Memori Linux. Anggota Kelompok : Jani RR Siregar Martin Leonard T Y Muhamad Mulki A

Transkripsi

1 Memori Linux Anggota Kelompok : Jani RR Siregar Martin Leonard T Y Muhamad Mulki A Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 1

2 Manajemen Memori di Linux Manajemen memori di Linux terdiri dari 2 komponen: 1. Berkaitan dengan pengalokasian dan pembebasan halaman pada main memory 2. Berkaitan dengan penanganan memori virtual Linux membagi memori fisik ke dalam tiga Zona berbeda, yang mengientifikasikan region-region di main memory. Ketiga zona tersebut adalah: 1. Zona DMA 2. Zona NORMAL 3. Zona HIGHMEM Zona ZONE_DMA ZONE_NORMAL ZONE_HIGHMEM Main Memori < 16 MB MB >896 MB Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 2

3 Memori manager di Linux berusaha untuk mengefisienkan ruang alamat pada memori fisik, agar kecepatan memori tidak terlampau berkurang. Maka digunakanlah dua tekhnik alokasi, yaitu alokasi halaman dan alokasi slab Alokasi halaman menggunakan algoritma buddy: 1. Pada saat alokasi data di memori, maka region di memori akan di-split (dibagi) menjadi dua region berukuran sama besar, hal ini akan terus berlangsung hingga didapat region (blok) yang sesuai dengan kebutuhan data 2. Pada saat pembebasan halaman, maka region yang kini bebas (kosong) akan digabung kembali dengan region tetangga yang berukuran sama serta berstatus bebas Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 3

4 Contoh algoritma buddy Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 4

5 Alokasi slab menggunakan algoritma slab: Slab --> dibentuk dari halaman halaman memori fisik yang berdekatan, digunakan untuk kegiatan pengalokasian memori Sebuah cache terdiri satu atau lebih slab, dan diisi oleh beberapa objek Objek --> bentuk instansiasi dari struktur data kernel yang direpresentasikan oleh cache yang bersangkutan. Ketika sebuah cache dibuat maka semua objek (di dalam cache tersebut) berstatus free, dan baru ketika terjadi sebuah request maka objek-objek yang dibutuhkan untuk memenuhi request tersebut akan dibuat berstatus used Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 5

6 Gambar kerja slab Di Linux, sebuah slab dapat berstatus: 1. Full -> semua objek di dalam slab tersebut adalah used 2. Empty -> semua objek di dalam slab tersebut adalah free 3. Partial -> ada objek yang used dan ada pula yang free Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 6

7 Keuntungan algoritma slab: 1. memperkecil kemungkinan terjadinya fragmentasi 2. request memory cepat terpenuhi (dengan mendayagunakan kerja cache) Sistem memori virtual berkaitan erat dengan sistem page cache, karena pembacaan halaman data dari memori ke dalam page cache (oleh kernel) membutuhkan pemetaan halaman ke page cache yang dilakukan oleh sistem memori virtual Keuntungan sistem memori virtual pada Linux: 1. Ruang alamat yang besar 2. Pembagian memori fisik yang adil 3. Proteksi 4. Penggunaan memori virtual bersama Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 7

8 Memori Virtual Linux Pada dasarnya, memori virtual linux bertanggungjawab dlm: -mengatur ruang alamat spy dpt dilihat (visible) oleh tiap proses -membentuk halaman2x (pages) di memori virtual sesuai permintaan -mengatur alokasi/loading halaman2x tsb dari disk ke memori fisik atau sebaliknya (swapping) Di dalam memori virtual linux mengenal 2 ruang alamat proses: 1. sebagai kumpulan region 2. sebagai kumpulan halaman2x (pages) Sistem memori virtual linux mengatur 2 view yg berbeda dari ruang alamat proses: 1. physical view mendeskripsikan instruksi2x yg diterima oleh sistem memori virtual, berkaitan dgn susunan dari ruang alamat. Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 8

9 Memori Virtual Linux (cont.) 2. logical view berupa page tables, dimana entri2xnya menentukan lokasi yg tepat bagi tiap page di memori virtual, apakah berada di disk atau di memori fisik. a. Bagian(region) Memori Virtual Karakteristik dari bagian memori virtual: 1. Backing Store mendeskripsikan berasal dari mana halaman2x di suatu bagian dalam memori virtual. Biasanya berasal dari suatu file atau kosong/nothing (demand zero memory) 2. Reaksi Region dalam me-write berhubungan dgn berbagi bagian yg sama oleh lebih dari 1 proses. Untuk bagian yg bersifat private dan dipakai oleh lebih dari 1 proses, jika ada proses yg hendak mengubah(me-write) bagian tsb, maka akan dilakukan Copy-On-Write (mengubah/me-write salinannya). Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 9

10 Memori Virtual Linux (cont.) b. Lifetime of Virtual Adress Space Kernel akan membentuk ruang alamat yang baru, dalam 2 situasi: 1. Proses menjalankan suatu program dgn system call exec() ketika program dieksekusi, proses diberikan ruang alamat virtual yg masih kosong, kemudian routine2x akan me-load program untuk mengisi ruang alamat di memori virtual 2. Pembentukan proses baru dgn system call fork() -membentuk salinan semua ruang alamat virtual dari proses ybs. -kernel menyalin deskriptor proses induk vm_area_struct, membentuk page tables utk si anak, dan menyalin isi page tables induk ke page tables anak -induk dan anak akan berbagi physical page yg sama Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 10

11 Memori Virtual Linux (cont.) special case => proses penyalinan melibatkan bagian memori virtual yg private. Menggunakan Copy-on-Write jika ada proses yang ingin mengubah page yg dishare bersama. c. Swapping dan Paging Salah satu tugas penting dalam sistem memori virtual : swapping, dalam hal ini merelokasi page2x dari memori fisik ke disk (memori virtual), manakala memori dibutuhkan untuk keperluan lain atau page2x tsb tidak dibutuhkan lagi. System paging di linux dibagi 2 : 1. pageout-policy menentukan page2x mana yg akan dikeluarkan dari memori dan kapan, contoh : algoritma page replacement --> Least Frequently Used (LFU) policy Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 11

12 Memori Virtual Linux (cont.) 2. Paging mechanism mengatur kembalinya page2x data ke memori fisik ketika dibutuhkan lagi. d. Memori Virtual Kernel Kernel menyediakan(reserves) suatu ruang alamat virtual untuk tiap proses yg bersifat konstan dan architecture-dependant. Entri2x dlm page table yg dipetakan ke ruang alamat ini berstatus protected, yakni tidak visible & tidak modifiable ketika sistem berjalan dlm user-mode. Area memori virtual kernel ini dibagi 2: 1. Static area --> mengandung referensi page-table utk setiap physical page di memori yg tersedia, sehingga ketika menjalankan kode kernel, sehingga translasi dari alamat fisik ke alamat virtualnya lebih mudah dan simpel. 2. Remainder of Reserved Section --> Entri2x page-tablenya dapat dimodifikasi oleh kernel, untuk ditujukan ke area lain di memori. Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 12

13 Executing and Loading User Programs Kernel Linux dieksekusi ketika system call exec() dipanggil Linux menggunakan tabel fungsi untuk loading program; Setiap fungsi mempunyai kesempatan untuk meload file ketika system call exec() dipanggil Standar format binari Linux antara 1.0 dan 1.2 telah berubah Kernel Linux terdahulu(1.0) menggunakan format a.out System Linux terbaru(sejak 1.2) menggunakan format ELF Keuntungan ELF: flexibilitas dan ekstensibilitas Dengan menggunakan registrasi dari multiple loader routine, Linux dapat men-support binari format ELF dan a.out di single running system Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 13

14 Pemetaan Program ke Memori Binari loader tidak langsung meload binari file ke memori fisik Page dari binary file dipetakan ke region dari virtual memori Hanya ketika program mencoba mengakses page, page tersebut diload ke memori fisik Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 14

15 ELF memory layout Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 15

16 Static dan Dynamic linking Banyak program membutuhkan fungsi-fungsi dari system libraries, sehingga system libraries perlu untuk diload juga Static Linking => Fungsi library yang diperlukan diload langsung ke file binari executable program Dynamic Linking => Menggunakan Linker library Kerugian static linking adalah setiap program yang dibuat harus men-copy fungsi-fungsi dari system library Dynamic linking lebih efisien baik untuk memori fisik dan pemakaian ruang disk, karena sistem librari hanya diload satu kali ke memori Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 16

17 Algoritma Clock N Page 222 Use = 0. Page 9 Page 19 Next Frame Pointer Page 1 1 Page 45 Page Page 33 Page 67 Page 13 Use = 0 Page 556 Use = Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 17

18 Algoritma Clock N Page 9 Page 19 Page 1 1 Page 45 Use = Page 222 Use = 0 Page 191 Use = Page 33 Page 67 Page 13 Use = 0 Page Jani, Martin, Mulki 2005 Silakan me 18