Использование Монитора ресурсов: память
Для удобства рассмотрения мы будем использовать скриншот Монитора ресурсов (рис. A), запущенного на производственном сервере под управлением Windows Server 2008 R2. На этом сервере установлен Exchange Server 2010 со всеми ролями, поэтому он очень активно использует оперативную память. Как и все другие наши серверы, этот работает в виртуальной машине на базе VMware vSphere 4.1.
Давайте посмотрим, какие сведения о памяти можно получить с помощью Монитора ресурсов на данном сервере Windows.
В разделе «Процессы» (Processes) на вкладке «Память» (Memory) собраны ключевые сведения об использовании оперативной памяти процессами. Вот какую информацию здесь можно найти:
• «Образ» (Image) – имя исполняемого файла. Это имя процесса, активно использующего память.
• «ИД процесса» (PID) – идентификатор процесса. Может пригодиться для управления процессами с использованием других утилит или для поиска процессов в Диспетчере задач (Task Manager).
• «Ошибок отсутствия страницы в памяти/сек.» (Hard Faults/sec). Такие ошибки иногда еще называют страничными (Page Fault). Ошибка отсутствия страницы в памяти – не обязательно критическая, но может указывать на нехватку оперативной памяти. Такая ошибка возникает всякий раз, когда система использует файл подкачки на диске. Это важный момент, поскольку диск работает намного медленнее оперативной памяти, что ощутимо снижает быстродействие. Если страничные ошибки возникают регулярно, и особенно если показатели высокие, следует задуматься о расширении объема оперативной памяти сервера.
• «Завершено (КБ)» (Commit (KB)) – общий объем физической и виртуальной памяти (файла подкачки), выделенной данному процессу.
• «Рабочий набор (КБ)» (Working Set (KB)) – объем физической памяти, выделенной данному процессу. Показатель в этом столбце должен быть равен сумме показателей в двух следующих столбцах, которые являются его составляющими.
• «Общий (КБ)» (Shareable (KB)) – общий объем выделенной данному процессу физической памяти, которая при необходимости может использоваться совместно с другим процессом.
• «Частный (КБ)» (Private (KB)) – общий объем выделенной данному процессу физической памяти, которая не может использоваться другими процессами.
Под разделом «Процессы» располагается раздел «Физическая память» (Physical Memory), в котором содержатся следующие сведения:
• «Используется» (In Use) – объем памяти, которая в данный момент используется.
• «Доступно» (Available) – сколько еще от общего объема физической памяти доступно для выделения.
• «Зарезервированное оборудование» (Hardware Reserved) – количество памяти, зарезервированной для различных устройств. Почти любой аппаратный компонент сервера может резервировать для себя память. На нашем сервере Exchange, как видно из рис. A, зарезервирован 1 Мбайт.
• «Изменено» (Modified). Данные записываются на страницы памяти и хранятся на них, пока в фоне происходит обработка другой информации. При обновлении данных в памяти эти страницы помечаются как измененные. Чтобы система могла использовать ресурсы памяти наиболее эффективно, страницы памяти, к которым давно не обращались, могут быть перенесены в следующую категорию:
• «Ожидание» (Standby). К этой категории относится память, содержащая кэшированные данные и код, которые в данный момент активно не используются, но могут потребоваться в обозримом будущем. Для управления этим классом памяти Windows присваивает каждой странице определенный приоритет. Когда у других процессов возникает потребность в оперативной памяти, страницы с низким приоритетом извлекаются из категории «Ожидание» и предоставляются процессам, которые в них нуждаются.
• «Свободно» (Free) – объем свободной памяти, которая никак не используется. Можно подумать, что столь ничтожный объем свободной памяти в системе, имеющей 16 Гбайт RAM, свидетельствует о наличии серьезных проблем, но на самом деле, это не так. Многие новые продукты Microsoft устроены таким образом, что для них куда продуктивнее использовать весь объем доступной оперативной памяти, чем позволять ей простаивать. Например, Exchange полностью использует всю доступную память, кэшируя определенные фрагменты данных для обеспечения быстрого доступа.
Распространенная ошибка – судить о состоянии системы только по показателям «Используется» и «Доступно» и беспокоиться, если определенный процесс потребляет слишком много памяти. Важно понимать, как именно должно себя вести то или иное приложение.
К примеру, Exchange 2010 зачастую использует весь объем доступной памяти, и это не случайно. Exchange старается кэшировать как можно больше данных для повышения быстродействия в целом. Поэтому чтобы определить, есть ли на сервере Exchange 2010 проблемы с памятью, необходимо учитывать и другие показатели, в том числе ошибки отсутствия страниц в памяти. Если служба не должна потреблять много памяти, но потребляет, требуется более тщательная диагностика. В этом случае может пригодиться Монитор производительности (Performance Monitor).
Надеюсь, этот цикл статей о Мониторе ресурсов помог вам освоить новые способы мониторинга состояния Windows Server с помощью простого и бесплатного инструмента, который разработчики Microsoft встроили в операционную систему, чтобы облегчить администраторам диагностику проблем, связанных с производительностью.
Автор: Scott Lowe
Перевод SVET
Оцените статью: Голосов
О чем говорят ошибки отсутствия страницы в памяти
В случае вытесняющего алгоритма операционная система в любой момент времени может прервать выполнение текущего потока и переключить процессор на другой поток. В невытесняющих алгоритмах поток, которому предоставлен процессор, только сам решает, когда передать управление операционной системе.
Алгоритмы с квантованием.
Каждому потоку предоставляется квант времени, в течение которого поток может выполняться на процессоре. По истечении кванта операционная система переключает процессор на следующий поток в очереди. Квант обычно равен целому числу интервалов системного таймера1.
Алгоритмы с приоритетами.
Каждому потоку назначается приоритет (priority) – целое число, обозначающее степень привилегированности потока. Операционная система при наличии нескольких готовых к выполнению потоков выбирает из них поток с наибольшим приоритетом.
В Windows реализован смешанный алгоритм планирования – вытесняющий, на основе квантования и приоритетов.
Прерывание 14 —Страничная ошибка(#PF): Intel386 …
Генерируется, если страничный механизм активизирован (CR0.PG = 1) и при трансляции линейного адреса в физический возникает одна из следующих ситуаций:
Обработчик страничной ошибки получает информацию о ее причине из двух источников: кода ошибки, помещаемого в стек, и содержимого регистра CR2, который содержит линейный адрес, вызвавший ошибку. Код страничной ошибки имеет специальный формат (рис. 3.7.).
Прерванная программа после устранения причин, вызвавших страничную ошибку (например, загризки страницы в физическую память), может быть продолжена без каких-либо дополнительных корректировок.
Если страничная ошибка была вызвана в связи с нарушением привилегий страничной защиты, то бит доступа (A) в соответствующем элементе каталога страниц устанавливается. Поведение бита доступа в соответствующем элементе таблиц страниц для этого случая не регламентируется в процессорах Intel и может быть разным в различных моделях.
— ненадежности оперативной памяти
Графа «Ошибок отсутствия страницы в памяти/сек.»
В графе «Ошибок отсутствия страницы в памяти/сек.» (Hard Faults/sec) указано среднее за последнюю минуту количество ошибок отсутствия страницы в памяти в секунду. Если процесс пытается использовать больше физической памяти, чем доступно в данный момент времени, система записывает часть данных из памяти на диск — в файл подкачки. Последующее обращение к данным, сохраненным на диск, и называется ошибкой отсутствия страницы в памяти.
О чем говорят ошибки отсутствия страницы в памяти
Теперь, когда вы представляете, какие сведения собраны в таблице «Процессы», давайте посмотрим, как с их помощью следить за распределением памяти. При запуске приложений и работе с файлами диспетчер памяти отслеживает объем рабочего набора для каждого процесса и фиксирует запросы на дополнительные ресурсы памяти. По мере увеличения рабочего набора процесса, диспетчер соотносит эти запросы с потребностями ядра и других процессов. Если доступного адресного пространства недостаточно, диспетчер уменьшает объем рабочего набора, сохраняя данные из памяти на диск.
В дальнейшем при чтении этих данных с диска возникает ошибка отсутствия страницы в памяти. Это вполне нормально, но если ошибки происходят одновременно для разных процессов, системе требуется дополнительное время для чтения данных с диска. Слишком частые ошибки отсутствия страницы в памяти, соответственно, снижают быстродействие системы. Вам наверняка доводилось наблюдать неожиданное замедление работы всех приложений, которое затем также неожиданно прекращалось. Почти наверняка это замедление было связано с активным перераспределением данных между физической памятью и подкачкой.
Отсюда следует вывод: если ошибки отсутствия страницы в памяти для того или иного процесса происходят слишком часто и притом регулярно, компьютеру не хватает физической памяти.
Чтобы было удобнее наблюдать за процессами, вызывающими частые ошибки отсутствия страницы в памяти, можно отметить их флажками. При этом выбранные процессы переместятся наверх списка, а в графике ошибок отсутствия страницы в памяти будут представлены оранжевой кривой.
Стоит учитывать, что распределение памяти зависит от целого ряда других факторов, и мониторинг ошибок отсутствия страницы в памяти — не лучший и не единственный способ выявления проблем. Тем не менее, он может послужить неплохой отправной точкой для наблюдения.
В ОС Windows реализовано вытесняющее приоритетное планирование, когда каждому потоку присваивается определенное числовое значение — приоритет, в соответствии с которым ему выделяется процессор. Потоки с одинаковыми приоритетами планируются согласно алгоритму Round Robin (карусель). Важным достоинством системы является возможность вытеснения потоков, работающих в режиме ядра — код исполнительной системы полностью реентерабелен. Не вытесняются лишь потоки, удерживающие спин-блокировку (см. Синхронизация потоков ). Поэтому спин-блокировки используются с большой осторожностью и устанавливаются на минимальное время.
В системе предусмотрено 32 уровня приоритетов. Шестнадцать значений приоритетов (16-31) соответствуют группе приоритетов реального времени, пятнадцать значений (1-15) предназначены для обычных потоков, и значение 0 зарезервировано для системного потока обнуления страниц (см. рис. 6.2).
Рис. 6.2.Приоритеты потоков
Чтобы избавить пользователя от необходимости запоминать числовые значения приоритетов и иметь возможность модифицировать планировщик, разработчики ввели в систему слой абстрагирования приоритетов. Например, класс приоритета для всех потоков конкретного процесса можно задать с помощью набора констант-параметров функции SetPriorityClass, которые могут иметь следующие значения:
Относительный приоритет потока устанавливается аналогичными параметрами функции SetThreadPriority:
Совокупность из шести классов приоритетов процессов и семи классов приоритетов потоков образует 42 возможные комбинации и позволяет сформировать так называемый базовый приоритет потока
Базовый приоритет процесса и первичного потока по умолчанию равен значению из середины диапазонов приоритетов процессов (24, 13, 10, 8, 6 или 4). Смена приоритета процесса влечет за собой смену приоритетов всех его потоков, при этом их относительные приоритеты остаются без изменений.
Приоритеты с 16 по 31 в действительности приоритетами реального времени не являются, поскольку в рамках поддержки мягкого реального времени, которая реализована в ОС Windows, никаких гарантий относительно сроков выполнения потоков не дается. Это просто более высокие приоритеты, которые зарезервированы для системных потоков и тех потоков, которым такой приоритет дает пользователь с административными правами. Тем не менее, наличие приоритетов реального времени, а также вытесняемость кода ядра, локализация страниц памяти (см. Функционирование менеджера памяти ) и ряд дополнительных возможностей — все это позволяет выполнять в среде ОС Windows приложения мягкого реального времени, например, мультимедийные. Системный поток с нулевым приоритетом занимается обнулением страниц памяти. Обычные пользовательские потоки могут иметь приоритеты от 1 до 15.
Статьи к прочтению:
Пусть говорят — «Вы мне не верили, а я умерла»Выпуск от 11.09.217
Похожие статьи:
Одним из методов борьбы с фрагментацией является перемещение всех занятых участков в сторону старших либо в сторону младших адресов так, чтобы все…
На рис. 10 показана схема страничного распределения памяти. Виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части одинакового,…
Анализ использования памяти с помощью Монитора ресурсов Windows 7
Прежде чем приступать к анализу, коротко расскажу о том, как Microsoft Windows 7 управляет памятью. После этого вам будет проще понять, какая информация представлена в Мониторе ресурсов Windows 7.
Диспетчер памяти Windows 7 создает виртуальную систему памяти, которая состоит из доступной физической RAM и файла подкачки на жестком диске. Это позволяет операционной системе выделять блоки памяти фиксированной длины (страницы) с последовательными адресами в физической и виртуальной памяти.
Запуск Монитора ресурсов Windows 7
Чтобы запустить Монитор ресурсов Windows 7, откройте меню «Пуск» (Start), введите в строке поиска «Resmon.exe» и нажмите [Enter]. В открывшемся окне выберите вкладку «Память» (Memory, рис. A).
На вкладке «Память» есть таблица «Процессы» (Processes, рис. B), в которой перечислены все запущенные процессы, а сведения об используемой памяти разбиты на несколько категорий.
В колонке «Образ» (Image) указывается имя исполняемого файла процесса. Процессы, запущенные приложениями, узнать очень легко — например, процесс «notepad.exe» со всей очевидностью принадлежит Блокноту (Notepad). Процессы с именем «svchost.exe» представляют различные службы операционной системы. Название службы указывается в скобках рядом с именем процесса.
В колонке «ИД процесса» (PID) указывается номер процесса — уникальное сочетание цифр, позволяющее идентифицировать запущенный процесс.
В столбце «Завершено» (Commit) указывается объем виртуальной памяти в килобайтах, зарезервированный системой для данного процесса. Сюда входит и используемая физическая память, и сохраненные в файле подкачки страницы.
Графа «Рабочий набор»
В графе «Рабочий набор» (Working Set) указывается объем физической памяти в килобайтах, используемой процессом в данный момент времени. Рабочий набор складывается из общей и частной памяти.
В колонке «Общий» (Shareable) указан объем физической памяти в килобайтах, которую данный процесс использует совместно с другими. Использование одного сегмента памяти или страницы подкачки для родственных процессов позволяет сэкономить место в памяти. При этом физически сохраняется только одна копия страницы, которая затем сопоставляется с виртуальным адресным пространством других процессов, которые к ней обращаются. Например, все процессы, инициированные системными библиотеками DLL — Ntdll, Kernel32, Gdi32 и User32 — используют общую память.
В столбце «Частный» (Private) указывается объем физической памяти в килобайтах, используемой исключительно данным процессом. Именно это значение позволяет определить, сколько памяти нужно тому или иному приложению для работы.
Графа «Ошибок отсутствия страницы в памяти/сек.»
В графе «Ошибок отсутствия страницы в памяти/сек.» (Hard Faults/sec) указано среднее за последнюю минуту количество ошибок отсутствия страницы в памяти в секунду. Если процесс пытается использовать больше физической памяти, чем доступно в данный момент времени, система записывает часть данных из памяти на диск — в файл подкачки. Последующее обращение к данным, сохраненным на диск, и называется ошибкой отсутствия страницы в памяти.
О чем говорят ошибки отсутствия страницы в памяти
Теперь, когда вы представляете, какие сведения собраны в таблице «Процессы», давайте посмотрим, как с их помощью следить за распределением памяти. При запуске приложений и работе с файлами диспетчер памяти отслеживает объем рабочего набора для каждого процесса и фиксирует запросы на дополнительные ресурсы памяти. По мере увеличения рабочего набора процесса, диспетчер соотносит эти запросы с потребностями ядра и других процессов. Если доступного адресного пространства недостаточно, диспетчер уменьшает объем рабочего набора, сохраняя данные из памяти на диск.
В дальнейшем при чтении этих данных с диска возникает ошибка отсутствия страницы в памяти. Это вполне нормально, но если ошибки происходят одновременно для разных процессов, системе требуется дополнительное время для чтения данных с диска. Слишком частые ошибки отсутствия страницы в памяти, соответственно, снижают быстродействие системы. Вам наверняка доводилось наблюдать неожиданное замедление работы всех приложений, которое затем также неожиданно прекращалось. Почти наверняка это замедление было связано с активным перераспределением данных между физической памятью и подкачкой.
Отсюда следует вывод: если ошибки отсутствия страницы в памяти для того или иного процесса происходят слишком часто и притом регулярно, компьютеру не хватает физической памяти.
Чтобы было удобнее наблюдать за процессами, вызывающими частые ошибки отсутствия страницы в памяти, можно отметить их флажками. При этом выбранные процессы переместятся наверх списка, а в графике ошибок отсутствия страницы в памяти будут представлены оранжевой кривой.
Стоит учитывать, что распределение памяти зависит от целого ряда других факторов, и мониторинг ошибок отсутствия страницы в памяти — не лучший и не единственный способ выявления проблем. Тем не менее, он может послужить неплохой отправной точкой для наблюдения.
Таблица «Физическая память»
В таблице «Процессы» приводятся детальные сведения о распределении памяти между отдельными процессами, а таблица «Физическая память» (Physical Memory) дает общую картину использования RAM. Ее ключевой компонент — уникальная гистограмма, показанная на рис. C.
Каждая секция гистограммы обозначена собственным цветом и представляет определенную группу страниц памяти. По мере использования системы, диспетчер памяти в фоновом режиме перемещает данные между этими группами, поддерживая тонкий баланс между физической и виртуальной памятью для обеспечения эффективной работы всех приложений. Давайте рассмотрим гистограмму поподробнее.
Секция «Зарезервированное оборудование»
Слева расположена секция «Зарезервированное оборудование» (Hardware Reserved), обозначенная серым цветом: это память, выделенная на нужды подключенного оборудования, которую оно использует для взаимодействия с операционной системой. Зарезервированная для оборудования память заблокирована и недоступна диспетчеру памяти.
Обычно объем памяти, выделенной оборудованию, составляет от 10 до 70 Мбайт, однако этот показатель зависит от конкретной конфигурации системы и в некоторых случаях может достигать нескольких сотен мегабайт. К компонентам, влияющим на объем зарезервированной памяти, относятся:
• BIOS;
• компоненты материнской платы — например, усовершенствованный программируемый контроллер прерываний ввода/вывода (APIC);
• звуковые карты и другие устройства, осуществляющие ввод/вывод с отображением на память;
• шина PCI Express (PCIe);
• видеокарты;
• различные наборы микросхем;
• флеш-накопители.
Некоторые пользователи жалуются, что в их системах для оборудования зарезервировано ненормально много памяти. Мне с такой ситуацией сталкиваться не приходилось и потому я не могу ручаться за действенность предложенного решения, но многие отмечают, что обновление версии BIOS позволяет решить проблему.
Секция «Используется» (In Use, рис C), обозначенная зеленым цветом, представляет количество памяти, используемой системой, драйверами и запущенными процессами. Количество используемой памяти рассчитывается, как значение «Всего» (Total) за вычетом суммы показателей «Изменено» (Modified), «Ожидание» (Standby) и «Свободно» (Free). В свою очередь, значение «Всего» — это показатель «Установлено» (Installed RAM) за вычетом показателя «Зарезервированное оборудование».
Оранжевым цветом выделена секция «Изменено» (Modified), в которой представлена измененная, но не задействованная память. Фактически она не используется, но может быть в любой момент задействована, если снова понадобится. Если память не используется достаточно давно, данные переносятся в файл подкачки, а память переходит в категорию «Ожидание».
Секция «Ожидание», обозначенная синим цветом, представляет страницы памяти, удаленные из рабочих наборов, но по-прежнему с ними связанные. Другими словами, категория «Ожидание» — это фактически кэш. Страницам памяти в этой категории присваивается приоритет от 0 до 7 (максимум). Страницы, связанные с высокоприоритетными процессами, получают максимальный приоритет. Например, совместно используемые процессы обладают высоким приоритетом, поэтому связанным с ними страницам присваивается наивысший приоритет в категории «Ожидание».
Если процессу требуются данные с ожидающей страницы, диспетчер памяти сразу же возвращает эту страницу в рабочий набор. Тем не менее, все страницы в категории «Ожидание» доступны для записи данных от других процессов. Когда процессу требуется дополнительная память, а свободной памяти недостаточно, диспетчер памяти выбирает ожидающую страницу с наименьшим приоритетом, инициализирует ее и выделяет запросившему процессу.
В категории «Свободно», обозначенной голубым цветом, представлены страницы памяти, еще не выделенные ни одному процессу или освободившиеся после завершения процесса. В этой секции отображается как еще не задействованная, так и уже освобожденная память, но на самом деле, еще не задействованная память относится к другой категории — «Нулевые страницы» (Zero Page), которая так называется, потому что эти страницы инициализированы нулевым значением и готовы для использования.
О проблеме свободной памяти
Теперь, когда вы в общих чертах представляете, как работает диспетчер памяти, ненадолго остановимся на распространенном заблуждении, связанном с системой управления памятью в Windows 7. Как видно из рис. C, секция свободной памяти — одна из самых маленьких в гистограмме. Тем не менее, ошибочно на этом основании полагать, будто Windows 7 потребляет чересчур много памяти и что система не может нормально работать, если свободной памяти так мало.
На самом деле, все совсем наоборот. В контексте принятого в Windows 7 подхода к управлению памятью, свободная память бесполезна. Чем больше памяти задействовано, тем лучше. Заполняя память до максимума и постоянно перемещая страницы из одной категории в другую с использованием системы приоритетов, Windows 7 повышает эффективность работы и предотвращает попадание данных в файл подкачки, не давая ошибкам отсутствия страницы в памяти замедлить быстродействие.
Хотите понаблюдать систему управления памятью Windows 7 в действии? Перезагрузите компьютер и сразу же после запуска откройте Монитор ресурсов Windows 7. Перейдите на вкладку «Память» и обратите внимание на соотношение секций в гистограмме физической памяти.
Затем начните запускать приложения. По мере запуска следите за изменением гистограммы. Запустив как можно больше приложений, начните закрывать их по одному и наблюдайте, как изменяется соотношение секций в гистограмме физической памяти.
Проделав этот экстремальный эксперимент, вы поймете, как Windows 7 управляет памятью на вашем конкретном компьютере, и сможете использовать Монитор ресурсов Windows 7 для наблюдения за распределением памяти в нормальных условиях повседневной работы.
Нравится ли вам идея использовать Монитор ресурсов Windows 7 для наблюдения за распределением памяти? Поделитесь своим мнением в комментариях!
Автор: Greg Shultz
Перевод SVET
Оцените статью: Голосов
