实验9虚拟存储器

1、.：.；实验9、Windows虚拟内存1 背景知识在Windows环境下，4GB的虚拟地址空间被划分成两个部分：低端2GB提供应进程运用，高端2GB提供应系统运用。这意味着用户的运用程序代码，包括DLL以及进程运用的各种数据等，都装在用户进程地址空间内(低端2GB)。用户过程的虚拟地址空间也被分成三部分：1)虚拟内存的已调配区(committed)：具有备用的物理内存，根据该区域设定的访问权限，用户可以进展写、读或在其中执行程序等操作。2)虚拟内存的保管区(reserved)：没有备用的物理内存，但有一定的访问权限o 3)虚拟内存的自在区(free)：不限定其用途，有相应的PAGE_NOACC

2、ESS权限。与虚拟内存区相关的访问权限告知系统进程可在内存中进展何种类型的操作。例如，用户不能在只需PAGE_READONLY权限的区域上进展写操作或执行程序；也不能在只需PAGE_EXECUTE权限的区域里进展读、写操作。而具有PAGE_NOACCESS权限的特殊区域，那么意味着不允许进程对其地址进展任何操作。在进程装入之前，整个虚拟内存的地址空间都被设置为只需PAGE_NOACCESS权限的自在区域。当系统装入进程代码和数据后，才将内存地址的空间标志为已调配区或保管区，并将诸如EXECUTE、READWRITE和READONLY的权限与这些区域相关联。如表1所示，给出了MEMORY_BAS

3、IC_INFORMATION的构造，此数据描画了进程虚拟内存空间中一组虚拟内存页面的当前形状，其中State项阐明这些区域能否为自在区、已调配区或保管区；Protect项那么包含了Windows系统为这些区域添加了何种访问维护；Type项那么阐明这些区域是可执行图像、内存映射文件还是简单的私有内存。VirtualQueryEX()API能让用户在指定的进程中，对虚拟内存地址的大小和属性进展检测。Windows还提供了一整套能运用户准确控制运用程序的虚拟地址空间的虚拟内存API。一些用于虚拟内存操作及检测的API如表2所示。表1 MEMORY_BASIC_INFORMATION构造的成员成员称号

4、目 的PVOID BaseAddress虚拟内存区域开场处的指针PVOID AllocationBase假设这个特定的区域为子分配区的话，那么为虚拟内存外面区域的指针；否那么，此值与BaseAddress一样DWORD AllocationProtect虚拟内存最初分配区域的维护属性。其能够值包括：PAGE_NOACCESS,PAGE_READONLY,PAGE_READWRITE和PAGE_EXECUTE_READDWORD RegionSize 虚拟内存区域的字节数DWORD State 区域的当前分配形状。其能够值为MEM_COMMIT,MEM_FREE和MEM_RESERVEDW()R

5、D Protect虚拟内存当前区域的维护属性。能够值与AllocationProtect成员的一样DWORD Type虚拟内存区域中出现的页面类型。能够值为MEM_IMAGE，MEM_ MAPPED和MEM_PRIVATE表2 虚拟内存的APIAPl称号描 述VirtualQueryEx()经过填充MEMORY_BASIC_INFORMATION构造检测进程内虚拟内存的区域VirtuaAlloc()保管或调配进程的部分虚拟内存，设置分配和维护标志VirtualFree()释放或收回运用程序运用的部分虚拟地址VirtualProtect()改动虚拟内存区域维护规范VirtualLock() 防止

6、系统将虚拟内存区域经过系统交换到页面文件中VirtualUnlock()释放虚拟内存的锁定区域，必要时，允许系统将其交换到页面文件中 提供虚拟内存分配功能的是VinualAlloc()API。该API支持用户向系统要求新的虚拟内存或改动已分配内存的当前形状。用户假想象经过VirtualAlloc()函数运用虚拟内存，可以采用两种方式通知系统：1)简单地将内存内容保管在地址空间内。2)恳求系统前往带有物理存储区(RAM的空间或换页文件)的部分地址空间。用户可以用flAllocation Type参数(commit和reserve)来定义这些方式，用户可以通知Windows按只读、读写、不可读写、

7、执行或特殊方式来处置新的虚拟内存。与VirtualAlloc()函数对应的是VirtualFree()函数，其作用是释放虚拟内存中的已调配页或保管页。用户可利用dwFreeType参数将已调配页修正成保管页属性。VirtualProtect()是VirtualAlloc()的一个辅助函数，利用它可以改动虚拟内存区的维护规范。2 实验目的1)经过实验了解Windows内存的运用，学习如何在运用程序中管理内存，领会Windows运用程序内存的简单性和自我防护才干。2)学习检查虚拟内存空间或对其进展操作。3)了解Windows的内存构造和虚拟内存的管理，进而了解进程堆和Windows为运用内存而提供

8、的一些扩展功能。3 实验内容与步骤虚拟内存的检测清单2所示的程序运用VirtualQueryEX()函数来检查虚拟内存空间。步骤1：在“开场菜单中单击“程序、 “Microsoft Visual Studio 60、“MicrosoftVisualC+60，进入VisualC+窗口。步骤2：运转以下程序清单清单2 检测进程的虚拟地址空间#include#include#include#include#pragma comment(lib,shlwapi.lib)/以可读方式对用户显示维护的辅助方法。/维护标志表示允许运用程序对内存进展访问的类型以及操作系统强迫访问的类型inline bool

9、TestSet(DWORD dwTarget, DWORD dwMask)return(dwTarget & dwMask)=dwMask);#define SHOWMASK(dwTarget,type)if(TestSet(dwTarget,PAGE_#type)std:cout,#type;void ShowProtection(DWORD dwTarget)SHOWMASK(dwTarget,READONLY);SHOWMASK(dwTarget,GUARD);SHOWMASK(dwTarget,NOCACHE);SHOWMASK(dwTarget,READWRITE);SHOWMASK

10、(dwTarget,WRITECOPY);SHOWMASK(dwTarget,EXECUTE);SHOWMASK(dwTarget,EXECUTE_READ);SHOWMASK(dwTarget,EXECUTE_READWRITE);SHOWMASK(dwTarget,EXECUTE_WRITECOPY);SHOWMASK(dwTarget,NOACCESS);/遍历整个虚拟内存并对用户显示其属性的任务程序的方法void WalkVM(HANDLE hProcess)/首先，获得系统信息SYSTEM_INFO si;:ZeroMemory(&si,sizeof(si);:GetSystemIn

11、fo(&si);/分配要存放信息的缓冲区MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;:ZeroMemory(&mbi,sizeof(mbi);/循环整个运用程序地址空间LPCVOID pBlock=(LPVOID)si.lpMinimumApplicationAddress;while(pBlocksi.lpMaximumApplicationAddress)/获得下一个虚拟内存块的信息if(:VirtualQueryEx(hProcess,/相关的进程pBlock,/开场位置&mbi,/缓冲区sizeof(mbi)=sizeof(mbi)/大小确实认/计算块的结尾及其大小LPC

12、VOID pEnd=(PBYTE)pBlock+mbi.RegionSize;TCHAR szSizeMAX_PATH;:StrFormatByteSize(mbi.RegionSize,szSize,MAX_PATH);/显示块地址和大小std:cout.fill(0);std:coutstd:hexstd:setw(8)(DWORD)pBlock-std:hexstd:setw(8)(DWORD)pEnd(strlen(szSize)=7?(:()szSize);/显示块的形状switch(mbi.State)case MEM_COMMIT:std:cout,Committed;break

13、;case MEM_FREE:std:cout,Free;break;case MEM_RESERVE:std:cout,Reserved;break;/显示维护if(mbi.Protect=0&mbi.State!=MEM_FREE)mbi.Protect=PAGE_READONLY;ShowProtection(mbi.Protect);/显示类型switch(mbi.Type)case MEM_IMAGE:std:cout,Image;break;case MEM_MAPPED:std:cout,Mapped;break;case MEM_PRIVATE:std:cout0)/除去途径并

14、显示:PathStripPath(szFilename);std:cout,Module:szFilename;std:coutstd:endl;/挪动块指针以获得下一个块pBlock=pEnd;void main()/遍历当前进程的虚拟内存:WalkVM(:GetCurrentProcess();清单2中显示一个WalkVM()函数开场于某个进程可访问的最低端虚拟地址处，并在其中显示各块虚拟内存的特性。虚拟内存中的块由VirtualQueryEx()APl定义成延续块或具有一样形状(自在区、已调配区等)的内存，并分配以一组一致的维护标志(只读、可执行等)。回答以下问题：1)分析运转结果按co

15、mmitted、reserved、free等三种虚拟地址空间分别记录实验数据，其中“描画是指对该组数据的简单描画，例如，对以下一组数据：0001000000012000Committed，READWRITE，Private可描画为：具有READWRITE权限的已调配私有内存区。将系统当前的自在区(free)虚拟地址空间填入表1中。(表课可以本人画)表1 实验记录地址大小虚拟地址空间类型访问权限描画typefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefree

16、free将系统当前的已调配区 (committed) 虚拟地址空间填入表2中。表2 实验记录地址大小虚拟地址空间类型访问权限描画(type)committedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommitted将系统当前

17、的保管区 (reserved) 虚拟地址空间填入表3中。表3 实验记录地址大小虚拟地址空间类型访问权限描画(type)reservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreserved2) 从上述输出结果，对照分析程序，请简单描画程序运转的流程：_3 实验总结根据实验结果及本人查阅相关资料写出VirtualAlloc()函数的作用，各个参数的能够值及含义。写出对虚拟内存的认识补充知识：出现“虚拟内存不够的几个能够1、感染病毒有些病毒发作时会占用大量内存空间，导致系统出现内存缺乏的问题。赶快去杀毒，晋级

18、病毒库，然后把防毒措施做好!2、 HYPERLINK qqread/tag/2160/index.html t _blank 虚拟内存设置不当虚拟内存设置不当也能够导致出现内存缺乏问题，普通情况下，虚拟内存大小为物理内存大小的2倍即可，假设设置得过小，就会影响系统程序的正常运转。重新调整虚拟内存大小以WinXP为例，右键点击“我的电脑，选择“属性，然后在“高级标签页，点击“性能框中的“设置按钮，切换到“高级标签页，然后在“虚拟内存框中点击“更改按钮，接着重新设置虚拟内存大小，完成后重新启动系统就好了。3、系统空间缺乏虚拟内存文件默许是在系统盘中，如WinXP的虚拟内存文件名为“pagefile

19、.sys，假设系统盘剩余空间过小，导致虚拟内存缺乏，也会出现内存缺乏的问题。系统盘至少要保管300MB剩余空间，当然这个数值要根据用户的实践需求而定。用户尽量不要把各种 HYPERLINK qqread/sys-soft/index.html t _blank 运用软件安装在系统盘中，保证有足够的空间供虚拟内存文件运用，而且最好把虚拟内存文件安放到非系统盘中。4、由于SYSTEM用户 HYPERLINK qqread/z/windows/123/index.html t _blank 权限设置不当基于NT内核的 HYPERLINK qqread/keys/windows/index.html t _blank Windows系统启动时，SYSTEM用户会为系统创建虚拟内存文件。有些用户为了系统的平安，采用NTFS文件系统，但却取消了SYSTEM用户在系统盘“写入和“修正的权限，这样就无法为系统创建虚拟内存文件，运转大型程序时，也会出现内存缺乏的问题。问题很益处理，只需重新赋予SYSTEM用户“写入和“修正的权限即可，不过这个仅限于运用NTFS文件系统的用户。虚拟内存的优化1.启用磁盘写入缓存在“我的电脑上单击鼠标右键选择“属性-硬件，翻开设备管理器找到当前正在运用的硬盘，单击鼠标右键选择属性。在硬盘属性的的“战略页中，翻开“启用磁盘上的