Сравнение различных файловых систем и их применимость для различных задач

	Ext2FS	Ext3FS	ReiserFS	JFS	FAT16	FAT32	NTFS
Стабильность	Отличная	Хорошая	Хорошая	Средняя	Средняя	Средняя	Хорошая
Инструментальные средства для спасения удаленных файлов	Есть (комплексные)	Есть (комплексные)	Нет	Нет	Есть	Есть	Есть
Время перезагрузки после аварии	Долго (даже очень долго)	быстро	Очень быстро	Очень быстро	Долго (даже очень долго)	Долго (даже очень долго)	Долго (даже очень долго)
Восстанавливаемость данных в случае аварийного отказа	Хорошо, НО большой риск частичной или полной потери данных	Неизвестно	Очень хорошо. Полная потеря данных очень редка	Очень хорошо	большой риск частичной или полной потери данных	большой риск частичной или полной потери данных	Хорошо, НО большой риск частичной или полной потери данных
Быстродействие	Выше среднего	среднее	Высокое с короткими файлами	Высокое с большими файлами	Эффективная работа на медленных дисках	Чем больше диск и больше каталогов/файлов – тем хуже	Среднее Чем полнее диск – тем медленней

Исходя из приведенных таблиц можно заключить, что применение файловых систем:

ReiserFS оправдано для НАДЁЖНОГО хранения большого количества файлов (серверы, баз данных, DATA-центры)

JFS – БЫСТРЫЙ доступ к оперативным данным для ВИДЕО- АУДИО монтажа, рендеринга фильмов и т.п.

Ext2FS, Ext3FS, NTFS – оптимальны для рабочих станций и многопользовательских рабочих мест

FAT16, FAT32 на старых бюджетных компьютерах, используется реже остальных.

Управление памятью

Linux

В ОС Linux организация доступа к памяти реализована с использованием механизмов виртуальной памяти. Каждому процессу в ОС Linux выделяется некоторое виртуальное адресное пространство. В случае использования 32-битной архитектуру процессора каждому процессу доступно до 4 Гб виртуального адресного пространства. При этом, по умолчанию 1 Гб этого всего виртуального адресного пространства отдается ядру. Таким образом, пользователю становятся доступны только 3Гб памяти. В случае использования 64-битной архитектуры процессора данное ограничение отсутствует и пользовательским процессам доступно практически неограниченное количество виртуального адресного пространства.

Приложения, работающие в ОС Linux, ничего не знают об архитектуре физической памяти. Вся физическая память транслируется в виртуальную (memory mapping). Виртуальная память может быть транслирована не только в физическую память. Если приложению требуется большее количество памяти (большее, чем общее количество физической памяти), то некоторая часть виртуальной памяти транслируется в пространство подкачки (swap space) дисковой подсистемы.

Виртуальная и физическая память в ОС Linux организована в виде модулей, называемых страницами. Размер одной страницы, как правило, составляет 4 Кбайт. Каждая такая страница транслируется на физическое хранилище, такое как ОЗУ или жесткий диск. Информация*о связях между виртуальными и реальными страницами хранится в таблице страниц.

Ядро ОС Linux способно эффективно обрабатывать запросы процессов, дополняя физическую память областью подкачки. Системе постоянно приходится перемещать страницы между ОЗУ и областью подкачки. Такие операции называются страничным обменом (paging).

Управление страницами осуществляется так, чтобы страницы, к которым обращение было сделано недавно, хранились в физической памяти, а менее активные страницы выгружались на диск. ОС Linux отслеживает частоту обращения к каждой страницы виртуальной памяти. Всякий раз, когда происходит обращение к странице, ее частота обращения увеличивается. Параллельно с этим выполняется демон kswapd, который регулярно уменьшает частоту обращения неактивных страниц. Ядро ведет несколько списков страниц. Страницы, частота обращения которых больше нуля, считаются активными и помещаются в список активных страниц (active pages). Как только частота обращения снижается до нуля, демон kswapd перемещает страницу в список неактивных страниц (inactive pages) и удаляет ссылку на нее из таблицы страниц. Такие страницы считаются готовыми к выгрузке на диск, однако при поступлении запроса к ним ядро сможет восстановить их из памяти или с диска и снова поместить в таблицу страниц. Страницы, выгруженные на диск, должны быть прочитаны с диска, прежде чем их можно будет использовать. Количество активных и не активных страниц можно просмотреть, используя команду vmstat -а.

Когда ядру не хватает как физической памяти, так и области подкачки, это означает, что виртуальная память исчерпана. В данной ситуации включается режим «принудительного уничтожения» процессов. Чтобы освободить память, системе приходится уничтожать целые процессы.

Интенсивность операций с памятью количественно представляется следующими показателями:

общим объемом задействованной виртуальной памяти.

скоростью подкачки и выгрузки страниц.

Определить объем доступной памяти и размер области подкачки можно при помощи команды free

Windows 7

На официальном сайте традиционно найти подробную информацию не представляется возможным, ввиду закрытости коммерческого продукта, лишь даны общие сведения об ограничении максимально возможного поддерживаемого объема ОЗУ от 2Гб до 192Гб в зависимости от версии и разрядности продукта…

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.

Секция «Зарезервированное оборудование»

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.

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.

Секция «Используется»

Обозначена 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».

Секция «Изменено»

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»

Обозначена 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.

Секция «Свободно»

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 скриншота, 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.

Таким образом, на основе вышеизложенного можно заключить, что на сегодняшний день используемые механизмы управления памятью в рассматриваемых ОС достаточно близки, что подтверждает эффективность страничного управления памятью и виртуализации адресного пространства.