2021-05 [prednáška] Výpadky stránok

Zhrnutie prednášky

Prednáška sa venuje spracovaniu výpadkov stránok vo virtuálnej pamäti a technikám, ktoré táto mechanika umožňuje. Na operačnom systéme XV6 sa demonštruje rozdiel medzi chybou spôsobenou v užívateľskom procese, ktorá je izolovaná a systém ju bezpečne odchytí, a chybou v jadre, ktorá vedie k nezotaviteľnému zlyhaniu celého systému. Vysvetľuje sa rozdiel medzi fyzickým a virtuálnym adresným priestorom, úloha MMU pri preklade adries a rozdelenie virtuálneho priestoru na stránky. Zmieňujú sa výhody virtuálnej pamäte – izolácia procesov a nepriamy prístup cez medzivrstvu MMU – ako aj plánované témy ako oneskorená alokácia, zdieľanie nulových stránok, copy-on-write pri forku a mapovanie súborov do pamäte (mmap). Na záver sa zavádza koncept dynamického mapovania a swapovania stránok, ktoré riadi operačný systém, nie hardware.

• - Výpadok stránky v užívateľskom procese je izolovaný, systém pokračuje ďalej (kód D).
• - Chyba priamo v jadre (napr. neplatný zápis) spôsobí nezotaviteľné zlyhanie celého systému (kód F).
• - MMU vykonáva len preklad virtuálnej adresy na fyzickú, o swapovanie a správu pamäte sa stará operačný systém.
• - Fyzický adresný priestor ≠ RAM, RAM je len jeho podmnožina spolu s ďalšími zariadeniami (BIOS, disk, prerušenia).
• - Virtuálny adresný priestor je rozdelený na stránky (napr. 4KB pri RISC-V), celkovo 2^39 adries.
• - Techniky využívajúce virtuálnu pamäť: oneskorená alokácia, zdieľanie nulových stránok, copy-on-write pri forku, mmap súborov.
• - Rozlišuje sa statické mapovanie (pevná tabuľka pred behom) a dynamické mapovanie (riešenie výpadku počas behu programu).

Zhrnutie pripravené s pomocou AI z prepisu videa.