Le thrashing est un problème de performances critique qui se produit dans les systèmes informatiques lorsque le système passe beaucoup de temps à échanger des données entre la mémoire principale (RAM) et le stockage sur disque, ce qui entraîne une forte diminution des performances globales du système. Cela se produit généralement dans les systèmes dotés d'une mémoire physique limitée qui ont du mal à gérer les exigences liées à l'exécution simultanée de plusieurs processus ou applications.
L'histoire de l'origine du Thrashing et sa première mention
Le concept de thrashing a été introduit pour la première fois au début des années 1970, lorsque les systèmes de mémoire virtuelle devenaient de plus en plus répandus. Des chercheurs de l'Université de Manchester, dont RS Cahn et DJ Farber, ont été parmi les pionniers dans l'exploration des problèmes de performances associés à l'utilisation de la mémoire virtuelle. Ils ont remarqué que dans certains cas, les systèmes passaient plus de temps à échanger des données entre la mémoire et le disque qu'à exécuter des instructions utiles. Ce phénomène a été baptisé « thrashing » en raison de la nature chaotique et inutile des opérations de mémoire.
Informations détaillées sur Thrashing : élargir le sujet
Le thrashing se produit lorsque le système d'exploitation est incapable de trouver un équilibre entre le nombre de processus actifs et la mémoire physique disponible. En conséquence, le système commence à échanger excessivement des données dans et hors de la RAM, ce qui augmente considérablement les opérations d'E/S disque et dégrade les performances globales du système.
En cas de ralentissement, le système ne répond pratiquement plus et le processeur est surchargé de tâches de gestion de mémoire plutôt que d'exécuter des calculs utiles. Ce cercle vicieux d’échanges excessifs peut entraîner un gel ou une panne du système, ce qui en fait une préoccupation majeure pour les systèmes informatiques.
La structure interne du Thrashing : comment fonctionne le Thrashing
Le thrashing est un cycle qui s’auto-renforce et se produit en raison des facteurs clés suivants :
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Taux de défauts de page élevé: Une erreur de page se produit lorsqu'un processus tente d'accéder à une page (un bloc fixe de mémoire) qui n'est pas actuellement chargée dans la RAM. Lorsque plusieurs processus nécessitent plus de pages que la mémoire physique disponible ne peut en contenir, le système rencontre fréquemment des erreurs de page.
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Politiques de remplacement de pages: Pour gérer efficacement la mémoire physique limitée, les systèmes d'exploitation utilisent divers algorithmes de remplacement de page, tels que les algorithmes Les moins récemment utilisés (LRU) ou Non récemment utilisés (NRU). Cependant, lorsque des problèmes se produisent, ces algorithmes ont du mal à prendre des décisions optimales, ce qui entraîne une augmentation des échanges et une utilisation inefficace de la mémoire.
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Ensemble de travail: L'ensemble de travail d'un processus fait référence au sous-ensemble de pages qu'il utilise activement pendant un intervalle de temps spécifique. Pendant le thrashing, l'ensemble de travail d'un processus peut dépasser la mémoire physique disponible, provoquant des défauts de page excessifs et aggravant encore le problème.
Analyse des principales caractéristiques de Thrashing
Les principales caractéristiques de la raclée comprennent :
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Utilisation élevée des E/S du disque: Le thrashing entraîne une augmentation significative des opérations d'E/S disque, car le système échange de manière répétée des données entre la RAM et le disque.
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Insensibilité: Le système devient lent et ne répond plus en raison du temps excessif consacré aux tâches de gestion de la mémoire.
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Mauvaise performance: Le thrashing entraîne une diminution substantielle des performances globales du système, car la majeure partie du temps du processeur est perdue en échange plutôt qu'en exécution de tâches utiles.
Types de raclées
Les raclées peuvent être classées en deux types principaux :
| Taper | Description |
|---|---|
| Battement basé sur la demande | Se produit lorsque plusieurs processus demandent simultanément plus de pages que la mémoire disponible. |
| Battement basé sur les ressources | Se produit lorsqu'un processus consomme plus de ressources que ce que le système peut allouer, provoquant des conflits. |
Le thrashing est un état indésirable pour tout système informatique et peut survenir pour plusieurs raisons. Certains des problèmes courants conduisant à des raclées sont :
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Surcharge: L'exécution simultanée de trop de processus ou d'applications sans mémoire physique suffisante peut entraîner des problèmes.
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Algorithmes de pagination inefficaces: L’utilisation de politiques de remplacement de page inappropriées peut aggraver les problèmes. Des algorithmes optimaux doivent être utilisés pour réduire le risque de raclée.
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Fuites de mémoire: Les programmes présentant des fuites de mémoire peuvent progressivement consommer de plus en plus de mémoire, provoquant des problèmes au fil du temps.
Pour lutter contre la raclée, les solutions suivantes peuvent être envisagées :
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Ajout de plus de mémoire physique: L'augmentation de la capacité de la RAM peut réduire le besoin d'échange excessif et améliorer les performances globales du système.
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De meilleurs algorithmes de pagination: La mise en œuvre de politiques efficaces de remplacement de pages peut aider le système à prendre de meilleures décisions lors de la gestion de la mémoire.
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Priorisation des processus: Donner la priorité aux processus critiques peut garantir qu'ils ont accès à suffisamment de mémoire, réduisant ainsi le risque de ralentissement.
Principales caractéristiques et autres comparaisons avec des termes similaires sous forme de tableaux et de listes
| Caractéristiques | Raclée | Impasse | famine |
|---|---|---|---|
| Définition | Échange excessif entre la RAM et le disque | Dépendance circulaire bloquant la progression | Un processus se voit perpétuellement refuser des ressources |
| Cause | Mémoire physique insuffisante | Demandes de ressources contradictoires | Allocation injuste des ressources |
| Impact sur le système | Grave dégradation des performances | Processus incapables de se poursuivre | Performances des processus affectées |
| Résolution | Ajouter plus de RAM | Rompre la dépendance circulaire ou tuer les processus | Ajuster l'allocation des ressources |
À mesure que la technologie progresse, l’impact des coups est susceptible de diminuer. Les innovations en matière de techniques de gestion de la mémoire, de mise en cache et de virtualisation sont continuellement explorées pour améliorer les performances du système et atténuer les problèmes. De plus, l'évolution du matériel et l'utilisation généralisée des disques SSD peuvent réduire considérablement les frais de permutation et rendre les problèmes moins répandus dans les systèmes informatiques modernes.
Comment les serveurs proxy peuvent être utilisés ou associés à Thrashing
Les serveurs proxy peuvent jouer un rôle en atténuant les effets du thrashing, en particulier dans les scénarios où le trafic réseau contribue à la charge mémoire. En mettant en cache les données et les ressources Web fréquemment consultées, les serveurs proxy peuvent réduire le nombre de requêtes envoyées au serveur principal, réduisant ainsi potentiellement la pression sur la mémoire. Cependant, il est important de noter que même si les serveurs proxy peuvent aider à atténuer certains aspects du problème, ils ne constituent pas une solution complète aux problèmes sous-jacents de gestion de la mémoire.
Liens connexes
Pour plus d’informations sur Thrashing, vous pouvez vous référer aux ressources suivantes :
- Comprendre le thrashing dans les systèmes d'exploitation
- L'impact du thrashing sur les performances du système
- Améliorer les techniques de gestion de la mémoire
- Le rôle de la mémoire virtuelle dans le thrashing
En conclusion, le thrashing reste une préoccupation importante pour les systèmes informatiques dotés d’une mémoire physique limitée. Comprendre ses causes, ses caractéristiques et ses solutions est essentiel pour maintenir des performances optimales du système. À mesure que la technologie progresse, l’impact du thrashing est susceptible de diminuer, rendant les systèmes informatiques plus efficaces et plus réactifs dans la gestion de tâches complexes et de scénarios multitâches.
