Практическая работа №3
Тема: «Оценка производительности вычислительных систем»
Цель: получение обобщенной информации об использовании оперативной памяти, управление файлом подкачки, оптимизация виртуальной памяти.
Теоретическое обоснование
1. Получение обобщенной информации об использовании оперативной памяти.
Для получения общей информации об использовании памяти операционная система Windows имеет следующие встроенные утилиты: Диспетчер задач, утилита TaskList, Сведения о системе.
Общее использование памяти Диспетчер задач Windows позволяет просматривать на вкладке Быстродействие. Информация отображается в трех разделах.
Раздел «Выделение памяти» содержит три статистических параметра виртуальной памяти:
1. Всего — общий объем виртуальной памяти, используемой как приложениями, так и операционной системой.
2. Предел — объем доступной виртуальной памяти.
3. Пик — наибольший объем памяти, использованный в течение сессии с момента последней загрузки.
Раздел «Физическая память» содержит параметры, несущие информацию о текущем состоянии физической памяти машины:
Эти параметры относятся лишь к привилегированным службам, а не ко всему сервису системы в целом. В большинстве случаев эти параметры должны оставаться без изменений, если не меняется что-либо в ядре операционной системы.
Объемы памяти, используемые процессами с помощью Диспетчера задач можно узнать, перейдя на вкладку Процессы, которая показывает список исполняемых процессов и занимаемую ими память, в том числе физическую память, пиковое (максимальное) использование памяти, виртуальную память, Выгружаемый пул, Невыгружаемый пул.
Утилита TaskList предоставляет более обширную информацию по сравнению с Диспетчером задач. Запускается утилита из окна командной строки. Утилита выдает информацию о процессах в виде таблицы с колонками: Имя образа, PID, Имя сессии, № сеанса, Память. Запуск утилиты с параметрами позволяет получить дополнительную информацию. Получить информацию о параметрах утилиты можно обычным образом, запустив ее с ключом /?.
Сведения об основных характеристиках организации памяти в компьютере операционные системы Windows могут получить с помощью встроенной служебной программы Сведения о системе:
- полный объем установленной в компьютере физической памяти;
- общий объем виртуальной памяти и доступной (свободной) в данный момент времени виртуальной памяти;
- размещение и объем файла подкачки;
- сведения об использовании физической памяти аппаратными компонентами компьютера (нужно щелкнуть по кнопке Ресурсы аппаратуры, а затем на кнопке Память).
2. Управление файлом подкачки.
Файл подкачки — это область жесткого диска, используемая Windows для хранения данных оперативной памяти. Он создает иллюзию, что система располагает большим объемом оперативной памяти, чем это есть на самом деле.
По умолчанию Windows удаляет файл подкачки после каждого сеанса работы и создает его в процессе загрузки операционной системы. Размер файла постоянно меняется по мере выполнения приложений и контролируется операционной системой. Обычно используется единственный файл подкачки, расположенный на том же диске, что и операционная система. Возникающие в этом случае проблемы связаны с возникновением файла подкачки большого размера, что приводит к дефициту дискового пространства и к увеличению непроизводительных затрат на организацию страничного обмена, и с фрагментацией файла подкачки, приводящей к существенному снижению производительности вследствие частого обращения к жесткому диску.
Эффективность использования файла подкачки достигается:
- использованием двух жестких дисков;
- расположением его на жестком диске в виде достаточно протяженных фрагментов;
- периодическим удалением файла подкачки для того, чтобы избежать его фрагментации;
- установкой оптимального значения размера файла подкачки.
Основное правило определение размера файла подкачки заключается в том, что при небольшом объеме оперативной памяти файл подкачки должен быть достаточно большим, а при большом объеме оперативной памяти (512 Мбайт и более) файл подкачки можно уменьшить.
Рекомендуется установить исходный размер файла подкачки, равный размеру физической памяти, а максимальный размер не более двух размеров физической памяти.
Для установки размера файла подкачки нужно выполнить следующую последовательность действий.
- Щелкнуть правой клавишей мыши по значку Мой компьютер и выбрать в контекстном меню строку Свойства. На экране появится окно Свойства системы.
- Перейти на вкладку Дополнительно и нажать кнопку Параметры в рамке Быстродействие.
- В появившемся окне Параметры быстродействия нажать кнопку Изменить. Предварительно следует выбрать принцип распределения времени процессора (для оптимизации работы программ, если это пользовательский компьютер, или служб, работающих в фоновом режиме, если это сервер). Кроме того, следует задать режим использования памяти. Для пользовательского компьютера — оптимизировать работу программ, для сервера — системного кэша.
3. Оптимизация виртуальной памяти.
Повышение производительности работы виртуальной памяти сводится к:
1. определению требуемого объема физической памяти;
2. установлению рациональной интенсивности страничного обмена;
3. оптимизации размера и размещения файла подкачки.
Основной инструмент для решения этих задач — оснастка Производительность.
Чтобы определить требования к памяти, нужно к объему памяти, необходимому для работы операционной системы, добавить:
1. число пользователей, умноженное на средний размер файлов данных, открытых пользователем (для клиентского компьютера);
2. число программ, запущенных на компьютере-сервере, умноженное на средний размер этих программ.
Ход работы
- С помощью Диспетчера задач определите текущие значения всех статистических параметров памяти. Запустите до 10-ти приложений и определите узкое место в системе (ОЗУ или ЦП) путем анализа графиков Хронология использования памяти и Хронология загрузки ЦП. Запишите новые значения статистических параметров памяти. Закройте открытые приложения и запишите новые значения статистических параметров памяти, сделайте выводы. Какого значение параметра Пик? Сравните с прежним его значением и сделайте выводы.
- Запустите приложения Блокнот, MS Word, MS Excel. С помощью Диспетчера задач определите объемы памяти, используемые процессами: физическую память, пиковое использование памяти, виртуальную память, выгружаемый и невыгружаемый пулы. Определите, как изменяются эти параметры при изменении активности приложений.
- Изучите справочную информацию о параметрах запуска утилиты TaskList. Получите с помощью утилиты информацию об используемой оперативной памяти каждым процессом системы. Запустите приложения MS Word и MS Excel. Получите с помощью утилиты TaskList информацию о PID их образов и список всех модулей, загруженных в оперативную память и используемых этими процессами. Определите работающие службы.
- С помощью приложения Сведения о системе определите: полный объем физической памяти в компьютере, общий объем виртуальной памяти, доступной (свободной) в данный момент времени виртуальной памяти. Просмотрите сведения об использовании физической памяти аппаратными компонентами компьютера; определите диапазон адресов памяти, используемый каждым из них. Запустите несколько приложений и с помощью приложения Сведения о системе определите используемый ими объем ОП. То же самое проделайте для выгружаемых модулей и служб.
- Определите объем оперативной памяти компьютера и рекомендуемый объем файла подкачки. Проведите дефрагментацию жесткого диска, на который предполагается поместить файл подкачки, установите его желаемое значение (Как определяется это значение?) и перезагрузите компьютер.
- Создайте два журнала счетчиков (бинарного и текстового форматов) и внесите в них счетчики, позволяющие оптимизировать виртуальную память (память \ доступно байт, память \ обмен страниц в сек, файл подкачки \ % использования) и проведите наблюдение за ситуациями, порождающими недостаток памяти. Запустите журналы счетчиков и некоторое время понаблюдайте за системой. Результаты выведите в таблицу (в Excel) и на диаграммы Системного монитора. Выберите другие счетчики, упомянутые в третьем разделе. Выполните анализ полученных результатов и дайте рекомендации по улучшению конфигурации ПК.
- Найдите на диске (дисках) файл подкачки и установите его размер. С помощью счетчиков файл подкачки \ % использования, файл подкачки \ % использования (пик) определите оптимальное значение размера файла подкачки и установите его.
Контрольные вопросы
- Перечислите основные статистические параметры, характеризующие физическую память вычислительной системы. Что означает каждая такая характеристика? Какие утилиты позволяют получить значения этих характеристик?
- Какие параметры характеризуют использование памяти аппаратными компонентами компьютера? Что означает каждый такой параметр? Какие утилиты позволяют получить информацию об этих параметрах?
- Какую информацию об использовании и организации памяти позволяет получить утилита TaskList?
- Что такое виртуальная память? Перечислите варианты ее организации.
- Что такое файл подкачки? Для чего он используется?
- Как выбрать оптимальный размер файла подкачки?
- Почему фрагментация файла подкачки снижает производительность вычислительной системы? Как устранить фрагментацию файла подкачки? В каких случаях эффективнее размещать файл подкачки на одном жестком диске, а в каких – на нескольких?
- Какие счетчики позволяют провести анализ нехватки памяти?
- Каких счетчики позволяют выполнить анализ влияния избыточной подкачки на активность дисков?