基于ＷＲＫ的进程工作集实验设计.doc

基于ＷＲＫ的进程工作集实验设计.doc基于WRK的进程工作集实验设计 Windows操作系统内核、设计操作系统实验提供了一个很好的基础。但是由于WRK的代码量很大,在缺乏指导的情况下学生很难有效地在WRK上完成操作系统原理实验。本文在分析WRK进程工作集的基础上,设计了三个针对工作集的实验,并给出了实验效果验证方法。关键词:操作系统;WRK;工作集中图分类号:G642文献标识码:B 1引言工作集是内存管理一个相当重要的概念,Windows系统通常将工作集分为进程工作集与系统工作集,分别用于跟踪各个进程与系统的物理内存使用情况。Windows内核中对工作集页面的操作分工作集管理器(系统级)的页面修剪算法和进程自己的页面替换算法两种,前者主要是定时扫描系统的内存利用情况,同时对某些进程进行页面修剪,比如选定优先级低的进程,应用最近最久未使用算法(LRU)选定要删除的页面进行删除;而后者主要是在进程内部,当进程申请页面超过一定峰值再申请页面时,工作集大小不再增加,而是以一定的策略替换已有页面。本文以WRK为实验平台,结合内核源代码和WinDbg调试工具,以Windows内存管理的工作集页面替换为分析对象,分析进程工作集的峰值及页面替换算法,设计了相应的实验修改页面替换算法,并给出了实验应达到的效果。 2工作集分析 EPROCESS是描述进程的结构,工作集的相关结构也可以从这里找到,与工作集相关的数据结构主要有MMSUPPORT、MMWSL、MMWSLEMMWSLENTRY、MMPTE、PMMWSLE_HASH,其主要关系如下图1工作集结构图,理解工作集结构间的关系,对内核调试、算法修改、内核系统调用的添加都极及有帮助。 。本小节针对前面分析的工作集的结构,选取几个具有代表性的操作函数进行分析,为后面进行页面算法的修改打下基础。 ()向工作集中添加页面失败时,调用中MiDoReplacement()函数对工作集进行替换,同时修改MiReplacing为True,说明当前系统页面已经紧张,以便在启动工作集管理器时,根据MiReplacing的值执行修剪操作。其中MiDoReplacement()主要调用了MiReplaceWorkingSetEntry()进行页面替换。(1)修剪时刻。根据如下三个条件: ①当前可用页面数Available少于当前需要的页面数; ②本工作集中已经有被替换页面的记录,MiReplacing==TRUE; ③有超过可用页面数1/4的页面被循环用作后备页面; 以上条件满足一个则立即进行修剪操作,其中设置Criteria标准的相应变量。(2)老化时刻。当修剪条件全不成立时,当前可用页面Available小于限值20000,则进行老化操作。(3)不操作。在1,2均不成立条件下,说明当前系统中还有大量内存可用,OutFlags=0,作为返回值,不进行任何操作。此时确定的工作集处理标准,保存在WorkingSetRequestFlags(OutFlags=0)和TrimCriteria中,如果WorkingSetRequestFlags非零,即需要进行修剪或者老化操作,具体调用MiProcessWorkingSets(WorkingSetR