兰州大学操作系统实验七存储管理题目和答案讲课讲稿Word文档格式.docx

1、-/+ buffers/cache。Linux 系统中的部分内存用来为应用程序或设备高速缓存数据。这部分内存在需要用于其他目的时可以释放。free 列显示了调整的缓冲区行，显示释放缓冲区或高速缓存时可以使用的内存容量。Swap。该行显示有关交换内存利用率的信息。该信息包含全部、已使用和释放的可用内存容量。 vmstat 报告进程、内存、分页、IO等多类信息（使用手册页） size 列出目标文件段大小和总大小（使用手册页）2. /proc文件系统（使用手册页man 5 proc） /proc/meminfo 内存状态信息 /proc/stat 包含内存页、内存对换等信息。 /proc/$pid/

2、stat 某个进程的信息（包含内存使用信息） /proc/$pid/maps某个进程的内存映射区信息，包括地址范围、权限、偏移量以及主次设备号和映射文件的索引节点。 /proc/$pid/statm 某个进程的内存使用信息，包括内存总大小、驻留集大小、共享页面数、文本页面数、堆栈页面数和脏页面数。3. 内存映像文件内存映像文件是指把一个磁盘文件映像到内存中，二者存在逐字节的对应关系。这样做可以加速I/O操作，并可以共享数据。3.1 mmap（建立内存映射） 表头文件 #include #include 定义函数 void *mmap（void *start,size_t length,int

3、prot,int flags,int fd,off_t offsize）; 函数说明 mmap（）用来将某个文件内容映射到内存中，对该内存区域的存取即是直接对该文件内容的读写。参数start指向欲对应的内存起始地址，通常设为NULL，代表让系统自动选定地址，对应成功后该地址会返回。参数length代表将文件中多大的部分对应到内存。参数 prot代表映射区域的保护方式有下列组合PROT_EXEC 映射区域可被执行PROT_READ 映射区域可被读取PROT_WRITE 映射区域可被写入PROT_NONE 映射区域不能存取参数 flags会影响映射区域的各种特性MAP_FIXED 如果参数star

4、t所指的地址无法成功建立映射时，则放弃映射，不对地址做修正。通常不鼓励用此旗标。MAP_SHARED对映射区域的写入数据会复制回文件内，而且允许其他映射该文件的进程共享。MAP_PRIVATE 对映射区域的写入操作会产生一个映射文件的复制，即私人的“写入时复制”（copy on write）对此区域作的任何修改都不会写回原来的文件内容。MAP_ANONYMOUS建立匿名映射。此时会忽略参数fd，不涉及文件，而且映射区域无法和其他进程共享。MAP_DENYWRITE只允许对映射区域的写入操作，其他对文件直接写入的操作将会被拒绝。MAP_LOCKED 将映射区域锁定住，这表示该区域不会被置换（sw

5、ap）。在调用mmap（）时必须要指定MAP_SHARED 或MAP_PRIVATE。参数fd为open（）返回的文件描述词，代表欲映射到内存的文件。参数offset为文件映射的偏移量，通常设置为0，代表从文件最前方开始对应，offset必须是分页大小的整数倍。返回值 若映射成功则返回映射区的内存起始地址，否则返回MAP_FAILED（1），错误原因存于errno 中。错误代码 EBADF 参数fd 不是有效的文件描述词EACCES 存取权限有误。如果是MAP_PRIVATE 情况下文件必须可读，使用MAP_SHARED则要有PROT_WRITE以及该文件要能写入。EINVAL 参数start

6、、length 或offset有一个不合法。EAGAIN 文件被锁住，或是有太多内存被锁住。ENOMEM 内存不足。3.2 munmap（解除内存映射） 表头文件 #include#include定义函数 void * malloc（size_t size）;函数说明 malloc（）用来配置内存空间，其大小由指定的size决定。返回值 若配置成功则返回一指针，失败则返回NULL。4.2 free（释放原先配置的内存） 定义函数 void free（void *ptr）;函数说明 参数ptr为指向先前由malloc（）、calloc（）或realloc（）所返回的内存指针。调用free（）后p

7、tr所指的内存空间便会被收回。假若参数ptr所指的内存空间已被收回或是未知的内存地址，则调用free（）可能会有无法预期的情况发生。若参数ptr为NULL，则free（）不会有任何作用。4.3 calloc（配置内存空间） 定义函数 void *calloc（size_t nmemb，size_t size）;函数说明 calloc（）用来配置nmemb个相邻的内存单位，每一单位的大小为size，并返回指向第一个元素的指针。这和使用下列的方式效果相同:malloc（nmemb*size）;不过，在利用calloc（）配置内存时会将内存内容初始化为0。5. 其他getpagesize（取得内存分

8、页大小） 4096个字节定义函数 size_t getpagesize（void）;函数说明 返回一分页的大小，单位为字节（byte）。此为系统的分页大小，不一定会和硬件分页大小相同。返回值 内存分页大小。附加说明在Intel x86 上其返回值应为4096bytes。实验要求:1. 分别使用命令和/proc文件系统列出系统当前内存的使用情况。 Free2. 启动几个耗时较长的后台进程（多个grep），分别使用free和vmstat连续实时观察内存的使用情况。寻找字符串模式匹配3. 用size工具观察三个不同的可执行文件的大小以及它们段的大小。4. 启动一个耗时较长的后台进程，通过/proc文

9、件系统查看该进程所有内存使用相关信息，并列出。5. 编写一个程序，打印系统的页面大小。6. 阅读并编译运行以下程序，总结内存映象文件的使用方法。范例 /* 利用mmap（）来读取/etc/passwd 文件内容*/sys/types.hsys/stat.hfcntl.hmain（）int fd;void *start;struct stat sb;fd=open（“/etc/passwd”,O_RDONLY）; /*打开/etc/passwd*/fstat（fd,&sb）; /*取得文件大小*/start=mmap（NULL,sb.st_size,PROT_READ,MAP_PRIVATE,f

10、d,0）;if（start= = MAP_FAILED） /*判断是否映射成功*/return;printf（“%s”,start）;munmap（start,sb.st_size）; /*解除映射*/closed（fd）;7. 编写一个程序，利用内存映象文件，实现less工具的功能。manp到内存中 8. 分别使用命令和/proc文件系统列出系统当前内存的使用情况。9. 启动几个耗时较长的后台进程（多个grep），分别使用free和vmstat连续实时观察内存的使用情况。10. 用size工具观察三个不同的可执行文件的大小以及它们段的大小。Size命令的输出不包括stack和heap的部分。

11、只包括文本段（text）， 代码段（data），未初始化数据段（bss）三部分。11. 启动一个耗时较长的后台进程，通过/proc文件系统查看该进程所有内存使用相关信息，并列出。第一个启动的后台进程是上个实验最后一题的读写程序。此程序耗时较长第二个启动的是xeyes进程。12. 编写一个程序，打印系统的页面大小。代码非常简单，只用到了getpagesize（）语句的应用13. 阅读并编译运行以下程序，总结内存映象文件的使用方法。close（fd）;总结内存映象文件的使用方法: 内存映像其实就是在内存中创建一个和外存文件完全相同的映像，用户可以将整个文件映射到内存，也可以部分映射。通过内存映像实

12、现对外存文件的操作。 首先Mmap申请虚拟内存，再次调用file指针所指映射函数对其进行映射。判断是否映射成功。进行操作。最后解除映射。14. 编写一个程序，利用内存映象文件，实现less工具的功能。stdio.hstring.hmemory.hint lastrow（char * s,int d）;int nextrow（char * s,int d）;int onepage（char * s,int d）;int main（） int fd,play=0; char lab; char *start; struct stat sb; fd=open（test.txt,O_RDONLY）;

13、/*打开*/ fstat（fd,& /*获取文件大小*/ start=mmap（NULL,sb.st_size,PROT_READ,MAP_PRIVATE,fd,0）; if（start=MAP_FAILED） /*判断是否映射成功*/ return（1）; play=onepage（start,play）+1; lab=getchar（）; while（lab!=q&lab!Q） if（playsb.st_size） break; else if（lab= play=play+1+onepage（start,play）;D|lab=d play=play+1+nextrow（start,pl

14、ay）;Uu play=1+lastrow（start,play）; munmap（start,sb.st_size）; close（fd）; return 0;int onepage（char * s,int d） int i,count=0; char * buffer=malloc（2048）;/配置内存空间，由buffer指向该空间 s+=d; /*每10行作为一页输出*/ for（i=0;i0;d-）（2）物品的独一无二 if（sd=2、价格“适中化” count+; if（count=2）1、购买“女性化” break;（二）创业优势分析 memcpy（buffer,s+d+1,p

15、y-d-2）; bufferpy-d-2=在大学生对DIY手工艺品价位调查中，发现有46% 的女生认为在十元以下的价位是可以接受；48% 的认为在10-15元；6% 的则认为50-100元能接受。如图1-2所示 printf（一）DIY手工艺品的“多样化” return d;营销调研课题认识和体会：为了解目前大学生对DIY手工艺品制作的消费情况，我们于己于人2004年3月22日下午利用下课时间在校园内进行了一次快速抽样调查。据调查本次调查人数共50人，并收回有效问卷50份。调查分析如下：1.要的体会是，通过内存映像文件可以提高速度，提高性能。Mmap建立内存映射 munmap解除内存映射。动态

16、分配内存空间用malloc free calloc 还有其他的如getpagesize（）方法得到页面大小等。2. linux 内核映像文件有两种：一种是非压缩版本，叫Image；另一种是它的压缩版本，叫zImage。zImage是Image经过压缩形成的，所以它的大小比Image小。为了能使用zImage这个压缩版本，必须在它的开头加上解压缩的代码，将zImage 解压缩之后才能执行，因此它的执行速度比Image要慢。但考虑到嵌入式系统的存储空容量一般都比较小，内核要常驻内存，采用zImage可以占用较少的存储空间，因此牺牲一点性能上的代价也是值得的，所以一般嵌入式系统均采用压缩的内核映像文件，即zImage。