虚拟存储器技术主要用于解决什么问题?简述虚拟存储器的基本工作原理。
虚拟内存技术主要解决计算机内存不足的问题,计算机中运行的所有程序都需要通过内存来执行,如果执行的程序使用大量内存,就会导致内存耗尽。
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为了解决这个问题,Windows采用了虚拟内存技术,即分配部分硬盘空间供内存使用。
当内存耗尽时,电脑会自动调用硬盘充当内存,缓解内存紧张。
如果计算机没有足够的随机存取存储器(RAM)来运行程序或操作,Windows将使用虚拟内存来补偿。
工作原理
1中央处理器访问主存的逻辑地址分解为组号a和组b中的地址,以及组地址。
编号a发生变化,为逻辑组号。
a作为索引来检查地址转换表,以确定信息集是否存储在主存中。
2如果组号已经在主存中,则如果组号不在主存中,则执行④,检查主存中是否有空闲区域。
更改某些区域暂时不使用的组被移动到附加存储器,以便这些信息组可以被移动到主存储器中。
3.从辅助存储中读取所需的组并将其发送到主存的空闲区域,然后将空闲的物理组号a和逻辑组号a注册到地址转换表中。
4.从地址转换表中读取与逻辑组号a对应的物理组号a。
5.从物理组号a和组内的字节地址b得到物理地址。
6.通过物理地址从主存中访问所需的信息。
高级信息:
相关概念
1.实地址和虚拟地址用户编程时使用的地址称为虚拟地址或逻辑地址,对应的存储空间称为虚拟内存空间或逻辑地址空间;物理内存访问地址称为物理地址或物理地址,对应的存储空间称为物理存储空间或主存空间。
将程序的虚拟地址转换为真实地址的过程称为程序重定位。
2.虚拟内存访问过程
虚拟内存空间中的用户程序根据虚拟地址进行编程,并存储在附加内存中。
当程序运行时,地址翻译机制根据当时分配给程序的真实地址空间,将程序的一部分移动到真实内存中。
每次访问内存时,首先判断虚拟地址对应的部分是否在实内存中:如果是,则进行地址转换,使用实地址访问主存,否则,追加;访问内存时会按照一定的算法将内存中的程序部分调度到内存中,然后以同样的方式访问主存。
3.异构系统
从虚拟内存的概念可以看出,主辅内存访问机制与cache主内存访问机制类似。
这是由高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器组成的三级存储系统中的两个级别。
高速缓存与主存之间、主存与辅助存之间分别有辅助硬件和辅助软硬件,负责地址转换和管理,使各级存储器形成有机的三级存储系统。
来源参考:百度百科-虚拟内存
虚拟存储技术虚拟存储的分类
虚拟存储技术的分类主要体现在其拓扑结构和实现原理上,分为对称式和非对称式,以及数据块和虚拟文件系统的虚拟化。
对称虚拟存储,如图1所示,其核心是控制存储设备,改变设备和系统软件,形成SANAppliance。
数据传输处理通过缓存加速,多端口并行技术提供了I/O瓶颈和逻辑存储单元,以提供更快的访问更好的磁盘访问。
此外,对称系统通常使用成对的HSTD来确保容错并支持大规模结构的扩展。
非对称虚拟存储,如图1所示。
2、如图2所示,每个主机和存储设备都直接连接到磁盘阵列,通过虚拟化操作将虚拟化的LUN映射到逻辑棒上。
此方法可以配置不同的硬盘驱动器功能,但关键是在发生阵列控制器故障或网络路径问题时提供容错能力。
但此外,控制效果的提升有限,难以实现小裕度。
封闭式虚拟数据存储侧重于解决大规模结构中数据传输的争用和延迟,并以对称拓扑呈现,而虚拟文件存储系统则侧重于并实现文档通信的安全性。
不对称结构
所谓虚拟存储,就是将内存和外部外存结合起来,获得大容量的“内存”,称为虚拟存储。
可以说,网络存储平台的整体性能直接影响到整个系统的正常运行。
简述虚拟化存储技术的三种实现方法及工作原理
1、基于主机的虚拟存储技术通过安装在主机上的代理或管理软件实现存储虚拟化。这种方法的优点是成本较低且易于部署,特别是对于大型机和小型存储区域网络(SAN)。
但由于占用主机处理时间,可扩展性受到限制,性能和稳定性也可能受到影响。
尽管如此,基于主机的虚拟化方法在负载平衡方面表现出色。
2、基于存储设备的虚拟化技术,利用存储设备内置的功能模块来实现虚拟化。
这种方法的优点是管理简单并且对用户和操作员透明。
缺点是它可能只提供不完整的解决方案,并且可能与特定的存储供应商绑定。
此外,灵活性较差,定制和监控可能很困难。
3、基于网络的虚拟存储技术,实现网络设备之间的存储虚拟化功能。
其中包括:-基于连接设备的虚拟化:这种方法通常在专用服务器上运行,使用标准操作系统,例如Windows、SunSolaris、Linux或供应商提供的操作系统。
它具有基于主机的方法的优点,例如易于使用和设备成本低,但也受到与基于主机的方法类似的限制。
-基于路由器的虚拟化:在这种方法中,路由器固件负责存储虚拟化功能,而附加软件在主机上运行以增强存储管理能力。
由于路由器为每台主机服务,控制模块主要存在于路由器固件中,因此性能和安全性更好。
但是,路由器故障可能会阻止所连接路由器上的主机访问存储系统。