Çfarë është Menaxhimi i Kujtesës?

Menaxhimi i memories është një formë e menaxhimit të burimeve, që i referohet veçanërisht menaxhimit të memories së kompjuterit, ose RAM-it. Thelbi i çështjes është të menaxhohet memoria e sistemit të alokimit kur është e nevojshme dhe lirimi i saj kur nuk kërkohet më. Në kompjuterët modernë, menaxhimi i memories përfshin gjithashtu menaxhimin e sistemit të adresimit virtual për çdo proces që funksionon. Në varësi të gjuhës së programimit, menaxhimi i kujtesës mund të jetë manual, automatik ose të dyja.

Çfarë bën menaxhimi i kujtesës?

Çdo kompjuter ka një furnizim të kufizuar memorie që duhet të ndahet në të gjitha proceset e ekzekutimit. Menaxhimi i kujtesës siguron që ky burim i kufizuar të lirohet kur nuk nevojitet më. Shumë gjuhë të vjetra, të tilla si C fokusohen në menaxhimin manual të kujtesës. Kjo do të thotë që zhvilluesi i aplikacionit duhet të ndajë në mënyrë specifike burime për vlerat që duhet të ruhen në memorie. Pasi këto variabla të mos kërkohen më, zhvilluesi gjithashtu duhet të lëshojë përsëri kujtesën.

Një nga faktorët e tjerë të menaxhimit manual të kujtesës është nevoja për të inicializuar variablat dhe për të pastruar të dhënat përpara se të lëshoni memorien. Për shembull, nëse ndani memorie një ndryshoreje, caktohet një adresë memorie. Nuk ndërmerren veprime të mëtejshme, kështu që kjo adresë memorie mund të përmbajë vlera nga përdorimi i saj i mëparshëm që nuk janë pastruar kurrë. Veprimi mbi të dhënat në memorien e pa inicializuar mund të ketë rezultate të paparashikueshme, të cilat mund të përfshijnë përgjigje të mbeturinave dhe dështime të programit. Edhe nëse përpiqeni të vendosni të dhëna në memorie, nëse nuk e plotësoni të gjithë hapësirën e caktuar për variablin, hapësira që nuk keni përdorur mund të përmbajë të dhëna të pa inicializuara. Për të shmangur këtë, është e rëndësishme të inicializoni variablat kur menaxhoni manualisht kujtesën.

Këshillë: Inicializimi i një ndryshoreje është procesi i vendosjes së një ndryshoreje në një vlerë fillestare të njohur, zakonisht duke e pastruar atë.

Gjuhët më moderne, si Python, priren të përdorin menaxhimin automatik të kujtesës. Kjo automatikisht ekzekuton të gjitha procedurat e inicializimit dhe mbledhjes së mbeturinave në sfond. Kjo zvogëlon kompleksitetin e zhvillimit, megjithatë, mund të ndikojë disi në performancën dhe i jep pak më pak kontroll të drejtpërdrejtë zhvilluesit.

Probleme me menaxhimin e kujtesës

Ka disa mënyra në të cilat ngatërrimi i menaxhimit të kujtesës mund të shkaktojë probleme potencialisht serioze. Përdorimi i memories së pa inicializuar, për shembull, mund të çojë në sjellje të papërcaktuara. Në të kundërt, mospastrimi i memories para lëshimit të saj mund të rrjedhë potencialisht të dhëna në aplikacionin tjetër që përpiqet të përdorë atë pjesë të memories.

Pasi një vend memorie nuk është më i nevojshëm, ai duhet të lirohet. Kjo i lejon kompjuterit ta ricaktojë atë në softuer tjetër sipas nevojës. Nëse nuk pastroni kujtesën e panevojshme pas vetes, kjo quhet rrjedhje kujtese. Kjo nuk është domosdoshmërisht një problem i madh në programet afatshkurtër, pasi pasi të përfundojë procesi, memoria do të lirohet. Por për softuerin me funksionim afatgjatë, kjo mund të përfundojë duke konsumuar gjithnjë e më shumë memorie të sistemit, derisa kompjuteri të mbarojë, duke rezultuar zakonisht në prishjen e softuerit.

Është e rëndësishme të siguroheni që të dhënat që ruani në një variabël të përshtaten brenda memories së caktuar për atë variabël. Nëse keni një variabël të krijuar për të mbajtur tre karaktere dhe përpiqeni të shkruani njëzet karaktere në të, kjo është një tejmbushje buferi. Mbimbushjet e buferit mund të ndikojnë në adresat e kujtesës ngjitur duke rezultuar në prishje të memories.

Problemet e menaxhimit të kujtesës rezultojnë në sjellje të paqëllimshme. Kjo kryesisht merr formën e përplasjeve ose gabimeve. Sidoqoftë, në skenarët më të keq, mund të rezultojë në dobësi të ekzekutimit të kodit. Nëse sjellja e paqëllimshme është e parashikueshme, mund të jetë e mundur të sigurohet një hyrje specifike që rezulton në ekzekutimin e kodit të dëmshëm nga programi. Si i tillë, menaxhimi i mirë i kujtesës është i rëndësishëm në zhvillimin e kodit të sigurt.

Kujtesa virtuale

Një nga faktorët e fshehur të menaxhimit të memories është përdorimi i memories virtuale. Kujtesa virtuale menaxhohet nga sistemi operativ dhe jo nga aplikacioni që do të thotë se zhvilluesit nuk mund ta ndikojnë vërtet atë. Në vend që t'i caktohen adresat aktuale të memories fizike, çdo procesi i caktohet hapësira e tij unike e adresave të memories. Sistemi operativ më pas e konverton adresën virtuale në një adresë fizike sa herë që i nevojitet të hyjë në kujtesë.

Një nga avantazhet kryesore të përdorimit të memories virtuale është se ajo segmenton hapësirën e adresave të kujtesës midis proceseve. Kjo parandalon që një proces të jetë në gjendje të lexojë kujtesën e një tjetri. Megjithëse në përgjithësi nuk është një problem për softuerin legjitim, kjo ndihmon për të mbrojtur kundër malware dhe softuerëve mashtrues që infektojnë ose vjedhin të dhëna nga programe të tjera. Gjithashtu ndihmon në parandalimin e tejmbushjeve të tamponëve që të ndikojnë në procese të ndryshme.

Si një përfitim shtesë, përdorimi i adresave të memories virtuale i lejon sistemit operativ të rregullojë vendndodhjen fizike të të dhënave që ruhen sipas nevojës. Kjo zakonisht përdoret për të transferuar kujtesën e përdorur rrallë në një faqe ose për të shkëmbyer skedarë në një disk ruajtjeje kur burimet e kujtesës janë të tendosura. Kjo shkakton një goditje në performancën kur nevojiten ato adresa të memories virtuale, pasi ruajtja është më e ngadaltë se RAM-i i vërtetë, por gjithashtu parandalon prishjet e sistemit ose aplikacionit, gjë që përgjithësisht preferohet.

konkluzioni

Menaxhimi i memories është procesi i menaxhimit të burimit të kufizuar të RAM-it të sistemit. Në softuer, kjo tani përgjithësisht kryhet automatikisht, megjithatë, disa gjuhë programimi lejojnë ose kërkojnë menaxhimin manual të kujtesës. Keqmenaxhimi i kujtesës mund të çojë në një gamë të madhe problemesh të prishjes së kujtesës dhe potencialisht në dobësi të ekzekutimit të kodit. Sistemi operativ gjithashtu kryen disa menaxhim të memories në formën e adresave virtuale. Kjo e lejon atë të veçojë kujtesën e secilit proces, një veçori e dobishme e sigurisë. Ai gjithashtu lejon sistemin operativ të rregullojë vendndodhjen fizike të të dhënave pa ndikuar në procesin aktual.