Las aplicaciones pueden acceder a la memoria solicitando llamadas al sistema. Estas llamadas hacen uso de instrucciones de código de máquina para enviar solicitudes de recursos o acciones al sistema operativo. Estas instrucciones luego se traducen en llamadas al sistema, como el acceso a unidades de administración de memoria. Esta memoria encapsula todos los objetos administrados por el kernel y por las aplicaciones de usuario. Un microkernel es como una versión pequeña del sistema operativo, lo que le permite personalizar la forma en que funciona su sistema. El kernel de Linux tiene una característica llamada barreras de memoria. Las barreras de memoria son primitivas en la biblioteca RCU y corresponden al espacio de usuario cmm_smp_mb(). El kernel de Linux utiliza el orden de “motel de cucarachas” en sus primitivas de bloqueo. Esto significa que si un usuario solicita un bloque de memoria, la CPU puede reordenar las operaciones de adquisición y liberación, mientras que el compilador no puede reordenarlas. Esto puede causar un punto muerto.
¿Cómo gestiona el kernel de Linux la memoria?
¿Cómo administra la memoria el kernel de Linux? Linux es un kernel de hardware de propósito general, que realiza un mapeo abstracto de direcciones lógicas, lineales y físicas. El kernel de Linux tiene tres áreas básicas de administración de memoria: ZONE_DMA, ZONE_NORMAL y HIGHMEM. Cada área de gestión gestiona un tipo diferente de memoria. El área ZONE_DMA está reservada para el DMA de los dispositivos de E/S. ZONE_NORMAL, por otro lado, es el único espacio de memoria al que el kernel puede acceder directamente. La región Highmem está reservada para otros fines, como la gestión de la memoria virtual.
¿Cómo administra la memoria el kernel de Linux? ¿Es la memoria RAM una memoria del kernel? ¿Dónde está el kernel en la memoria? ¿Por qué el kernel tiene mucha memoria? ¿Qué es la memoria del kernel en el sistema operativo? ¿Qué es la asignación de memoria del kernel? ¿Cuál es la función del kernel?
El kernel de Linux administra la memoria utilizando tres mecanismos diferentes: temporal, permanente y discontinuo. Un kernel usa el primero de estos para administrar la memoria virtual. Para determinar qué marco de página usar para una instrucción en particular, el kernel primero busca una entrada en la tabla de páginas que describa la dirección virtual. Alternativamente, utiliza una entrada de la tabla de páginas para asignar la memoria física a la memoria virtual. Durante un intercambio, un procesador necesita buscar o almacenar el contenido de la página en una ubicación diferente.
¿La memoria RAM es una memoria kernel?
El proceso de arranque del kernel de una computadora almacena sus datos en dos partes distintas: el segmento BSS, que contiene datos de inicialización, y la última sección, que se extiende desde _edata hasta _end. El kernel asigna datos de estas dos partes en un proceso llamado paginación, que controla la asignación y eliminación de datos. En el caso de Linux, el kernel asigna datos del segmento BSS y usa estos datos para crear una memoria virtual. La unidad básica de memoria asignable en el kernel es la página de 4 KByte. El núcleo también realiza un seguimiento de los bloques de páginas más grandes, como la página de memoria TLB. En algunas situaciones, el código del núcleo puede necesitar un bloque de memoria contiguo de 64 kbytes para una tarea específica, y se puede acceder a esta memoria desde la memoria caché de la CPU. /proc/buddyinfo muestra el número de fragmentos libres en las páginas de orden de asignación 2order. Debido a esta división, el kernel de Linux tiene acceso a las porciones de memoria con dirección superior e inferior. La mitad con la dirección inferior comienza en 00000000’00000000 y crece hacia arriba a medida que hay más bits de direcciones virtuales disponibles, y la mitad superior se acopla a la parte superior del espacio de direcciones y crece hacia abajo. Esta división permite que el kernel administre y acceda a la memoria, evitando que bloquee las aplicaciones.
¿Dónde en la memoria está el kernel?
El kernel de Linux comienza en algún lugar del espacio de direcciones. La ubicación exacta depende de la arquitectura y la configuración de la máquina. El espacio de direcciones es mucho mayor en las arquitecturas de 64 bits y el kernel ocupa la parte superior de este rango. El kernel usa el direccionamiento virtual para hacer que una dirección física parezca otra dirección. Esto ayuda a que los programas se comporten como si fueran los únicos en ejecución. También evita que las aplicaciones se bloqueen. Las estructuras de datos del Kernel deben colocarse en regiones de la memoria con poca memoria. Las regiones con mucha memoria normalmente se reservan para las páginas de proceso del espacio de usuario. El kernel debe hacer uso de áreas de poca memoria para garantizar que pueda administrar todos sus recursos de memoria. De hecho, utiliza casi la mitad de su espacio RAM. Un programa kernel ocupa un pequeño porcentaje de su memoria total. El núcleo es el componente central del sistema informático. Controla el uso de los recursos de hardware, arbitra los conflictos entre procesos y gestiona las interrupciones. Las aplicaciones usan la memoria en un área diferente llamada “espacio de usuario”. El espacio del usuario está separado de la memoria del núcleo, por lo que los dos espacios pueden interferir. Una aplicación que funciona mal puede hacer que otras aplicaciones se bloqueen o que todo el sistema operativo falle. Hay muchas formas de optimizar el uso de la memoria en Linux, pero el kernel es la más importante.
¿Por qué el kernel tiene mucha memoria?
En Linux, el kernel tiene dos tipos de memoria: alta y baja. La memoria alta generalmente se asigna al espacio del usuario, mientras que la memoria baja se asigna al kernel. Si el segmento de memoria alta no se asigna directamente, el núcleo debe crear una asignación temporal de una sola página para usarlo. Este costo de mapeo se refleja en el rendimiento del kernel. Sin embargo, la memoria baja es el mejor lugar para las estructuras de datos del kernel. La razón por la que el kernel tiene tanta memoria es que el sistema considera que todos los procesos del kernel están libres de errores y confía en que están a salvo de los errores del sistema. Procesa solicitudes de memoria instantáneamente, lo que significa que el núcleo utiliza 128 MB de espacio de usuario para asignar direcciones de una parte de la memoria a otra. La división de memoria en Linux está controlada por la opción CONFIG_VMSPLIT_… en los archivos /boot/config*. A menudo, el núcleo es el culpable de este problema. Su memoria sobrecargada hace que el sistema no responda o se bloquee, y puede llevar minutos recuperarse de la situación. Además, una asignación de memoria alta hace que el núcleo rebote los búferes agresivamente entre las regiones de memoria alta y baja. El resultado es un núcleo que no puede asignar suficiente memoria para soportar todos los procesos. Esto se llama MOO.
¿Qué es la memoria del kernel en el sistema operativo?
La memoria del núcleo es una colección de memoria para programas de aplicación. El sistema operativo requiere esta memoria para que el núcleo realice sus operaciones. Estas operaciones incluyen acceder a la unidad de gestión de memoria (MMU) e interpretar las solicitudes del software. También administra una biblioteca que maneja detalles de bajo nivel. En pocas palabras, la memoria del kernel es la memoria del sistema operativo. A pesar de su importancia, la memoria del kernel no es lo mismo que la memoria física. El kernel se compone de varios procesos, subprocesos y módulos. Para determinar cuál de estos procesos está usando memoria física, puede mirar el campo ‘Slab’ en el archivo /proc/meminfo. Contiene información sobre cada página, su tamaño y si el sistema la asigna directamente o mediante el asignador de bloques. Si el sistema constantemente roba páginas de otros tipos de migración, significa que la fragmentación de la memoria externa está afectando su rendimiento. El núcleo es la parte central del sistema informático. Determina qué programas ejecutar, cuáles asignar al procesador y cuáles ignorar. Todos los programas tienen su propia memoria de acceso aleatorio y varios programas a menudo exigen más de lo que la computadora puede almacenar físicamente. En tales casos, el núcleo decide qué hacer, evitando bloqueos. Si no hay suficiente memoria, requiere un direccionamiento virtual para evitar el bloqueo.
¿Qué es la asignación de memoria del kernel?
En el kernel, la asignación de memoria ocurre de dos maneras: asignando memoria nueva y recuperando memoria que ya está asignada. La asignación se realiza cuando el kernel tiene espacio libre y el procesador solicita la memoria. El asignador de memoria primero intenta devolver páginas tibias desde la memoria caché del procesador. Las páginas frías se reservan para lecturas DMA y se usan cuando se necesita memoria de alta velocidad. Hay dos indicadores adicionales que afectan la asignación de memoria. GFP_HIGHT y GFP_NOFAIL marcan las solicitudes de alta prioridad y dma_alloc se usa para solicitar memoria en la zona de memoria DMA. ¿Qué es la asignación de memoria del kernel en Linux? El concepto básico detrás de la asignación de memoria es la página de estructura. Esta estructura de datos realiza un seguimiento del estado de cada página de la memoria física. Contiene millones de variables. En el archivo fuente del kernel, esta función está definida. Puede leer sobre los tamaños de bloque de página en linux/mm_types.h inc. La clase de página de estructura representa el nivel más bajo de asignación de memoria. Los siguientes dos comandos en el núcleo son pageblock_order y free_bootmem.
¿Cuál es la función del núcleo?
El núcleo es el componente central de un sistema informático. Controla y administra todos los recursos de hardware, incluido el tiempo de CPU y la memoria. Es responsable de una variedad de tareas, incluido el cambio de contexto entre procesos. Se carga en la memoria durante el proceso de inicio y permanece allí hasta que se apaga el sistema operativo. Además de controlar el estado del proceso, el kernel controla cómo se utilizan la CPU, los discos, los sockets de red y otros recursos. El kernel administra la memoria física utilizando la estructura de datos de la página struct. Esta estructura de datos realiza un seguimiento del estado de cada página en la memoria física. Cada página tiene un tamaño de bloque de página definido por el indicador __GFP_MOVABLE, y el kernel roba páginas físicas de otros tipos de migración comenzando en el bloque de página más grande. Además, los bloques de página se agrupan por tipo de migración. Si observa el robo frecuente de páginas, podría ser una señal de fragmentación de la memoria. La memoria del núcleo se divide en dos mitades. La mitad inferior comienza en 00000000'00000000 y crece hacia arriba a medida que hay más bits de dirección virtual disponibles. La mitad superior del espacio de direcciones se acopla a la mitad inferior, dejando la mitad superior para el espacio del usuario. Como resultado, existe una brecha de 64 bits entre las mitades inferior y superior del espacio de memoria. Es importante proteger estos espacios porque son utilizados por diferentes procesos.
