для чего нужна виртуальная память
Файл подкачки Windows
По запросу в любой поисковой системе «файл подкачки windows» можно получить тысячу-другую скопированных друг у друга, либо немного отличающихся ответов по выбору оптимальных размеров для pagefile.sys.
Самые распространенные советы выглядят примерно следующим образом: для машин с маленьким ОЗУ нужно задавать размер файла подкачки k*RAM, где RAM — объем физической памяти, k — какой-нибудь коэффициент, коих много самых разнообразных. И 1,5, и 2, и даже 3 встречал. Если же планок памяти стоит на 4Гб и больше, то «смело отключайте виртуальную память в принципе».
Статья о том, стоит ли верить ли этим советам, и если да, то насколько.
Что такое файл подкачки?
pagefile.sys, он же файл подкачки — файл, представляющий собой виртуальную память, которая позволяет одновременно выполняться большому количеству процессов, которые все сразу не смогли бы поместиться в физической памяти.
По умолчанию после установки Windows файл подкачки увеличивается автоматически при заполнении текущего объема.
Если отключить файл подкачки
Если попытаться отключить файл подкачки в windows 7, система выдаст предупреждающее окно, в котором сообщит о неприятных последствиях: 
Отсюда следует, что не стоит полностью отказываться от использования виртуальной памяти, иначе в случае краха не получится даже проанализировать причину сбоя. Указанный на скриншоте минимальный размер в 1МБ берется из расчета конфигурации дампа памяти в настройках «загрузка и восстановление»:
Если выбрать для записи отладочной информации полный дамп, то размер увеличивается на несколько порядков. У меня он составил 400МБ.
Кроме отсутствия возможности записи дампа, после отключения файла подкачки может появится назойливое сообщение о нехватке памяти. Появление его будет сопровождаться жуткими тормозами ресурсоемких приложений.
Если перенести файл подкачки на другой раздел
Куча статей по оптимизации вашей ОС рекомендует перенести файл подкачки на отдельно созданный и отформатированный в FAT32 раздел жесткого диска. При этом повышается быстродействие и уменьшается фрагментация этого файла.
При подобных манипуляциях не стоит забывать, что файл подкачки должен присутствовать в системном разделе для корректной записи отладочной информации. Выбирать приходится между быстродействием и возможностью сбора данных о возникших неприятностях.
Размер файла подкачки
Вернемся к нашим апельсинам к вопросу об оптимальном размере. Перекопав множество статей, информационных изданий и даже рекомендации Microsoft, я так и не нашел четкого и однозначного ответа на этот вопрос. Да и не нашел бы, как стало мне ясно после прочтения перевода статьи Марка Руссиновича Преодолевая ограничения Windows: виртуальная память. В заключении приведу ссылки на перевод и оригинал, а сейчас постараюсь объяснить, откуда же взять размер файла.
Для начала потребуется утилита Process Explorer, она является бесплатным аналогом дефолтного Task Manager’a, но обладает многими преимуществами. Скачать можно по ссылке.
После запуска Process Explorer’a выберите самые ресурсоемкие в плане используемой памяти приложения, которые используете в повседневной жизни, и запустите их все одновременно. В окне Process Explorer’a нажмите CTRL+I или выберите в меню View/System Information, из всего многообразия представленных в окне данных нужно выбрать область Commit Charge
Значение Peak — пиковое значение выделенной памяти для всех приложений, складываемое из физической и виртуальной памяти.
Далее вооружаемся калькулятором и вычитаем из этого значения размер оперативной памяти. Если получается отрицательное значение — берем требуемые системой 400МБ (может быть другое значение), необходимые для создания дампа. Если получается положительное значение — выставляем таким минимальное и максимальное значение файла подкачки. Можно подстраховаться и установить «про запас» максимум выше, но тогда вырастет фрагментация файла в случае увеличения его размеров. Поэтому лучше зафиксировать на одном месте.
Что на самом деле может виртуальная память
Мы в 1cloud стараемся рассказывать о различных технологиях — например, контейнерах, SSL или флеш-памяти.
Сегодня мы продолжим тему памяти. Разработчик Роберт Элдер (Robert Elder) в своем блоге опубликовал материал с описанием возможностей виртуальной памяти, которые известны не всем инженерам. Мы представляем вашему вниманию основные мысли этой заметки.
Примечание: Исходный материал содержит большое количество сложных терминов и технологических описаний, поэтому если вы обнаружили какую-то ошибку или неточность — напишите нам личным сообщением, чтобы мы могли внести правки и сделать материал лучше.
Занявшись обновлением собственного компилятора C и написанием спецификации CPU Элдер понял, что с виртуальной памятью связано очень много вопросов, которые до конца не понятны начинающим разработчикам. По этой причине он решил написать свое интерактивное пособие.
Прежде чем переходить к статье Элдера, можете посмотреть видео, на котором Джейсон Питт (Jason Pitt) рассказывает о том, что такое виртуальная память.
Как это работает
Элдер создал на своем сайте таблицу с физическим и виртуальным представлениями 256-байтного адресного пространства. Ниже представлен скриншот этой таблицы. Интерактивная версия доступна в блоге инженера по этой ссылке.
Обозначения, встречающиеся в интерактивной таблице Элдера:
| 0x0 | Это указатель на страничную структуру верхнего уровня. На машинах Intel это значение хранится в регистре CR3. С ARM все немного сложнее. |
| Первая страничная структура. При двухуровневой организации таблиц часто называется «директорией» страниц. В нашем случае каждая запись в директории занимает 8 бит (1 байт) и содержит информацию о месторасположении таблицы страниц. |
| Вторая страничная структура – это так называемая таблица страниц (page table). Каждая запись содержит информацию о расположении физической страницы. |
| Физическая страница, с которой в настоящий момент ведется работа. |
| Активная запись директории страниц или таблицы страниц. |
| Выбранное расположение в памяти. |
| Память, доступная для чтения (Readable Memory). В данном примере разрешения не анализируются, однако в реальной системе будет осуществляться проверка бита на соответствие требуемому методу доступа. |
| Память, доступная для записи (Writeable Memory). |
| Память, для которой разрешено выполнение (Executable Memory). |
| Недоступная виртуальная память (Inaccessible Virtual Memory). |
| Неинициализированная физическая память (Unitialised Physical Memory). К ней нельзя обратиться через адресное пространство виртуальной памяти – это вызовет страничное нарушение. |
| Недоступная физическая память (Inaccessible Physical Memory). Участки памяти, к которым нельзя получить доступ. |
Отображение адресов «один в один» (Identity Mapping)
Это один из самых простых способов отображения виртуальной памяти: каждый физический адрес отображается на такой же виртуальный адрес. Этот вариант не слишком подходит для работы многофункциональной ОС, но может быть весьма полезен для быстрой разработки некоторых систем (вот пример микроядра, над которым ведет работу Элдер).
Рекурсивное отображение (Recursive Mapping)
Чтобы управлять памятью, нужно знать, где в физической памяти располагаются страничные структуры. Когда блок управления памятью (MMU) начинает работу, вы можете взаимодействовать напрямую только с адресами виртуальной памяти. По этой причине отслеживать физические адреса бывает очень трудно.
Одним из решений этой проблемы могут служить рекурсивные таблицы страниц. Если добавить к страничной структуре верхнего уровня рекурсивную запись, то вы сможете с легкостью сказать, какой виртуальный адрес позволит получить доступ к любому физическому адресу в пределах этой структуры. Вам нужно лишь решить, какой виртуальный адрес сгенерировать, чтобы «попасть» на рекурсивную запись.
Как только вы сгенерируете виртуальные адреса, соответствующие записям в директории страниц (соединенные через рекурсивную запись), записи директории страниц можно будет считать записями таблицы страниц. Если структура записей таблицы страниц соответствует структуре записей директории страниц, то их можно считать равнозначными при трансляции адресов.
В итоге это дает возможность ссылаться на любую страничную структуру через виртуальную память. Недостатком рекурсивного отображения можно считать необходимость выделения дополнительного адресного пространства.
Отображение на одну страницу (Everything Mapped to the Same Page)
Важная особенность виртуальной памяти состоит в том, что она позволяет отображать физические страницы на множество виртуальных адресов в памяти. Это дает возможность отображать страницы, принадлежащие участку разделяемой памяти с атрибутом «только для чтения», на несколько процессов.
Страничные нарушения (Page Faults Everywhere)
Страничные нарушения возникают тогда, когда мы обращаемся к области, для которой не установлен инициализирующий бит. Еще страничное нарушение проявляется в тот момент, когда мы пытаемся провести некое действие, идущее вразрез с правами доступа (хотя в представленном примере разрешения не проверяются, в реальной системе подобное возможно).
Переключение контекста между двумя процессами (Context Switching Between 2 Processes)
Изменяя указатель на страничную структуру верхнего уровня, мы переходим в другую страничную директорию. При этом доступные адреса остаются теми же, но их содержимое меняется. Это объясняет, почему в ОС с виртуальной памятью множество процессов могут использовать один и тот же виртуальный указатель.
Решение проблемы внешней фрагментации (Solving External Fragmentation)
Внешняя фрагментация – это весьма неприятная вещь. Рассмотрим такую ситуацию: у вашего компьютера 4 ГБ памяти, но нет жесткого диска. После нескольких операций распределения памяти система оказалась в ситуации, когда все пространство памяти свободно, кроме одного байта в самой середине. В этом случае, если вам потребуется разместить большой трехгигабайтный блок, вы не сможете этого сделать (несмотря на то, что свободной памяти достаточно).
Из этой ситуации есть два выхода:
Второй вариант так же не сработает, потому что процесс ждет, что выделенный ему участок памяти будет непрерывным. Если он перестанет быть таковым, то придется создавать совершенно новый набор инструкций и сохранять информацию о том, как получить корректный адрес второй половины.
Виртуальная память помогает достаточно эффективно разрешить эту проблему. Можно с легкостью переназначить пространство виртуальных адресов, чтобы несвязанные между собой части физической памяти выглядели единым целым. В этом случае не происходит никакого перемещения данных – мы просто обновляем записи таблицы страниц.
Копирование при записи (Copy-On-Write)
Виртуальная память крайне полезна для повышения производительности при выполнении команды fork. Если делать полные копии каждой страницы памяти, которую использует процесс, то это приведет к пустой трате циклов CPU и RAM. Идея копирования при записи состоит в том, что мы просто отображаем образ памяти родительского процесса в адресное пространство дочернего процесса.
После этого ОС запрещает обоим процессам писать в эту память. Действительная копия будет создана только в исключительных ситуациях. На практике выходит так, что после создания процесса-копии большинство страниц никогда не модифицируется, а это только повышает эффективность метода, делая его менее ресурсоемким.
Эксперимент со страницами
Элдер провел эксперимент на своем компьютере с операционной системой Ubuntu 14.04. Он объявил несколько переменных подряд, чтобы посмотреть, будут ли их указатели также располагаться рядом друг с другом.
Вот, что он получил на выходе:
Видно, что указатели следуют не в заданном порядке. Элдер пошел дальше и провел еще один эксперимент, в котором показал, что константы, символы и функции хранятся в той последовательности, в которой их объявил программист. Код и объяснение вы можете найти здесь.
Вызов функции с помощью констант
В следующей программе задаются несколько произвольных констант (которые позже будут заменены) и функция, которая принимает на входе целое число и увеличивает его на 8. В данном примере функция main следует сразу за функцией func1. После запуска программа выводит информацию, необходимую для выполнения функции func1.
Можно просто скопировать эти значения в целочисленные константы, которые будут расположены в памяти одна за другой (пример может не сработать, если ваша система отличается от системы Элдера). Теперь, поскольку они находятся на одной странице, можно обратиться к ним как к исполняемым данным и использовать вместо указателя на функцию указатель на «a».
На выходе по-прежнему имеем число 37.
Настройка файла подкачки в Windows 10: как увеличить, изменить, отключить?
Файл подкачки в Windows служит для расширения оперативной памяти в том случае, если ее не хватает. Написали для вас шпаргалку по манипуляциям с подкачкой: как ей управлять?
Файл подкачки, или виртуальная память — это системный файл на жестком диске компьютера, который Windows использует, чтобы компенсировать нехватку оперативной памяти, если приложениям ее не хватает. Что это за файл, как он работает, что о нем нужно знать, как увеличить файл подкачки в Windows 10, или, наоборот — как отключить файл подкачки в Windows 10, читайте в нашей шпаргалке. В конце статьи — короткое видео, в котором все показано.
Файл подкачки в Windows: зачем он нужен и как работает?
Всем известно, что запущенные приложения на компьютере выполняются в оперативной памяти (ОЗУ, RAM). Выражаясь образно, при запуске приложения считываются с жесткого диска и временно «переписываются» в оперативную память. Вся информация в приложениях тоже хранится в оперативной памяти до тех пор, пока вы их не закроете.
Когда количество оперативной памяти заполняется, в дело вступает так называемый «файл подкачки». Это скрытый системный файл на жестком диске, который может выполнять функции ОЗУ. Вместо того, чтобы закрыть приложение, которому не хватает RAM, Windows скидывает его в файл подкачки и при необходимости возвращает обратно.
Какие приложения отправлять в файл подкачки, система решает сама. К примеру, приложение, которое долго находится в свернутом состоянии, может быть помечено системой как неактуальное. При нехватке RAM оно отправится в файл на жестком диске, чтобы немного почистить память.
В современных компьютерах устанавливается достаточно много ОЗУ, поэтому файл подкачки используется редко. Но если вы замечаете, что приложение при открытии немного «подлагивает», а индикатор жесткого диска на ПК мигает, значит, Windows возвратила его в RAM из файла подкачки. Если это происходит часто, стоит задуматься о том, чтобы докупить немного памяти.
Файл подкачки в Windows 10: что такое pagefile.sys и swapfile.sys?
В Windows 10, в отличии от более старых версий Windows, используются два файла подкачки: pagefile.sys и swapfile.sys. Они хранятся в корне диске C:\ и найти их можно, если включить на своем компьютере отображение скрытых и системных файлов.
В файл pagefile.sys при нехватке памяти отправляются обычные приложения, которые вы устанавливаете из разных источников — браузер, графический редактор, мессенджеры и так далее. А в файл swapfile.sys — встроенные приложения Windows 10 и приложения, установленные из Магазина Windows.
Swapfile и Pagefile всегда работают в паре. Объем swapfile.sys не превышает пары десятков мегабайт, а вот pagefile.sys в процессе работы может «раздуваться» до нескольких гигабайт. Из-за этого некоторые ищут способ, как отключить файл подкачки в Windows 10, чтобы освободить место на диске. Но если сделать это, отключится и swapfile.sys — а без него многие встроенные приложения Windows 10 просто перестанут запускаться.
Файл подкачки Windows 10: оптимальный размер
Вообще-то, ваша «виндовс» сама решает, какой объем файла подкачки ей нужен, и стандартного объема хватает в большинстве случаев. Кроме того, на компьютерах с большим количеством RAM он вообще довольно редко используется.
Но можно высчитать, сколько составляет оптимальный объем файла подкачки в Windows 10 и самостоятельно. Расскажем, как сделать это правильно.
Не рекомендуется поднимать и повышать размер файла подкачки более чем в три раза от актуального объема ОЗУ.
Как увеличить файл подкачки в Windows 10?
Расскажем, как поставить файл подкачки на Windows 10 в оптимальное значение.
Как отключить файл подкачки в Windows 10?
Вообще-то, отключать файл подкачки не рекомендуется. Во-первых, приложения начнут «вылетать» (самопроизвольно перезагружаться), а некоторые вообще не смогут запуститься. Но если у вас много RAM, а место на жестком диске осталось мало, то отключение файла подкачки позволит освободить пару Гбайт. Главное — потом не пожалеть о своем решении. Может быть, вам поможет очистка диска, или нужно почаще очищать кэш браузера?
Нижеприведенные инструкции можно использовать на свой страх и риск!
Отключаем pagefile.sys
Отключаем swapfile.sys
Как переместить файл подкачки?
Есть небольшая хитрость, как настроить файл подкачки на Windows 10. Если в вашем компьютере стоят несколько дисков, можно перенести файл подкачки с системного диска (не раздела!) на другой диск.
ВАЖНО: не рекомендуется перемещать файл подкачки на накопитель типа SSD, так как это может сократить срок его службы, увеличив число циклов перезаписи.
Вот еще несколько полезных материалов по оптимизации:
Виртуальная память: Что это и как ее увеличить?
Виртуальная память — что это?
Виртуальная память является подкачкой (дополнением) оперативной памяти. Она присутствует практически во всех операционных системах.
При запуске ресурсоемких программ у нас постоянно возникает потребность в виртуальной памяти. По этому сегодня мы рассмотрим подробный обзор «что это такое?» и как мы можем ее изменить в лучшую сторону.
Что такое виртуальная память?
Виртуальная память (Virtual Memory, ВП) — это метод управления памятью компьютера, использующий для работы файл подкачки (swap file). При недостатке существующего объема ОЗУ, позволяет запускать на ПК более ресурсозатратные программы. В таком случае данные приложения автоматически перемещаются между основной памятью и вторичным хранилищем.
Виртуальная память так же обладает рядом достоинств:
За счет ее использования компьютер способен изолировать запущенные процессы друг от друга и рационально распределять RAM.
Как узнать объем файла подкачки (swap file)
Файл подкачки хранится на винчестере компьютера. Если для работы устройства используется несколько жестких дисков, то он будет расположен на самом быстром из них. Определить объем ВП можно с использованием стандартных средств Windows или специального софта.
Размер свапа подкачки можно узнать через штатную утилиту «Системный монитор».
Для этого:
При определении размера ВП система исходит не из объема ОЗУ, а из задач, которые выполняются на устройстве. Поэтому для определения размера необходимо запустить приложения и компоненты, которые обычно используются компьютером и посмотреть пиковое значение свапинга в течение этого сеанса. Он и будет определять величину файла подкачки.
Dump File и его типы
Swap используется не только для расширения физической памяти, но и для создания аварийных дампов при возникновении «внештатных» аварийных ситуаций.
Как это работает:
Таким образом при автоматическом выборе размера свапа, Windows руководствуется настройками для создания аварийного дампа.
Загрузка и восстановление
Дампы можно разделить на 4 типа:
В него записывается все содержимое RAM на момент незапланированного завершения работы. С учетом этой информации файл подкачки должен иметь размер равный физической памяти компьютера +1 МБ (используется для создания записи в системном журнале).
В него записывается только информация и память, выделенная для ядра операционной системы. Он занимает сравнительно меньше места и его объема достаточно, чтобы Windows могла определить причины аварийного завершения работы.
Записывает только самую необходимую информацию для выявления причин аварийного сбоя. Здесь находится стоп-код и описание самой ошибки, дополнительно указываются загруженные на устройство драйвера и перечень запущенных процессов.
Доступен только для операционных систем семейства Windows начиная от восьмерки и выше, либо Server 2012. Представляет собой аналог дампа ядра, но с тем отличием, что система может постоянно менять размер файла подкачки, позволяя ей выбирать оптимальный для работы вариант.
Как изменить Dump File
Перед тем, как менять размер виртуальной памяти, необходимо правильно определить и выбрать тип дампа. Сделать это можно используя штатные инструменты Windows. Для этого выполните следующие действия:
Загрузка и восстановление
Как изменить объем виртуальной памяти через быстродействие
Запустите системную утилиту «Выполнить» одновременным нажатием клавиш Windows+R или откройте ее через Пуск. После этого:
По умолчанию система определяет размер полностью в автоматическом режиме. Это наиболее оптимальная опция для Windows. При изменении объема свапа вручную важно, чтобы новый размер виртуальной памяти был не менее существующего, в противном случае возможны сбои в работе ПК.
Как добавить виртуальную память на Windows
Как правило, среднестатистическому пользователю достаточно того объема ВП, которая выделяется устройством автоматически. Если на ПК мало физической RAM, то увеличить ее объем можно за счет свапа.
Для этого:
Рекомендации по использованию виртуальной памяти
Если вы не знаете, какой оптимальный объем для свапа выбрать и на что это будет влиять, то далее мы предлагаем ознакомиться вам с небольшими советами, которые помогут увеличить быстродействие ПК.
Итак, рассмотрим ряд советов:
После манипуляций с настройками компьютера и изменением размера ВП лучше перезагрузить компьютер (хотя это не всегда обязательно) и запустить специальную утилиту для дефрагментации. Это поможет переместить его ближе к началу раздела, чтобы система получала к нему моментальный доступ.
Так же подробно про ВП можно посмотреть в видеоролике ниже:
Виртуальная память или файл подкачки
В видео рассматривается оптимальный размер файла подкачки
Сегодня мы ответили на вопрос «Виртуальная память, что это? И для чего она нужна?». Она помогает значительно повысить быстродействие системы и используется для хранения информации при сбоях. По умолчанию объем файла подкачки регулируется Windows полностью в автоматическом режиме.
Если пользователь хочет указать его самостоятельно, то для этого необходимо учесть выбранный тип дампа (либо отключить его). Объем виртуальной памяти зависит от дампа и общего объема RAM.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов