Виртуальная память: файл подкачки и трешинг

1.

Виртуальная память
• Изоляция адресов и Swap
• Кейс: программа требует 32 ГБ ОЗУ, компьютер имеет 8 ГБ
• Цель: объяснить работу файла подкачки и причины критических
зависаний — «трешинга»

2.

Что такое виртуальная память
• Виртуальная память — механизм ОС, который предоставляет
процессам собственное виртуальное адресное пространство
• Виртуальные адреса преобразуются ОС и аппаратурой в физические
адреса памяти
• Каждый процесс изолирован: один процесс не должен напрямую
обращаться к памяти другого
• Виртуальная память позволяет использовать больше адресного
пространства, чем физически установлено ОЗУ

3.

Как работает файл подкачки (Swap)
• ОЗУ хранит страницы памяти, которые нужны процессам прямо сейчас
• Когда ОЗУ не хватает, ОС может переместить менее востребованные
страницы на диск — в файл подкачки
• Освободившееся место в ОЗУ используется для других данных
• При повторной необходимости страницы возвращаются с диска в ОЗУ
• Главное отличие: диск значительно медленнее оперативной памяти

4.

Решение кейса: 32 ГБ требуется на ПК с 8 ГБ ОЗУ
• Запустить программу возможно, если её требования допускают
использование виртуальной памяти
• 8 ГБ ОЗУ используются для наиболее активных данных
• Остальная часть рабочих данных может временно находиться в файле
подкачки
• При нормальной нагрузке программа работает, но при нехватке ОЗУ
производительность снижается
• Если программе действительно постоянно нужны десятки гигабайт,
одной подкачки недостаточно для комфортной работы

5.

Почему возникает «трешинг»
• Трешинг — состояние, при котором система большую часть времени
занимается обменом страниц между ОЗУ и диском
• Процессор часто ждёт завершения медленных операций чтения и
записи
• Полезной работы выполняется мало, хотя загрузка диска может быть
очень высокой
• Чем сильнее не хватает ОЗУ, тем чаще происходят обращения к файлу
подкачки
• Результат: резкие задержки, зависания интерфейса и очень низкая
скорость работы программы

6.

Итог и решение кейса
• Виртуальная память обеспечивает изоляцию процессов и позволяет
использовать адресное пространство больше физического ОЗУ
• Swap помогает пережить нехватку оперативной памяти, используя диск
как временное хранилище страниц
• В нашем случае 8 ГБ ОЗУ против требуемых 32 ГБ создают очень
высокую нагрузку на виртуальную память
• Если активные данные постоянно не помещаются в ОЗУ, возникает
трешинг
• Практическое решение — увеличить объём ОЗУ; файл подкачки не
заменяет полноценную оперативную память

7.

Краткая схема работы
• Программа запрашивает память → ОС выделяет виртуальные страницы
• Нужные страницы находятся в ОЗУ → работа выполняется быстро
• ОЗУ переполнено → часть страниц перемещается в Swap
• Программе снова нужна выгруженная страница → ОС читает её с диска
• Слишком частый обмен ОЗУ
производительности
диск → трешинг → резкое падение