स्मृति प्रबंधन (ऑपरेटिंग सिस्टम)
ऑपरेटिंग-सिस्टम स्मृति प्रबंधन प्रक्रियाओं को भौतिक स्मृति आवंटित करता है, पेजिंग और सेगमेंटेशन को लागू करता है, यह चुनता है कि कौन से पृष्ठों को निवासी रखना है, और स्मृति को पुनः प्राप्त करता है, कार्यक्रमों की मांगों और सीमित भौतिक रैम के बीच मध्यस्थता करता है।
Definition
ऑपरेटिंग-सिस्टम स्मृति प्रबंधन नीतियों और तंत्रों का एक समूह है जिसके द्वारा ओएस प्रक्रियाओं को भौतिक स्मृति आवंटित करता है, पेजिंग या सेगमेंटेशन के माध्यम से उनके एड्रेस स्पेस को व्यवस्थित करता है, और यह तय करता है कि कौन सा डेटा स्मृति में रहता है बनाम बैकअप स्टोर पर।
Scope
यह विषय मुख्य स्मृति के प्रबंधन में ऑपरेटिंग सिस्टम की भूमिका को शामिल करता है: एड्रेस-स्पेस लेआउट, सन्निहित आवंटन और विखंडन, पेजिंग और सेगमेंटेशन, पेज-रिप्लेसमेंट एल्गोरिदम (FIFO, LRU, क्लॉक, ऑप्टिमल), फ्रेम आवंटन, और थ्रैशिंग को रोकने वाली नीतियां। यह वर्चुअल मेमोरी के हार्डवेयर दृष्टिकोण का पूरक है, जो ओएस नीति पर केंद्रित है। इसमें हार्डवेयर अनुवाद संरचनाएं (वर्चुअल मेमोरी और पेजिंग) और ऑन-डिस्क फ़ाइल स्टोरेज (फ़ाइल सिस्टम) शामिल नहीं हैं।
Core questions
- ओएस प्रक्रियाओं को भौतिक स्मृति कैसे आवंटित करता है और विखंडन को कैसे सीमित करता है?
- पेजिंग और सेगमेंटेशन एक एड्रेस स्पेस को कैसे व्यवस्थित करते हैं?
- कौन सा पेज-रिप्लेसमेंट एल्गोरिथम उस पेज को हटाने के सबसे करीब है जिसका जल्द ही उपयोग होने की संभावना सबसे कम है?
- कार्य सेट को निवासी रखने और थ्रैशिंग से बचने के लिए प्रक्रियाओं के बीच फ्रेम कैसे आवंटित किए जाते हैं?
Key concepts
- एड्रेस-स्पेस लेआउट
- सन्निहित आवंटन और विखंडन
- पेजिंग और सेगमेंटेशन
- पेज-रिप्लेसमेंट एल्गोरिदम (FIFO, LRU, क्लॉक, ऑप्टिमल)
- फ्रेम आवंटन
- डिमांड पेजिंग
- थ्रैशिंग और वर्किंग सेट
- स्मृति पुनःप्राप्ति
Key theories
- पेज-रिप्लेसमेंट और लोकैलिटी
- चूंकि भविष्य में सबसे दूर उपयोग किए जाने वाले पेज को हटाने की आदर्श नीति अवास्तविक है, व्यावहारिक एल्गोरिदम (LRU, क्लॉक) हाल के उपयोग की जानकारी का उपयोग करके इसका अनुमान लगाते हैं; उनकी प्रभावशीलता कार्य-सेट मॉडल द्वारा कैप्चर की गई लोकैलिटी पर निर्भर करती है।
Mechanisms
ओएस मुक्त और आवंटित स्मृति को ट्रैक करता है और प्रत्येक प्रक्रिया के एड्रेस स्पेस को मैप करता है, आमतौर पर पेजिंग के माध्यम से जो स्मृति को निश्चित आकार के फ्रेम में विभाजित करता है। पेज फॉल्ट होने पर यह आवश्यक पेज को लाता है, एक निवासी पेज को हटाता है जिसे क्लॉक या LRU जैसे प्रतिस्थापन एल्गोरिथम द्वारा चुना जाता है। यह प्रक्रियाओं के बीच फ्रेम आवंटित करता है ताकि उनके कार्य सेट निवासी रहें; जब मांग क्षमता से अधिक हो जाती है, तो कार्य-सेट और पेज-फॉल्ट-फ्रीक्वेंसी नीतियां थ्रैशिंग को रोकने के लिए मल्टीप्रोग्रामिंग को कम करती हैं।
Clinical relevance
प्रभावी स्मृति प्रबंधन कई कार्यक्रमों को सीमित रैम को सुचारू रूप से साझा करने की अनुमति देता है और सिस्टम थ्रूपुट और प्रतिक्रियाशीलता के लिए महत्वपूर्ण है। खराब प्रतिस्थापन या अत्यधिक प्रतिबद्धता से थ्रैशिंग और गंभीर मंदी होती है, जबकि मेमोरी ओवरकमिट, संपीड़न और कॉपी-ऑन-राइट जैसी विशेषताएं आधुनिक सर्वर, कंटेनर और वर्चुअल मशीनों की दक्षता को रेखांकित करती हैं।
History
स्मृति प्रबंधन 1960 और 1970 के दशक में वर्चुअल मेमोरी के परिपक्व होने के साथ सरल सन्निहित आवंटन और ओवरले से पेजिंग और सेगमेंटेशन तक विकसित हुआ। डेनिंग के कार्य-सेट सिद्धांत ने स्पष्ट किया कि फ्रेम कैसे आवंटित किए जाएं और थ्रैशिंग से कैसे बचा जाए, और क्लॉक सन्निकटन जैसे प्रतिस्थापन एल्गोरिदम उत्पादन ऑपरेटिंग सिस्टम में मानक बन गए।
Key figures
- Peter J. Denning
- Abraham Silberschatz
- Andrew S. Tanenbaum
Related topics
Seminal works
- silberschatz2018
- denning1968
- tanenbaum2014os
Frequently asked questions
- पेजिंग और सेगमेंटेशन में क्या अंतर है?
- पेजिंग स्मृति को निश्चित आकार के पृष्ठों और फ्रेम में विभाजित करता है, आवंटन को सरल बनाता है और बाहरी विखंडन को समाप्त करता है। सेगमेंटेशन एक एड्रेस स्पेस को परिवर्तनीय आकार के, तार्किक रूप से सार्थक खंडों (जैसे कोड, स्टैक, हीप) में विभाजित करता है। कुछ सिस्टम उन्हें जोड़ते हैं, खंडों के भीतर पेजिंग करते हैं।
- ऑपरेटिंग सिस्टम हमेशा इष्टतम पेज-रिप्लेसमेंट नीति का उपयोग क्यों नहीं कर सकता है?
- इष्टतम नीति उस पेज को हटाती है जिसका सबसे लंबे समय तक उपयोग नहीं किया जाएगा, जिसके लिए भविष्य जानने की आवश्यकता होती है। चूंकि ओएस भविष्य के संदर्भों को नहीं जान सकता है, यह लीस्ट-रिसेंटली-यूज्ड या क्लॉक एल्गोरिथम जैसे अनुमानों का उपयोग करता है जो हाल के पिछले उपयोग से संभावित भविष्य के उपयोग का अनुमान लगाते हैं।