Шта је управљање меморијом?

Управљање меморијом је облик управљања ресурсима, који се посебно односи на управљање рачунарском меморијом или РАМ-ом. Суштина проблема је управљање меморијом система за доделу када је потребна и њеним ослобађањем када више није потребна. У савременим рачунарима, управљање меморијом такође укључује управљање виртуелним системом адресирања за сваки покренути процес. У зависности од програмског језика, управљање меморијом може бити ручно, аутоматско или обоје.

Шта ради управљање меморијом?

Сваки рачунар има ограничену количину меморије која се мора делити са свим покренутим процесима. Управљање меморијом осигурава да се овај ограничени ресурс ослободи када више није потребан. Многи старији језици, као што је Ц, фокусирају се на ручно управљање меморијом. То значи да програмер апликације мора посебно да додели ресурсе за вредности које треба да буду ускладиштене у меморији. Када ове варијабле више нису потребне, програмер такође мора поново да ослободи меморију.

Један од других фактора ручног управљања меморијом је потреба за иницијализацијом променљивих и брисањем података пре ослобађања меморије. На пример, ако доделите меморију променљивој, додељује се меморијска адреса. Не предузимају се никакве даље радње, тако да ова меморијска адреса може садржати вредности из претходне употребе које никада нису обрисане. Деловање на подацима у неиницијализованој меморији може имати непредвидиве резултате, што може укључивати реакције на смеће и рушење програма. Чак и ако покушате да ставите податке у меморију, ако не попуните цео простор додељен променљивој, простор који нисте користили може садржати неиницијализоване податке. Да бисте ово избегли, важно је да иницијализујете променљиве када ручно управљате меморијом.

Савет: Иницијализација променљиве је процес постављања променљиве на познату почетну вредност, обично брисањем.

Модернији језици, као што је Питхон, обично користе аутоматско управљање меморијом. Ово аутоматски покреће све процедуре иницијализације и прикупљања смећа у позадини. Ово смањује сложеност развоја, међутим, може донекле утицати на перформансе и даје нешто мање директне контроле програмеру.

Проблеми са управљањем меморијом

Постоји неколико начина на које забрљање управљања меморијом може изазвати потенцијално озбиљне проблеме. Коришћење неиницијализоване меморије, на пример, може довести до недефинисаног понашања. Супротно томе, неочишћење меморије пре него што је пустите може потенцијално да процури подаци у следећу апликацију која покуша да искористи тај део меморије.

Када меморијска локација више није потребна, треба је ослободити. Ово омогућава рачунару да га поново додели другом софтверу по потреби. Ако не почистите непотребну меморију за собом, ово се назива цурењем меморије. Ово није нужно велики проблем у краткотрајним програмима, јер када се процес заврши, меморија ће бити ослобођена. Али код дуготрајног софтвера, ово може завршити да троши све више системске меморије, све док се рачунар не потроши, што обично доводи до пада софтвера.

Важно је осигурати да се подаци које складиштите у променљивој уклапају у меморију додељену тој променљивој. Ако имате променљиву дизајнирану да држи три знака и покушате да упишете двадесет знакова у њу, ово је преливање бафера. Прекорачење бафера може да утиче на суседне меморијске адресе што доводи до оштећења меморије.

Проблеми са управљањем меморијом резултирају ненамерним понашањем. Ово првенствено има облик рушења или грешака. У најгорем случају, међутим, то може довести до рањивости у извршавању кода. Ако је ненамерно понашање предвидљиво, можда ће бити могуће обезбедити специфичан унос који доводи до тога да програм извршава злонамерни код. Као такво, добро управљање меморијом је важно у развоју безбедног кода.

Виртуелна меморија

Један од скривених фактора управљања меморијом је коришћење виртуелне меморије. Виртуелном меморијом управља оперативни систем, а не апликација, што значи да програмери не могу стварно да утичу на њу. Уместо да му се додељују стварне адресе физичке меморије, сваком процесу се додељује сопствени јединствени меморијски адресни простор. Оперативни систем затим претвара виртуелну адресу у физичку адресу кад год треба да приступи меморији.

Једна од кључних предности коришћења виртуелне меморије је да сегментира меморијски адресни простор између процеса. Ово спречава да један процес може да прочита меморију другог. Иако генерално није проблем за легитиман софтвер, ово помаже у заштити од малвера и лажног софтвера који заразе или краду податке из других програма. Такође помаже да се спречи преливање бафера да утиче на различите процесе.

Као додатна предност, коришћење адреса виртуелне меморије омогућава оперативном систему да прилагоди физичку локацију података који се чувају по потреби. Ово се генерално користи за пренос ретко коришћене меморије на страницу или свап датотеку на диску за складиштење када су меморијски ресурси напети. Ово утиче на перформансе када су те адресе виртуелне меморије потребне, јер је складиште спорије од праве РАМ меморије, али такође спречава пад система или апликације, што је генерално пожељније.

Закључак

Управљање меморијом је процес управљања ограниченим ресурсом системске РАМ меморије. У софтверу, ово се сада углавном обавља аутоматски, међутим, неки програмски језици дозвољавају или захтевају ручно управљање меморијом. Погрешно управљање меморијом може довести до великог броја проблема са оштећењем меморије и потенцијално рањивости у извршавању кода. Оперативни систем такође обавља део управљања меморијом у облику виртуелних адреса. Ово му омогућава да одвоји меморију сваког процеса, што је корисна безбедносна функција. Такође омогућава оперативном систему да прилагоди физичку локацију података без утицаја на стварни процес.