Sistema De Arquivos RAID

Introdução

Este trabalho tem como objetivo a pesquisa sobre o gerenciamento de memória, fazendo uma abordagem com foco em memória real e virtual, assim como o seu uso em sistemas operacionais abertos.

A memória principal, Random Access Memory (RAM) é um recurso muito importante e deve ser bem gerenciado. Para a execução de qualquer programa é necessário a utilização de memória RAM, e se caso o gerenciamento não for adequado o programa pode ocupar toda a memória disponível.

Será abordado os tipos de gerenciamento mais comuns, como troca (swapping), paginação, segmentação, entre outras.

Memória virtual

A execução de processo em sistemas operacionais contemporâneos, sempre é feita de maneira simultânea a outros processos. Vendo dessa forma, entendemos que a memória física (RAM), tem a possibilidade de abrangem um determinado número de endereços, muitas vezes limitados se comparados ao espaço que será requerido para a execução simultânea dos processos. Para que isso seja possível faz-se necessário o gerenciamento dos recursos disponíveis em hardware, como o cache, a memória principal e memória secundária.

Memória principal

Memoria principal também é conhecida como memória real, é a memória que o processador pode endereçar diretamente. A memória principal é temporária, tem como maior objetivo armazenar informações para uso dos processos que estão ativos por um determinado período, são usadas para leitura e gravação desses processos, agilizando a execução por ter acesso direto. Por manterem dados somente enquanto o processo está em execução, qualquer processo que necessite informações para processamentos posteriores a um desligamento do sistema, usa a memória principal como ponte segurar a informação antes de gravá-la definitivamente em memórias secundárias.

Memória secundária

Memória secundária é qualquer memória usada como armazenamento definitivo ou temporário, o acesso é mais lento do que a memória principal, mas a capacidade de armazenagem é muito maior. Essas memórias podem ser os discos rígidos, cd-rom, dvd, pendrive, etc.

Espaços de endereçamento

Vamos abstrair a ideia de que a memória pode ser vista como vários espaços com seus endereços e esses endereços sento diretamente ocupados por programas em execução. Dessa forma podemos ver que é muito perigosa, pois a memória física sendo diretamente endereçada, pode ser requerido um endereço que já foi utilizado por outro programa ou até mesmo o sistema operacional, causando um travamento.

Gerenciamento de memória

Segundo Andrew S. Tanembaum (2010, p. 106) , “O que todo programador deseja é dispor de uma memória infinitamente grande, rápida e não volátil, ou seja, uma memória que não perdesse seu conteúdo quando faltasse energia. E por que não também a um baixo custo?”.

Uma forma de amenizar os custos referentes à memória, mas garantir uma flexibilidade em tamanho disponível é a técnica de hierarquia de memória, onde temos alguns tipos de memória organizados para a sua utilização. A hierarquia começa na memória cache que é de acesso rápido, porem volátil, com seu custo elevado em relação a outras memórias, mas é importante nessa hierarquia pela sua rapidez. Essa sequencia hierárquica, segue para a memória principal, que também é conhecida como memória real, onde podemos armazenar de forma mais uma vez volátil. Essa memória é classificada como custo e velocidade de acesso médios em relação à memória cache. Por fim, temos os discos rígidos, com seus terabytes não voláteis, mas de baixa velocidade em relação as anteriores, assim como o custo mais baixo também. Os discos rígidos fazendo parte desse modelo hierárquico, garantem um grande armazenamento durante a execução dos processos.

Ilustração da hierarquia de memória

A gerência desse modelo de abstração é parcialmente implementada pelo sistema operacional, através de seu gerenciador de memória, que abrange a memória principal. O gerenciador coordena de modo eficiente as partes da memória que estão em uso e as que não estão. Cada processo precisa ser alocado em memória para a execução e retirado da mesma quando concluído, fazendo assim a boa gerencia de espaços de memória, liberando-os quando não forem mais necessários ao processo. O gerenciamento de cache é feito diretamente no hardware, completando o gerenciamento da hierarquia de memória.

Tipos de gerenciamento

Troca de memoria

A troca é uma técnica mais conhecida como swapping. Sua utilização aplica-se a necessidade de espaços em memória reduzidos. Ele é implementado em dois estágios swap-in e swap-out. O swap-out ocorre quando um processo será suspenso para a entrada de outro processo, então o processo corrente sai da memória e é gravado em disco. No swap-in o processo inverso é feito, sai do disco e é carregado na memória.

Mapa de bits

Esse tipo de gerenciamento é a divisão da memória em unidades de alocação as vezes pequenas como palavras ou grandes com kilobyte. É a maneira mais simples de gerenciar palavras em memória e o tamanho do mapa de bits depende do espaço total de memória. A maior desvantagem é a lentidão.

Paginação

É uma das técnica mais difundida de memória virtual. A memória me endereço virtuais que são os espaços de endereçamento virtual.