1、實(shí)驗(yàn)三：內(nèi)存管理背景知識：耗盡內(nèi)存是Windows 2000系統(tǒng)中最常見的問題之一。當(dāng)系統(tǒng)耗盡內(nèi)存時，所有進(jìn)程對內(nèi)存的總需求超出了系統(tǒng)的物理內(nèi)存總量。隨后，Windows 2000必須借助它的虛擬內(nèi)存來維持系統(tǒng)和進(jìn)程的運(yùn)行。虛擬內(nèi)存機(jī)制是Windows 2000操作系統(tǒng)的重要組成部分，但它的速度比物理內(nèi)存慢得多，因此，應(yīng)該盡量避免耗盡物理內(nèi)存資源，以免導(dǎo)致性能下降。解決內(nèi)存不足問題的一個有效的方法就是添加更多的內(nèi)存。但是，一旦提供了更多的內(nèi)存，Windows 2000很可以會立即“吞食”。而事實(shí)上，添加更多的內(nèi)存并非總是可行的，也可能只是推遲了實(shí)際問題的發(fā)生。因此，應(yīng)該相信，優(yōu)化所擁有的內(nèi)存是

2、非常關(guān)鍵的。1. 分頁過程當(dāng)Windows 2000求助于硬盤以獲得虛擬內(nèi)存時，這個過程被稱為分頁 (paging) 。分頁就是將信息從主內(nèi)存移動到磁盤進(jìn)行臨時存儲的過程。應(yīng)用程序?qū)⑽锢韮?nèi)存和虛擬內(nèi)存視為一個獨(dú)立的實(shí)體，甚至不知道Windows 2000使用了兩種內(nèi)存方案，而認(rèn)為系統(tǒng)擁有比實(shí)際內(nèi)存更多的內(nèi)存。例如，系統(tǒng)的內(nèi)存數(shù)量可能只有16MB，但每一個應(yīng)用程序仍然認(rèn)為有4GB內(nèi)存可供使用。使用分頁方案帶來了很多好處，不過這是有代價(jià)的。當(dāng)進(jìn)程需要已經(jīng)交換到硬盤上的代碼或數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)要將數(shù)據(jù)送回物理內(nèi)存，并在必要時將其他信息傳輸?shù)接脖P上，而硬盤與物理內(nèi)存在性能上的差異極大。例如，硬盤的訪問時間通

3、常大約為4-10毫秒，而物理內(nèi)存的訪問時間為60 us，甚至更快。2. 內(nèi)存共享應(yīng)用程序經(jīng)常需要彼此通信和共享信息。為了提供這種能力，Windows 2000必須允許訪問某些內(nèi)存空間而不危及它和其他應(yīng)用程序的安全性和完整性。從性能的角度來看，共享內(nèi)存的能力大大減少了應(yīng)用程序使用的內(nèi)存數(shù)量。運(yùn)行一個應(yīng)用程序的多個副本時，每一個實(shí)例都可以使用相同的代碼和數(shù)據(jù)，這意味著不必維護(hù)所加載應(yīng)用程序代碼的單獨(dú)副本并使用相同的內(nèi)存資源。無論正在運(yùn)行多少個應(yīng)用程序?qū)嵗浞种С謶?yīng)用程序代碼所需求的內(nèi)存數(shù)量都相對保持不變。3. 未分頁合并內(nèi)存與分頁合并內(nèi)存Windows 2000決定了系統(tǒng)內(nèi)存組件哪些可以以及哪些

4、不可以交換到磁盤上。顯然，不應(yīng)該將某些代碼 (例如內(nèi)核) 交換出主內(nèi)存。因此，Windows 2000將系統(tǒng)使用的內(nèi)存進(jìn)一步劃分為未分頁合并內(nèi)存和分頁合并內(nèi)存。分頁合并內(nèi)存是存儲遲早需要的可分頁代碼或數(shù)據(jù)的內(nèi)存部分。雖然可以將分頁合并內(nèi)存中的任何系統(tǒng)進(jìn)程交換到磁盤上，但是它臨時存儲在主內(nèi)存的這一部分，以防系統(tǒng)立刻需要它。在將系統(tǒng)進(jìn)程交換到磁盤上之前，Windows 2000會交換其他進(jìn)程。未分頁合并內(nèi)存包含必須駐留在內(nèi)存中的占用代碼或數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)類似于早期的MS-DOS程序使用的結(jié)構(gòu)，在MS-DOS中，相對較小的終止并駐留程序 (Terminate and Stay Resident，TSR

5、) 在啟動時加載到內(nèi)存中。這些程序在系統(tǒng)重新啟動或關(guān)閉之前一直駐留在內(nèi)存的特定部分中。例如，防病毒程序?qū)⒓虞d為TSR程序，以預(yù)防可能的病毒襲擊。未分頁合并內(nèi)存中包含的進(jìn)程保留在主內(nèi)存中，并且不能交換到磁盤上。物理內(nèi)存的這個部分用于內(nèi)核模式操作（例如，驅(qū)動程序）和必須保留在主內(nèi)存中才能有效工作的其他進(jìn)程。沒有主內(nèi)存的這個部分，內(nèi)核組件就將是可分頁的，系統(tǒng)本身就有變得不穩(wěn)定的危險(xiǎn)。分配到未分頁內(nèi)存池的主內(nèi)存數(shù)量取決于服務(wù)器擁有的物理內(nèi)存數(shù)量以及進(jìn)程對系統(tǒng)上的內(nèi)存地空間的需求。不過，Windows 2000將未分頁合并內(nèi)存限制為256MB (在Windows NT 4中的限制為128MB) 。根據(jù)系

6、統(tǒng)中的物理內(nèi)存數(shù)量，復(fù)雜的算法在啟動時動態(tài)確定Windows 2000系統(tǒng)上的未分頁合并內(nèi)存的最大數(shù)量。Windows 2000內(nèi)部的這一自我調(diào)節(jié)機(jī)制可以根據(jù)當(dāng)前的內(nèi)存配置自動調(diào)整大小。例如，如果增加或減少系統(tǒng)中的內(nèi)存數(shù)量，那么Windows2000將自動調(diào)整未分頁合并內(nèi)存的大小，以反映這一更改。4. 提高分頁性能只有一個物理硬盤驅(qū)動器的系統(tǒng)限制了優(yōu)化分頁性能的能力。驅(qū)動器必須處理系統(tǒng)和應(yīng)用程序的請求以及對分頁文件的訪問。雖然物理驅(qū)動器可能有多個分區(qū)，但是將分頁文件分布到多個分區(qū)的分頁文件并不能提高硬盤驅(qū)動器的能力。只有當(dāng)一個分區(qū)沒有足夠的空間來包含整個分頁文件時，才將分頁文件放在同一個硬盤的

7、多個分區(qū)上。擁有多個物理驅(qū)動器的服務(wù)器可以使用多個分頁文件來提高分頁性能。關(guān)鍵是將分頁請求的負(fù)載分布到多個物理硬盤上。實(shí)際上，使用獨(dú)立物理驅(qū)動器上的分頁文件，系統(tǒng)可以同時處理多個分頁請求。各個物理驅(qū)動器可以同時訪問它自己的分頁文件并寫入信息，這將增加可以傳輸?shù)男畔⒘?。多個分頁文件的最佳配置是將各個分頁文件放在擁有自己的控制器的獨(dú)立驅(qū)動器上。不過，由于額外的費(fèi)用并且系統(tǒng)上的可用中斷很有限，因此對于大多數(shù)基于服務(wù)器的配置來說，這可能是不切實(shí)際的解決方案。分頁文件最重要的配置參數(shù)是大小。無論系統(tǒng)中有多少個分頁文件，如果它們的大小不合適，那么系統(tǒng)就可能遇到性能問題。如果初始值太小，那么系統(tǒng)可能必須擴(kuò)大

8、分頁文件，以補(bǔ)償額外的分頁活動。當(dāng)系統(tǒng)臨時增加分頁文件時，它必須在處理分頁請求的同時創(chuàng)建新的空間。這時，系統(tǒng)將出現(xiàn)大量的頁面錯誤，甚至可能出現(xiàn)系統(tǒng)失效。當(dāng)系統(tǒng)必須在進(jìn)程的工作區(qū)外部 (在物理內(nèi)存或分頁文件中的其他位置) 查找信息時，就會出現(xiàn)頁面錯誤。當(dāng)系統(tǒng)缺乏存儲資源 (物理內(nèi)存及虛擬內(nèi)存) 來滿足使用需求，從而遇到過多的分頁時，就會出現(xiàn)系統(tǒng)失效。系統(tǒng)將花更多的時間來分頁而不是執(zhí)行應(yīng)用程序。當(dāng)系統(tǒng)失效時，Memory：Pages/see計(jì)數(shù)器將持續(xù)高于每秒100頁。系統(tǒng)失效嚴(yán)重降低了系統(tǒng)的性能。此外，動態(tài)擴(kuò)展分頁文件將導(dǎo)致碎片化。分頁文件將散布在整個磁盤上而不是在啟動時的連續(xù)空間中創(chuàng)建，從而增

9、加了系統(tǒng)的開銷，并導(dǎo)致系統(tǒng)性能降低。因此，應(yīng)該盡量避免系統(tǒng)增加分頁文件的大小。實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^對Windows 2000“任務(wù)管理器”、“計(jì)算機(jī)管理”、“我的電腦”屬性、“系統(tǒng)信息”、“系統(tǒng)監(jiān)視器”等程序的應(yīng)用，學(xué)習(xí)提高Windows內(nèi)存的性能，加深理解Windows操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理功能，理解操作系統(tǒng)存儲管理、虛擬存儲管理的知識。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1 查看應(yīng)用程序的內(nèi)存需求2 未分頁合并內(nèi)存3 提高分頁性能4 計(jì)算分頁文件的大小5 使用任務(wù)管理器實(shí)驗(yàn)步驟：判斷和維護(hù)Windows 2000的內(nèi)存性能有許多方法。步驟1：閱讀“背景知識”，請回答：1) 什么是“分頁過程”？_分頁就是將信息

10、從主內(nèi)存移動到磁盤進(jìn)行臨時存儲的過程。2) 什么是“內(nèi)存共享”？_應(yīng)用程序經(jīng)常需要彼此通信和共享信息。為了提供這種能力，Windows 2000必須允許訪問某些內(nèi)存空間而不危及它和其他應(yīng)用程序的安全性和完整性。從性能的角度來看，共享內(nèi)存的能力大大減少了應(yīng)用程序使用的內(nèi)存數(shù)量。3) 什么是“未分頁合并內(nèi)存”和“分頁合并內(nèi)存”？Windows 2000中，未分頁合并內(nèi)存的最大限制是多少？_未分頁合并內(nèi)存包含必須駐留在內(nèi)存中的占用代碼或數(shù)據(jù)；分頁合并內(nèi)存是存儲遲早需要的可分頁代碼或數(shù)據(jù)的內(nèi)存部分；Windows 2000將未分頁合并內(nèi)存限制為256MB。4) Windows 2000分頁文件默認(rèn)設(shè)置

11、的最小容量和最大容量是多少？_根據(jù)系統(tǒng)中的物理內(nèi)存數(shù)量，復(fù)雜的算法在啟動時動態(tài)確定Windows 2000系統(tǒng)上的未分頁合并內(nèi)存的最大數(shù)量。Windows 2000內(nèi)部的這一自我調(diào)節(jié)機(jī)制可以根據(jù)當(dāng)前的內(nèi)存配置自動調(diào)整大小。步驟2：登錄進(jìn)入Windows 2000 Professional。步驟3：查看包含多個實(shí)例的應(yīng)用程序的內(nèi)存需求。1) 啟動想要監(jiān)視的應(yīng)用程序，例如Word。2) 右鍵單擊任務(wù)欄以啟動“任務(wù)管理器”。3) 在“Windows任務(wù)管理器”對話框中選定“進(jìn)程”選項(xiàng)卡。4) 向下滾動在系統(tǒng)上運(yùn)行的進(jìn)程列表，查找想要監(jiān)視的應(yīng)用程序。請?jiān)诒?-1中記錄：表5-1 實(shí)驗(yàn)記錄映像名稱PID

12、CPUCPU時間內(nèi)存使用“內(nèi)存使用”列顯示了該應(yīng)用程序的一個實(shí)例正在使用的內(nèi)存數(shù)量。5) 啟動應(yīng)用程序的另一個實(shí)例并觀察它的內(nèi)存需求。請描述使用第二個實(shí)例占用的內(nèi)存與使用第一個實(shí)例時的內(nèi)存對比情況：_步驟4：未分頁合并內(nèi)存。估算未分頁合并內(nèi)存大小的最簡單方法是使用“任務(wù)管理器”。未分頁合并內(nèi)存的估計(jì)值顯示在“任務(wù)管理器”的“性能”選項(xiàng)卡的“核心內(nèi)存”部分?？倲?shù) (K) ：_分頁數(shù)：_未分頁 (K) ：_還可以使用“任務(wù)管理器”查看一個獨(dú)立進(jìn)程正在使用的未分頁合并內(nèi)存數(shù)量和分頁合并內(nèi)存數(shù)量。操作步驟如下：1) 單擊“Windows任務(wù)管理器”的“進(jìn)程”選項(xiàng)卡，然后從“查看”菜單中選擇“選擇列”命

13、令，顯示“進(jìn)程”選項(xiàng)卡的可查看選項(xiàng)。2) 在“選擇列”對話框中，選定“頁面緩沖池”選項(xiàng)和“非頁面緩沖池”選項(xiàng)旁邊的復(fù)選框，然后單擊“確定”按鈕。返回Windows 2000“任務(wù)管理器”的“進(jìn)程”選項(xiàng)卡時，將看到其中增加顯示了各個進(jìn)程占用的分頁合并內(nèi)存數(shù)量和未分頁合并內(nèi)存數(shù)量。仍以剛才打開觀察的應(yīng)用程序 (例如Word) 為例，請?jiān)诒?-2中記錄：表5-2 實(shí)驗(yàn)記錄映像名稱PID內(nèi)存使用頁面緩沖池非頁面緩沖池從性能的角度來看，未分頁合并內(nèi)存越多，可以加載到這個空間的數(shù)據(jù)就越多。擁有的物理內(nèi)存越多，未分頁合并內(nèi)存就越多。但未分頁合并內(nèi)存被限制為256MB，因此添加超出這個限制的內(nèi)存對未分頁合并內(nèi)

14、存沒有影響。步驟5：提高分頁性能。在Windows 2000的安裝過程中，將使用連續(xù)的磁盤空間自動創(chuàng)建分頁文件(pagefile.sys) 。用戶可以事先監(jiān)視變化的內(nèi)存需求并正確配置分頁文件，使得當(dāng)系統(tǒng)必須借助于分頁時的性能達(dá)到最高。雖然分頁文件一般都放在系統(tǒng)分區(qū)的根目錄下面，但這并不總是該文件的最佳位置。要想從分頁獲得最佳性能，應(yīng)該首先檢查系統(tǒng)的磁盤子系統(tǒng)的配置，以了解它是否有多個物理硬盤驅(qū)動器。1) 在“開始”菜單中單擊“設(shè)置” “控制面板”命令，雙擊“管理工具”圖標(biāo)，再雙擊“計(jì)算機(jī)管理”圖標(biāo)。2) 在“計(jì)算機(jī)管理”窗口的左格選擇“磁盤管理”管理單元來查看系統(tǒng)的磁盤配置。請?jiān)诒?-3中記錄

15、：表5-3 實(shí)驗(yàn)記錄卷布局類型文件系統(tǒng)容量狀態(tài)如果系統(tǒng)只有一個硬盤，那么建議應(yīng)該盡可能為系統(tǒng)配置額外的驅(qū)動器。這是因?yàn)椋篧indows 2000最多可以支持在多個驅(qū)動器上分布的16個獨(dú)立的分頁文件。為系統(tǒng)配置多個分頁文件可以實(shí)現(xiàn)對不同磁盤I/O請求的并行處理，這將大大提高I/O請求的分頁文件性能。步驟6：計(jì)算分頁文件的大小。要想更改分頁文件的位置或大小配置參數(shù)，可按以下步驟進(jìn)行：1) 右鍵單擊桌面上的“我的電腦”圖標(biāo)并選定“屬性”。2) 在“高級”選項(xiàng)卡上單擊“性能選項(xiàng)”按鈕。3) 單擊對話框中的“虛擬內(nèi)存”區(qū)域中的“更改”按鈕。請記錄：所選驅(qū)動器 (C: ) 的頁面文件大小：驅(qū)動器：_可用空

16、間：_ MB初始大小 (MB) ：_最大值 (MB) ：_所選驅(qū)動器 (D: ) 的頁面文件大?。?如果有的話)驅(qū)動器：_可用空間：_ MB初始大小 (MB) ：_最大值 (MB) ：_所有驅(qū)動器頁面文件大小的總數(shù)：允許的最小值：_ MB推薦：_ MB當(dāng)前已分配：_ MB4) 要想將另一個分頁文件添加到現(xiàn)有配置，在“虛擬內(nèi)存”對話框中選定一個還沒有分頁文件的驅(qū)動器，然后指定分頁文件的初始值和最大值 (以兆字節(jié)表示) ，單擊“設(shè)置”，然后單擊“確定”。5) 要想更改現(xiàn)有分頁文件的最大值和最小值，可選定分頁文件所在的驅(qū)動器。然后指定分頁文件的初始值和最大值，單擊“設(shè)置”按鈕，然后單擊“確定”按鈕。

17、6) 在“性能選項(xiàng)”對話框中單擊“確定”按鈕。7) 單擊“確定”按鈕以關(guān)閉“系統(tǒng)特性”對話框。步驟7：使用任務(wù)管理器?？梢允褂谩叭蝿?wù)管理器”來簡單地檢查分頁文件是否配置了正確容量。這樣可以實(shí)時提供系統(tǒng)正在使用分頁文件的方式以及其他重要系統(tǒng)信息的準(zhǔn)確描述。通過右鍵單擊任務(wù)欄運(yùn)行“任務(wù)管理器”，選定“性能”選項(xiàng)卡查看實(shí)時的系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。與分頁文件大小最有關(guān)的信息位于“認(rèn)可用量”區(qū)域。這一區(qū)域顯示了認(rèn)可“峰值”是否達(dá)到或超過了認(rèn)可“限制”，以及它是否超過了系統(tǒng)上的物理內(nèi)存數(shù)量。認(rèn)可“峰值”是指系統(tǒng)迄今為止向進(jìn)程分配的最大物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存數(shù)量。請記錄：物理內(nèi)存 (K)總數(shù)：_可用數(shù)：_系統(tǒng)緩存：_認(rèn)可用量 (K)總數(shù)：_限