TEMA 3. GESTIÓN DE MEMORIA - Universidad de Almería

Diseño de Sistemas Operativos
Tema 3. Gestión de Memoria
regla general, el kernel trata de aplazar la asignación de memoria dinámica a procesos en modo usuario. (2)
Debido a que programas de usuario no pueden ser fiables, el kernel debe estar preparado para capturar todos
los errores de direccionamiento provocados por un proceso en modo usuario.
El espacio de direcciones de un proceso son las direcciones lineales que el proceso puede utilizar. Cuando un
proceso pide memoria dinámica, no se le dan marcos de página; se le da el derecho a usar un nuevo rango de
direcciones lineales. La asignación de marcos de página se retarda todo lo posible. El kernel representa los
intervalos de direcciones lineales mediante un recurso llamado regiones de memoria (caracterizadas por una
dirección lineal inicial, una longitud y unos atributos): (1) Se modifica dinámicamente el espacio de direcciones
de un proceso; (2) Una asignación de memoria implica una nueva región de memoria para el proceso. (3) Las
regiones de memoria tienen tamaño múltiplo de 4 KBytes. (4) Puede haber intervalos de direcciones no
usadas entre regiones.
Algunas situaciones en que un proceso obtiene nuevas regiones de memoria son las siguientes: (1) Cuando se
crea el proceso (fork()), o se sustituye (execve()). (2) Cuando mapea un archivo en memoria (mmap(),
munmap()). (3) Cuando la pila de usuario se desborda, el kernel puede expandirla. (4) Cuando el proceso crea
un área de memoria compartida mediante IPC (shmat(), shmdt()). (5) Cuando el proceso desea expandir el
heap mediante malloc(). Es esencial para el kernel identificar las regiones de memoria para que el gestor de
falta de página sepa cómo actuar. Las excepciones de falta de página pueden deberse a errores de
programación o a una página correspondiente a una dirección correcta que no está presente por diversos
motivos.
Descriptor de memoria (toda la información relacionada con el espacio de direcciones de un proceso se
incluye en una estructura de datos denominada descriptor de memoria) ⇒ Cada proceso tiene asignado un
descriptor de memoria de tipo struct mm_struct
struct mm_struct{
struct vm_area_struct *mmap, *mmap_avl, *mmap_cache;
pgd_t *pgd;
atomic_t mm_count, mm_users;
int map_count;
struct semaphore mmap_sem;
struct list_head mmlist;
unsigned long start_code, end_code, start_data, end_data;
unsigned long start_brk, brk, start_stack;
unsigned long arg_start, arg_end, env_start, env_end;
unsigned long rss, total_vm, locked_vm;
unsigned long def_flags;
unsigned long cpu_vm_mask;
unsigned long swap_cnt;
unsigned long swap_address;
unsigned int dumpable;
mm_context_t context;
};
NOTA: Cabe destacar que versiones del kernel de Linux posteriores a 2.4.9 una estructura de datos
denominada árboles roji-negros (red-black trees), siendo uno de los elementos de la estructura rb_root_t
mm_rb;
Varios threads pueden compartir el mismo descriptor de memoria. Todos los descriptores de memoria se
almacenan en una lista doblemente enlazada. Cada descriptor almacena la dirección de los elementos de la
lista adyacentes en el campo mmlist. El primer elemento de la lista es el campo mmlist de init_mm, el
descriptor de memoria utilizado por el proceso 0 en la inicialización del sistema.
Departamento de Lenguajes y Computación. Universidad de Almería Página 3.37