Визуальное программирование и MFC
Как устроена виртуальная память
Естественно, на самом деле никаких сотен гигабайт оперативной памяти в компьютере нет. Нет и сотен гигабайт дискового пространства. Здесь Windows идет на определенные ухищрения. Во-первых, 4-гигабайтное адресное пространство процесса фрагментировано. Программы и элементы данных разбросаны по адресному пространству блоками по 4 Кб, выровненных по границам, кратным 4 Кб. Каждый такой блок называется страницей (page) и может содержать либо код, либо данные. Когда страница действительно используется, она занимает физическую память, но программист никогда не встретится с физическими адресами. Микропроцессорный чип фирмы Intel эффективно преобразует 32-битный виртуальный адрес в номер физической страницы и смещение внутри нее, пользуясь двумя уровнями таблиц 4-килобайтных страниц. Отметим: отдельные страницы могут быть помечены либо как "только для чтения", либо как "для чтения и записи". Кроме того, у каждого процесса свой набор таблиц страниц. Регистр чипа CR3 содержит указатель на страницу каталога — переключаясь с одного процесса на другой, Windows просто обновляет этот регистр.
Страница памяти может быть отмечена в таблице страниц как "присутствующая",что говорит о том, что данная 4-килобайтная страница находится ли сейчас в памяти. При попытке обращения к странице, отсутствующей в памяти, генерируется прерывание, и Windows приступает к анализу ситуации, просматривая свои внутренние таблицы. Если обращение к памяти было неверным, выдается сообщение об ошибке страницы (page fault), и программа завершается. В ином случае Windows считает в оперативную память нужную страницу из дискового файла и обновит таблицу страниц, записав в нее физический адрес и установив бит присутствия. Таковы азы виртуальной памяти в Win32.
Момент чтения и записи страницы (чтобы достичь максимальной производительности) определяет диспетчер виртуальной памяти Windows. Если какой-то процесс не использовал страницу в течение определенного периода и эта память нужна другому процессу, данная страница выгружается из памяти, а вместо нее загружается страница нового процесса.
Все процессы совместно используют один большой общесистемный файл подкачки (swap file), в который помещаются (при необходимости) все виды данных "для чтения и записи" и некоторые виды данных "только для чтения". (Windows NT поддерживает одновременную работу с несколькими файлами подкачки.) Windows определяет размер файла подкачки в зависимости от размера ОЗУ и свободного дискового пространства, но существуют способы тонкой настройки размера и физического расположения этого файла.
Однако файл подкачки — не единственный файл, используемый диспетчером виртуальной памяти. Нет особого смысла в том, чтобы записывать в этот файл страницы кода. Вместо этого Windows проецирует ЕХЕ- и DLL-модули непосредственно на их дисковые файлы. Поскольку страницы кода помечены как "только для чтения", то необходимости в их записи обратно на диск не возникает. Если два процесса используют один и тот же ЕХЕ-файл, то данный файл отображается на адресные пространства обоих процессов. Файлы, проецируемые в память, о которых мы поговорим позже, также отображаются напрямую. Они доступны "для чтения и записи" и разделяются несколькими процессами.
