Diplomarbeit - Operating Systems Group - Technische Universität ...

38 KAPITEL 4. IMPLEMENTIERUNG
Adreßraum
SCSI-Treiber
0 16 MB 18 MB
Übertragungspuffer
dynamischer Speicher
Programmtext/-daten 0
0,25 GB 0,5 GB
Stack
Abbildung 4.3: Adreßraumstruktur
1 GB 1,5 GB
Heap
Adreßraum
Pager
Adreßraum
Dateisystem
diversen Listen und Warteschlangen zu erleichtern. Um dies zu ermöglichen, wurde der Pager so erweitert,
daß er pro Anwendung einen Speicherbereich verwaltet, dessen Größe dynamisch verändert werden
kann. Dieser Bereich wird von einem Speicherverwaltungsalgorithmus verwendet, um der Anwendung dynamischen
Speicher zur Verfügung zu stellen [Lea96]. Die Verwendung dieses Speichers erfolgt über die
üblichen malloc-, free- und realloc-Funktionen.
4.3.2 Pufferverwaltung
Die zweite Aufgabe der Speicherverwaltung besteht in der Bereitstellung der für die Übertragung der Daten
an die Anwendung erforderlichen Puffer. Die Verwaltungskomponente muß dabei zwei Bedingungen
erfüllen:
Die
Die
physische Adresse der Pufferbereiche muß bekannt sein. Dies ist erforderlich, da die Daten durch
den SCSI-Treiber mittels DMA direkt in den Speicher geschrieben werden.
Puffer sollten aus möglichst großen zusammenhängenden Speicherbereichen bestehen. Der SCSI-
Treiber ist zwar durch Scattered Gathering in der Lage, Daten in verstreut liegende Speicherbereiche
zu schreiben, die Verwaltung dieser Bereiche ist jedoch nur für eine kleine Anzahl einzelner
Speicherabschnitte ausgelegt, so daß für die Puffer möglichst wenige getrennte Speicherbereiche
verwendet werden sollten.
Die Verwaltung der Puffer erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird durch einen separaten Thread im
Pageradreßraum ein zusammenhängender Speicherbereich verwendet, der am Anfang in den Adreßraum
so eingeblendet wird, daß die physischen und virtuellen Adressen übereinstimmen. Für die Organisation
dieses Bereichs wird die in Abbildung 4.4 gezeigte Struktur verwendet.
Für ein schnelles Allokieren der Speicherbereiche werden dynamisch erzeugte Freispeicherlisten verwendet.
Zu Beginn existiert nur eine Liste mit einem Element, durch das der gesamte Speicherplatz beschrieben
wird. Zur Allokation eines Speicherbereichs werden dann bei Bedarf größere Bereiche geteilt. Um ein
schnelles Zusammenfassen der Speicherbereiche beim Freigeben zu gewährleisten und somit eine Fragmentierung
des Speicherplatzes zu verhindern, werden die Speicherbereiche noch durch eine doppelt verkettete
Liste verbunden, so daß die angrenzenden Speicherbereiche einfach zu ermitteln sind.
Ausgehend von dieser Listenstruktur werden dann Anwendungen (in diesem Fall dem Dateisystem) Puffer
zur Verfügung gestellt. Bei der Anforderung eines Puffers wird zunächst versucht, einen einzigen zusammenhängenden
Speicherbereich für den Puffer zu verwenden, gelingt dies nicht, werden mehrere Bereiche