A. *操作系统的存储管理的主要内容是什么
存储管理即是对主存的管理,它是操作系统的重要功能之一。主存储器是计算机系统中的一种宝贵资源,对主存的管理和有效使用是操作系统中十分重要的内容。为了便于对主存进行有效的管理,应该将主存分成若干个区域,以便同时存放多个用户程序和系统软件。因此,存储管理应具有如下功能:主存的分配和回收、提高主存的利用率、“扩充”主存容量和存储保护。存储分配主要解决多道作业之间划分主存空间的问题,存储分配有三种主要方式:直接分配方式、静态分配方式和动态分配方式。绝大多数计算机系统都采用静态分配方式或动态分配方式。为了实现静态和动态两种存储分配策略,需要采用将逻辑地址与物理地址分开,并对逻辑地址实施地址重定位技术。所谓重定位是由于一个作业装入到与其地址空间不一致的存储空间时所引起的有关地址调整过程,实质上,这是一个地址变换过程,地址变换也称为地址映射。根据地址变换进行的时间及采用的技术手段不同,可以把重定位分为两类:静态重定位和动态重定位。所谓静态重定位是在程序运行之前,由链接装配程序进行的重定位。静态重定位的特点是无需增加硬件地址变换机构,但要求为每个程序分配一个连续的存储区,且在程序执行期间不能移动,故难于做到程序和数据的共享;动态重定位是在程序的执行过程中,每当访问到指令或数据时,将要访问的程序或数据的逻辑地址转换成物理地址。动态重定位的实现需要依靠硬件地址变换机构。最简单的实现方法是利用一个重定位寄存器。动态重定位的特点是需要附加硬件的支持,优点是可以将程序分配到不连续的存储区中,在程序运行之前可以只装入部分代码即可运行,然后在程序运行期间,根据需要动态地申请分配内存,所以,便以程序段的共享,并且可向用户提供一个比主存的存储空间大得多的地址空间,该地址空间也称为虚拟存储器。
B. 分区存储管理中常用哪些分配策略
1、固定分区存储管理
其基本思想是将内存划分成若干固定大小的分区,每个分区中最多只能装入一个作业。当作业申请内存时,系统按一定的算法为其选择一个适当的分区,并装入内存运行。由于分区大小是事先固定的,因而可容纳作业的大小受到限制,而且当用户作业的地址空间小于分区的存储空间时,造成存储空间浪费。
一、空间的分配与回收
系统设置一张“分区分配表”来描述各分区的使用情况,登记的内容应包括:分区号、起始地址、长度和占用标志。其中占用标志为“0”时,表示目前该分区空闲;否则登记占用作业名(或作业号)。有了“分区分配表”,空间分配与回收工作是比较简单的。
二、地址转换和存储保护
固定分区管理可以采用静态重定位方式进行地址映射。
为了实现存储保护,处理器设置了一对“下限寄存器”和“上限寄存器”。当一个已经被装入主存储器的作业能够得到处理器运行时,进程调度应记录当前运行作业所在的分区号,且把该分区的下限地址和上限地址分别送入下限寄存器和上限寄存器中。处理器执行该作业的指令时必须核对其要访问的绝对地址是否越界。
三、多作业队列的固定分区管理
为避免小作业被分配到大的分区中造成空间的浪费,可采用多作业队列的方法。即系统按分区数设置多个作业队列,将作业按其大小排到不同的队列中,一个队列对应某一个分区,以提高内存利用率。
2、可变分区存储管理
可变分区存储管理不是预先将内存划分分区,而是在作业装入内存时建立分区,使分区的大小正好与作业要求的存储空间相等。这种处理方式使内存分配有较大的灵活性,也提高了内存利用率。但是随着对内存不断地分配、释放操作会引起存储碎片的产生。
一、空间的分配与回收
采用可变分区存储管理,系统中的分区个数与分区的大小都在不断地变化,系统利用“空闲区表”来管理内存中的空闲分区,其中登记空闲区的起始地址、长度和状态。当有作业要进入内存时,在“空闲区表”中查找状态为“未分配”且长度大于或等于作业的空闲分区分配给作业,并做适当调整;当一个作业运行完成时,应将该作业占用的空间作为空闲区归还给系统。
可以采用首先适应算法、最佳(优)适应算法和最坏适应算法三种分配策略之一进行内存分配。
二、地址转换和存储保护
可变分区存储管理一般采用动态重定位的方式,为实现地址重定位和存储保护,系统设置相应的硬件:基址/限长寄存器(或上界/下界寄存器)、加法器、比较线路等。
基址寄存器用来存放程序在内存的起始地址,限长寄存器用来存放程序的长度。处理机在执行时,用程序中的相对地址加上基址寄存器中的基地址,形成一个绝对地址,并将相对地址与限长寄存器进行计算比较,检查是否发生地址越界。
三、存储碎片与程序的移动
所谓碎片是指内存中出现的一些零散的小空闲区域。由于碎片都很小,无法再利用。如果内存中碎片很多,将会造成严重的存储资源浪费。解决碎片的方法是移动所有的占用区域,使所有的空闲区合并成一片连续区域,这一技术称为移动技术(紧凑技术)。移动技术除了可解决碎片问题还使内存中的作业进行扩充。显然,移动带来系统开销加大,并且当一个作业如果正与外设进行I/O时,该作业是无法移动的。
3、页式存储管理
基本原理
1.等分内存
页式存储管理将内存空间划分成等长的若干区域,每个区域的大小一般取2的整数幂,称为一个物理页面有时称为块。内存的所有物理页面从0开始编号,称作物理页号。
2.逻辑地址
系统将程序的逻辑空间按照同样大小也划分成若干页面,称为逻辑页面也称为页。程序的各个逻辑页面从0开始依次编号,称作逻辑页号或相对页号。每个页面内从0开始编址,称为页内地址。程序中的逻辑地址由两部分组成:
逻辑地址
页号p
页内地址 d
3.内存分配
系统可用一张“位示图”来登记内存中各块的分配情况,存储分配时以页面(块)为单位,并按程序的页数多少进行分配。相邻的页面在内存中不一定相邻,即分配给程序的内存块之间不一定连续。
对程序地址空间的分页是系统自动进行的,即对用户是透明的。由于页面尺寸为2的整数次幂,故相对地址中的高位部分即为页号,低位部分为页内地址。
3.5.2实现原理
1.页表
系统为每个进程建立一张页表,用于记录进程逻辑页面与内存物理页面之间的对应关系。地址空间有多少页,该页表里就登记多少行,且按逻辑页的顺序排列,形如:
逻辑页号
主存块号
0
B0
1
B1
2
B2
3
B3
2.地址映射过程
页式存储管理采用动态重定位,即在程序的执行过程中完成地址转换。处理器每执行一条指令,就将指令中的逻辑地址(p,d)取来从中得到逻辑页号(p),硬件机构按此页号查页表,得到内存的块号B’,便形成绝对地址(B’,d),处理器即按此地址访问主存。
3.页面的共享与保护
当多个不同进程中需要有相同页面信息时,可以在主存中只保留一个副本,只要让这些进程各自的有关项中指向内存同一块号即可。同时在页表中设置相应的“存取权限”,对不同进程的访问权限进行各种必要的限制。
4、段式存储管理
基本原理
1.逻辑地址空间
程序按逻辑上有完整意义的段来划分,称为逻辑段。例如主程序、子程序、数据等都可各成一段。将一个程序的所有逻辑段从0开始编号,称为段号。每一个逻辑段都是从0开始编址,称为段内地址。
2.逻辑地址
程序中的逻辑地址由段号和段内地址(s,d)两部分组成。
3.内存分配
系统不进行预先划分,而是以段为单位进行内存分配,为每一个逻辑段分配一个连续的内存区(物理段)。逻辑上连续的段在内存不一定连续存放。
3.6.2实现方法
1.段表
系统为每个进程建立一张段表,用于记录进程的逻辑段与内存物理段之间的对应关系,至少应包括逻辑段号、物理段首地址和该段长度三项内容。
2.建立空闲区表
系统中设立一张内存空闲区表,记录内存中空闲区域情况,用于段的分配和回收内存。
3.地址映射过程
段式存储管理采用动态重定位,处理器每执行一条指令,就将指令中的逻辑地址(s,d)取来从中得到逻辑段号(s),硬件机构按此段号查段表,得到该段在内存的首地址S’, 该段在内存的首地址S’加上段内地址d,便形成绝对地址(S’+d),处理器即按此地址访问主存。
5、段页式存储管理
页式存储管理的特征是等分内存,解决了碎片问题;段式存储管理的特征是逻辑分段,便于实现共享。为了保持页式和段式上的优点,结合两种存储管理方案,形成了段页式存储管理。
段页式存储管理的基本思想是:把内存划分为大小相等的页面;将程序按其逻辑关系划分为若干段;再按照页面的大小,把每一段划分成若干页面。程序的逻辑地址由三部分组成,形式如下:
逻辑地址
段号s
页号p
页内地址d
内存是以页为基本单位分配给每个程序的,在逻辑上相邻的页面内存不一定相邻。
系统为每个进程建立一张段表,为进程的每一段各建立一张页表。地址转换过程,要经过查段表、页表后才能得到最终的物理地址。
C. 数据库提供的安全保护功能包括哪四个方面解释它们的含义。
数据库的安全性:指保护数据库,防止不合法的使用造成的数据泄露、更改或破坏。
SQL Server 2000 的安全性机制由四层构成
第一层:操作系统的登录
第二层(服务器安全管理):SQL Server的登录————特殊账户sa
第三层(数据库安全管理):数据库的访问权————成为数据库用户
第四层(数据库对象安全管理):数据库对象(表、视图等)的访问权———数据库用户获得角色
D. 存储和储存有区别吗
存储和储存是有区别的。存储和储存的区别如下:
1、定义不同
储存,读音是chǔ cún,储存指聚积保存。而在物流管理中,其具有时间价值.
存储,读音是cún chǔ,存储指把钱或物等积存起来。
2、引证释义不同
储存
杨朔《蓬莱仙境》:“顺着山势,高高低低修了好多座小水库,储存山水,留着浇地。”
存储
《清会典事例·户部·库藏》:“户部奏部库空虚,应行存储款项。”
3、引申意不同
存储就是根据不同的应用环境通过采取合理、安全、有效的方式将数据保存到某些介质上并能保证有效的访问,总的来讲可以包含两个方面的含义:一方面它是数据临时或长期驻留的物理媒介。
另一方面,它是保证数据完整安全存放的方式或行为。存储就是把这两个方面结合起来,向客户提供一套数据存放解决方案。
储存就是在任何社会形态中,对于不论什么原因形成停滞的物资也不论是什么种类的物资在没有进入生产加工、消费、运输等活动之前或在这些活动结束之后,总是要存放起来。
E. 简述存储管理的主要功能
1、寻址空间
操作系统让系统看上去有比实际内存大得多的内存空间。虚拟内存可以是系统中实际物理空间的许多倍。每个进程运行在其独立的虚拟地址空间中。
这些虚拟空间相互之间都完全隔离开来,所以进程间不会互相影响。同时,硬件虚拟内存机构可以将内存的某些区域设置成不可写。这样可以保护代码与数据不会受恶意程序的干扰。
2、存储管理内存映射
内存映射技术可以将映象文件和数据文件直接映射到进程的地址空间。在内存映射中,文件的内容被直接连接到进程虚拟地址空间上。
3、存储管理物理内存分配
内存管理子系统允许系统中每个运行的进程公平地共享系统中的物理内存。
4、存储管理共享虚拟内存
尽管虚拟内存允许进程有其独立的虚拟地址空间,但有时也需要在进程之间共享内存。 例如有可能系统中有几个进程同时运行BASH命令外壳程序。为了避免在每个进程的虚拟内存空间内都存在BASH程序的拷贝,较好的解决办法是系统物理内存中只存在一份BASH的拷贝并在多个进程间共享。
(5)所谓存储保护的基本含义扩展阅读:
相关延伸:存储管理存储知识结构
1、系统管理:UNIX/Linux/Windows操作系统管理。
2、开发技术:C/C++,网络编程,多进程/多线程,进程间通信。
3、存储基础:磁盘、RAID阵列、文件系统等存储相关硬件和软件的安装、配置、调试。
4、存储系统:RAID,DAS,SAN,NAS, CAS等。
5、存储协议:TCP/IP,SCSI,iSCSI,NFS/CIFS等。
6、文件系统:VFS, EXTx/NTFS/FAT32等磁盘文件系统,NFS/CIFS网络文件系统,Lustre/GFS/AFS等分布式文件系统。
7、存储技术:Deplication,SSD,HSM,Virtualization,Snapshot,Replication,CDP, VTL,Thin Provision等等。
8、存储架构:掌握不同行业的存储需求,能够根据实际需求提出存储解决方案,并进行存储系统架构、设计和实现
F. 什么是虚拟存储器它的原理是是什么
虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存(一个连续完整的地址空间),而实际上,它通常是被分隔成多个物理内存碎片,还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上,在需要时进行数据交换。
原理:
①中央处理器访问主存的逻辑地址分解成组号a和组内地址b,并对组号a进行地址变换,即将逻辑组号a作为索引,查地址变换表,以确定该组信息是否存放在主存内。
②如该组号已在主存内,则转而执行;如果该组号不在主存内,则检查主存中是否有空闲区,如果没有,便将某个暂时不用的组调出送往辅存,以便将这组信息调入主存。
③从辅存读出所要的组,并送到主存空闲区,然后将那个空闲的物理组号a和逻辑组号a登录在地址变换表中。
④从地址变换表读出与逻辑组号a对应的物理组号a。
⑤从物理组号a和组内字节地址b得到物理地址。
⑥根据物理地址从主存中存取必要的信息。
(6)所谓存储保护的基本含义扩展阅读:
虚拟内存的关键问题:
(1)调度问题:决定哪些程序和数据应被调入主存。
(2)地址映射问题:在访问主存时把虚地址变为主存物理地址(这一过程称为内地址变换);在访问辅存时把虚地址变成辅存的物理地址(这一过程称为外地址变换),以便换页。此外还要解决主存分配、存储保护与程序再定位等问题。
(3)替换问题:决定哪些程序和数据应被调出主存。
(4)更新问题:确保主存与辅存的一致性。
在操作系统的控制下,硬件和系统软件为用户解决了上述问题,从而使应用程序的编程大大简化。
G. 存储系统的存储保护
近代计算机系统资源为一同执行的多个用户程序所共享。就主存来说,它同时存有多个用户的程序和系统软件。为使系统正常工作,必须防止由于一个用户程序出错而破坏同时存在主存内的系统软件或其他用户的程序,还须防止一个用户程序不合法地访问并非分配给它的主存区域。因此,存储保护是多道程序和多处理机系统必不可少的部分。
主存保护是存储保护的重要环节。主存保护一般有存储区域保护和访问方式保护。存储区域保护可采用界限寄存器方式,由系统软件经特权指令给定上、下界寄存器内容,从而划定每个用户程序的区域,禁止越界访问。
界限寄存器方式只适用于每个用户程序占用一个或几个连续的主存区域,而对于虚拟存储器系统,由于一个用户的各页离散地分布于主存内,就需要采用键式保护和环状保护等方式。键式保护是由操作系统为每个存储页面规定存储键,存取存储器操作带有访问键,当两键符合时才允许执行存取操作,从而保护别的程序区域不被侵犯,环状保护是把系统程序和用户程序按重要性分层,称为环,对每个环都规定访问它的级别,违反规定的存取操作是非法的,以此实现对正在执行的程序的保护。
H. 1. 分别叙述内存储器,外存储器,虚拟存储器的含义与功能
所谓内存储器就是指CPU得catch 内村,用来存放系统运行是的信息。特点是:速度快,容量小。
外存储器也叫辅助存储器,用来存储永久信息。特点:速度慢,容量大。
虚拟存储器:所谓虚拟存储器就是 把内外村统一起来使用,起基本思想是把正在是用的部分保留在内存中。把暂时不用的部分防在外村中,使用时调入内存,虚拟存储器的容量与cpu的地址结构有关,如奔腾的地址位是32位,那么他的寻址空间就是2的32次方,4GB,就是说他的最大寻址空间是4GB。