Was ist Speicherauslagerung? Was sind die Arten von Speicherauslagerung?

Was ist Memory Swapping?

Memory Swapping oder Speicherauslagerung ist eine der vielen Techniken zur Speicherverwaltung in modernen Systemen. Sie erlaubt es dem Betriebssystem, laufenden Anwendungen oder Prozessen mehr Speicher zur Verfügung zu stellen, als im physischen Arbeitsspeicher (RAM) vorhanden ist. Wenn der physische Systemspeicher erschöpft ist, können Sie durch Memory Swapping zusätzlichen Speicher erhalten.

Vorteile und Nachteile der Speicherauslagerung

Im Folgenden finden Sie die Vor- und Nachteile von Memory Swapping.

Vorteile

• Mehr Speicher – Die Auslagerung von Speicher ist ein wichtiger Bestandteil der Speicherverwaltung. Sie ermöglicht es dem Betriebssystem, Anfragen zu bearbeiten, die das System sonst überfordern würden.
• Weiterarbeiten – Auslagerungsdateispeicher kann zusammenhängend auf die Festplatte geschrieben werden, was schnellere Suchzeiten für Operationen ermöglicht.
• Systemoptimierung – Anwendungsprozesse mit geringerer Bedeutung und Nachfrage können in den Auslagerungsspeicher ausgelagert werden, so dass leistungsfähigerer physischer Speicher für höherwertige Operationen zur Verfügung steht.

Nachteile

• Leistung – Festplattenspeicher kann nicht die gleiche Leistung bieten wie physischer RAM-Speicher, der für die Ausführung von Prozessen verwendet wird, wenn diese durch Speicherauslagerung aufgerufen werden.
• Einschränkungen auf der Festplatte – Auslagerungsdateien hängen von der Stabilität und Verfügbarkeit von Speichermedien ab, die möglicherweise nicht so stabil sind wie der Systemspeicher.
• Kapazität – Speicherauslagerung ist durch den verfügbaren, vom Betriebssystem oder Hypervisor zugewiesenen Swap-Speicherplatz begrenzt.

Arten von Speicherauslagerung

Es gibt im Allgemeinen zwei verschiedene Arten von Swap-Speicher – Swap Space und Swap-Datei.

Swap Space ist Speicherplatz, der als temporäre Speicherkapazität verwendet wird, wenn der physische Speicherplatz erschöpft ist. Eine Auslagerungsdatei ist eine physische Plattenspeicherdatei, die vom Betriebssystem verwendet wird, um den Auslagerungsspeicher des verfügbaren Speichers zu erweitern.

Der physische Speicher wird in modernen Betriebssystemen anders segmentiert, indem virtueller Speicher als Abstraktion verwendet wird, um physischen RAM und Swap Space als nutzbaren RAM für Anwendungsprozesse zu kombinieren.

Bei der Speicherverwaltung verwendet das Betriebssystem Seitentabellen, um verschiedene Speicherplätze zu segmentieren und zu definieren. Bei der Auslagerung von Speicher wird der Inhalt des Speichers, der in den physischen Elementen der Seitentabelle gespeichert ist, auf die Festplatte kopiert, um den gleichen Zustand des Prozesses zu erhalten.

Die Auslagerungsdatei und die zugehörigen Speicherseiten können in verschiedenen Bereichen des virtuellen Speichers des Systems wiederhergestellt werden, wenn das Betriebssystem im Laufe der Zeit physischen Speicher zurückfordert.

Temporäre und permanente Swap-Dateien

Swap-Dateien können permanent oder temporär sein. Betriebssysteme wie Windows können so konfiguriert werden, dass sie temporäre Swap-Dateien verwenden, während andere Betriebssysteme wie Unix und Linux permanenten Swap-Speicherplatz für die Erstellung permanenter Swap-Dateien vorsehen können.

Temporäre Auslagerungsdateien verwenden oft fragmentierten Festplattenspeicher. Sie reservieren nicht dauerhaft einen Teil der Systemfestplatte, so dass sie nützlicher sind, wenn Festplattenplatz begrenzt ist.

Eine permanente Auslagerungsdatei belegt einen zusammenhängenden Teil der Festplatte. Durch die Organisation der Auslagerungsdatei in einem einzigen zusammenhängenden Bereich sind weniger E/A-Operationen erforderlich, um die gesamte Datei zu lesen oder zu schreiben, so dass sie die Systemgeschwindigkeit oder -leistung nicht so stark beeinträchtigt wie eine temporäre Auslagerungsdatei. Permanente Auslagerungsdateien benötigen jedoch auch mehr Festplattenspeicher, so dass sie Ihr System verlangsamen können, wenn dieser Speicherplatz bereits begrenzt ist.

Wie verbessert Memory Swapping die Leistung?

Der Prozess der Speicherauslagerung wird vom Betriebssystem oder Hypervisor verwaltet. Normalerweise ist Auslagerung standardmäßig aktiviert, aber Sie können diese Funktion auch deaktivieren.

Der eigentliche Vorgang der Speicherauslagerung und die Erstellung der Auslagerungsdatei werden automatisch vom Betriebssystem verwaltet. Er wird bei Bedarf gestartet, weil der physische Arbeitsspeicher belegt ist und Prozesse und Anwendungen zusätzliche Kapazität verbrauchen. Wenn zusätzlicher Arbeitsspeicher benötigt wird, wird der Zustand der physischen Speicherseiten im Swap-Bereich abgebildet, wodurch eine virtuelle (nicht physische) Speicherkapazität geschaffen wird.

Mit anderen Worten: Der Hauptzweck der Auslagerung in der Speicherverwaltung besteht darin, mehr Speicher zur Verfügung zu stellen, als die Computerhardware zur Verfügung stellt. Manchmal wird physischer Speicher zugewiesen und ein Prozess benötigt zusätzlichen Speicher. Anstatt das System nur auf den physischen RAM-Speicher zu beschränken, ermöglicht Speicherauslagerung dem Betriebssystem und seinen Anwendern, den Speicher auf die Festplatte zu erweitern.

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