает деление оперативной памяти на разделы одинакового размера. Размер раздела определяется заранее, поэтому необходимо заранее знать, сколько памяти требуется процессам.
Операционная система отслеживает и выделяет процессам разделы. Каждый процесс получает выделенный ему раздел, который обеспечивает изоляцию памяти и безопасность процесса.
Однако использование разделов фиксированного размера приводит к фрагментации. Если процессы оказываются меньше раздела, то возникает внутренняя фрагментация. А внешняя фрагментация возникает со временем, в результате чего становится сложнее выделять память под более крупные процессы.
Алгоритм двойников
Алгоритм двойников – это схема динамического управления памятью. Здесь оперативная память делится на блоки переменного размера. Зачастую размеры представляются степенями двойки (2 Кб, 4 Кб, 8 Кб, 16 Кб и т.д.).
Когда процесс запрашивает память, ОС начинает искать наиболее подходящий блок наименьшего размера, чтобы выделить его под этот процесс. Если блоков поменьше нет, тогда большие блоки делятся пополам. Когда память освобождается, ОС проверяет, свободны ли соседние блоки (блоки-двойники), и объединяет их в более крупные.
Для отслеживания состояния блоков памяти и поиска свободных алгоритм двойников использует двоичное дерево. Такая схема поддерживает баланс между фрагментацией и эффективным распределением памяти. Самые примечательные области применения – это память ядра Linux и встроенные системы.
Схемы управления несмежной памятью
Схемы управления несмежной памятью позволяют распределять процессы по всей памяти. Адреса памяти и процессы имеют нелинейную зависимость, и процессы могут получить память где угодно.
Эти схемы направлены на решение проблем фрагментации, но они довольно сложны с точки зрения реализации. Большая часть современных операционных систем используют именно управление несмежной памятью.
Ниже мы привели описание самых важных механизмов управления несмежной памятью.
Страничная организация памяти
Страничная организация памяти – это подход к управлению оперативной и виртуальной памятью. При таком подходе память делится на блоки одинакового размера:
Страницы
. Блоки виртуальной памяти с логическими адресами.
Страничные кадры
. Блоки оперативной памяти с физическими адресами.
Этот механизм к каждому процессу применяет таблицу страниц, где отслеживает процесс сопоставления адресов страниц и кадров. А вот операционная система по мере необходимости перемещает данные между оперативной и вспомогательной памятью, используя подкачку.
Страничная организация памяти позволяет сократить внешнюю фрагментацию. Это гибкий, переносимый и эффективный механизм управления памятью. Его используют многие современные операционные системы (Linux, Windows и macOS).
Сегментация
Сегментация — это схема управления памятью, при которой память делится на логические сегменты. Каждый сегмент соответствует определенной области, где в рамках процесса выполняются различные функции и задачи.
В отличие от страниц, сегменты имеют разные размеры. Каждый сегмент имеет уникальный идентификатор, который называется дескриптором сегмента. Операционная система хранит таблицу сегментов, содержащую дескриптор, смещение и базовый адрес. И чтобы вычислить физический адрес, процессор объединяет смещение и базовый адрес.
Сегментация - это динамический, безопасный и логический подход к управлению памятью. Однако этот механизм довольно сложен и подходит не для всех случаев.
Заключение
Прочитав данное руководство, вы ознакомились со всеми подробностями управления памятью в операционных системах.