第2526講windows虛擬內(nèi)存技術(shù)基礎

中科研CASoft軟件工程師培訓講義GameMaster游戲修改工具第25～26講Windows虛擬內(nèi)存技術(shù)基礎中科天地軟件人才培訓中心Createdby本講重點提要目錄¤

概述¤

系統(tǒng)信息¤

虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤

確定地址空間的狀態(tài)概述¤

系統(tǒng)如何管理虛擬內(nèi)存，每個進程如何獲得它自己的私有地址空間，進程的地址空間是個什么樣子等內(nèi)容。Windows提供了一些API函數(shù)，這些函數(shù)能夠提供關(guān)于系統(tǒng)內(nèi)存管理以及進程中的虛擬地址空間等信息。系統(tǒng)信息¤

許多操作系統(tǒng)的值是根據(jù)主機而定的，比如頁面的大小，分配粒度的大小等。這些值決不應該用硬編碼的形式放入你的源代碼。相反，你始終都應該在進程初始化的時候檢索這些值，并在你的源代碼中使用檢索到的值?！鐶etSystemInfo函數(shù)將用于檢索與主機相關(guān)的值,函數(shù)的參數(shù)必須傳遞SYSTEM_INFO結(jié)構(gòu)的地址給這個函數(shù)。這個函數(shù)將初始化所有的結(jié)構(gòu)成員然后回。VOIDGetSystemInfo(LPSYSTEM_INFOlpSystemInfo//systeminformation);系統(tǒng)信息¤

SYSTEM_INFO結(jié)構(gòu)如下圖所示：系統(tǒng)信息¤

當系統(tǒng)引導時，它要確定這些成員的值是什么。對于任何既定的系統(tǒng)來說，這些值總是相同的，因此決不需要為任何既定的進程多次調(diào)用該函數(shù)。由于有了

GetSystemInfo函數(shù)，因此應用程序能夠在運行的時候查詢這些值?！?/p>

在該結(jié)構(gòu)的所有成員中，只有4個成員與

內(nèi)存有關(guān)。下表顯示了這4個成員的含義。系統(tǒng)信息系統(tǒng)信息¤

結(jié)構(gòu)的其它成員含義如下表所示：系統(tǒng)信息¤

實例編寫：SysInfo.exeSysInfo.exe是一個非常簡單的應用程序，它調(diào)用

GetSystemInfo函數(shù)，顯示返回在SYSTEM_INFO結(jié)構(gòu)中的信息。運行情況如下圖所示：虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤Windows函數(shù)GlobalMemoryStatus可用于檢索關(guān)于當前內(nèi)存狀態(tài)的動態(tài)信息，當調(diào)用這個函數(shù)時，必須傳遞一個MEMORYSTATUS結(jié)構(gòu)的地址?！?/p>

MEMORYSTATUS結(jié)構(gòu)如下圖所示：虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤

在調(diào)用GlobalMemoryStatus之前，必須將

dwLength成員初始化為用字節(jié)表示的結(jié)構(gòu)的

大小，即一個MEMORYSTATUS結(jié)構(gòu)的大小。這個初始化操作使得Microsoft能夠?qū)⒊蓡T添加給將來的Windows版本中的這個結(jié)構(gòu)，而不會破壞現(xiàn)有的應用程序。當調(diào)用

GlobalMemoryStatus時，它將對該結(jié)構(gòu)的其余成員進行初始化并返回。下一節(jié)中的VMStat

示例應用程序?qū)⒁枋龈鱾€成員及其含義。虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤

如果希望應用程序在內(nèi)存大于4GB的計算機上運行，或者合計交換文件的大小大于4GB，那么可以使用新的GlobalMemoryStatusEx函數(shù)：¤

必須給該函數(shù)傳遞新的MEMORYSTATUSEX結(jié)構(gòu)的地址：虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤

這個結(jié)構(gòu)與原先的MEMORYSTATUS結(jié)構(gòu)基本相同，差別在于新結(jié)構(gòu)的所有成員的大小都是64位寬，因此它的值可以大于4GB。最后一個成員是

ullAvailExtendedVirtual，用于指明在調(diào)用進程的虛擬地址空間的極大內(nèi)存（VLM）部分中未保留內(nèi)存的大小。該VLM部分只適用于某些配置中的某些

CPU結(jié)構(gòu)。虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤

虛擬內(nèi)存狀態(tài)示例應用程序VMStat應用程序顯示了一個簡單的對話框，用于列出調(diào)用GlobalMemoryStatus函數(shù)的結(jié)果。對話框中的信息每秒鐘更新一次，因此，你可以在對系統(tǒng)中的其他進程進行操作時，使應用程序繼續(xù)運行。虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤dwMemoryLoad成員（圖中顯示為MemoryLoad）給出了內(nèi)存管理系統(tǒng)的大致繁忙程度。該數(shù)字的范圍是0至100。計算這個值時使用的具體算法在Windows98與Windows2000上是不同的。根據(jù)將來的操作系統(tǒng)版本的情況，該算法還會有所變化。實際上，該成員變量報告的值是沒有什么用處的?！?/p>

dwTotalPhys成員（圖中顯示為TotalPhys）用于指明存在的物理存儲器（EAM）的總字節(jié)數(shù)。在128MB的PentiumII計算機上，這個值是133677056，它只比

128MB少540672個字節(jié)。GlobalMemoryStatus之所以不報告全部的128MB，原因是在引導進程中，系統(tǒng)將一些內(nèi)存保留為非頁面內(nèi)存池。這些內(nèi)存甚至不能被內(nèi)核使用。虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤dwAvailPhys成員（圖中顯示為AvailPyhs）用于指明可供分配的物理存儲器的總字節(jié)數(shù)。¤dwTotalPageFile成員（圖中顯示為TotalPageFile）用于指明你的硬盤上的頁文件中包含的最大字節(jié)數(shù)。雖然VMStat報告的頁文件當前是318574592字節(jié)，但是系統(tǒng)可以根據(jù)需要對頁交換文件進行擴大和壓縮?！?/p>

dwAvailPageFile成員（圖中顯示為AvailPageFile）用于指明頁文件中有233046016字節(jié)尚未提交給任何進程，因此，如果一個進程決定提交任何私有內(nèi)存的話，目

前就可以使用這些字節(jié)。虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤

dwTotalVirtual成員（圖中顯示為TotalVitual）用于指明每個進程的地址空間中私有的總字節(jié)數(shù)。它的值是2147352576，比準確的2GB少128KB。從0x00000000至0x0000FFFF以及從0x7FFF0000至0x7FFFFFFF的兩個分區(qū)是不能訪問的地址空間，這正好等于128KB這個差額。如果在Windows98下運行VMStat，你將看到dwTotalVirtual返回的值是2143289344，這比準確的2GB只少4MB。之所以差4MB，原因是系統(tǒng)決不允許應用程序訪問從0x00000000至0x003FFFFF之間的這個4MB分區(qū)。虛擬內(nèi)存狀態(tài)¤

最后一個成員dwAvailVirtual（圖中顯示為

AvailVirtual）是該結(jié)構(gòu)中專門用于調(diào)用

GlobalMemoryStatus的進程的唯一成員，所有其他成員在系統(tǒng)中的使用情況都是一樣的，而不管是哪個進程調(diào)用GlobalMemoryStatus。若要計算這個值，

GlobalMemoryStatus將調(diào)用進程的地址空間中的所有空閑區(qū)域相加。dwAvailVirtual的值2136846336表示可供VMStat隨意使用的空閑地址空間的數(shù)量。如果將

dwTotalVirtual的值減去dwAvailVirtual的值，你會看到VMStat在它的虛擬地址空間中保留了10506240個字節(jié)。¤沒有一個成員能夠指明進程當前使用的物理存儲器的數(shù)量。確定地址空間的狀態(tài)¤Windows提供了一個函數(shù)，可以用來查詢地址空間中內(nèi)存地址的某些信息（如大小，存儲器類型和保護屬性等）。這個函數(shù)稱為VirtualQuery，Windows還提供了另一個函數(shù)，它使一個進程能夠查詢另一個進程的內(nèi)存信息?！?/p>

這兩個函數(shù)基本相同，差別在于使用VirtualQueryEx

時，可以傳遞想要查詢的地址空間信息的進程的句柄。調(diào)試程序和其他實用程序使用這個函數(shù)最多，幾乎所有的應用程序都只需要調(diào)用VirtualQuery函數(shù)。當調(diào)用VirtualQuery（Ex）函數(shù)時，pvAddress參數(shù)必須包含你想要查詢其信息的虛擬內(nèi)存地址。Pmbi參數(shù)是必須分配的MEMORY_BASIC_INFORMATION結(jié)構(gòu)的地址。確定地址空間的狀態(tài)¤

VMQuery函數(shù)雖然VirtualQuery和MEMORY_BASIC_INFORMATION結(jié)構(gòu)使你能夠深入了解許多關(guān)于內(nèi)存的情況，但是現(xiàn)在它們無法為你提供使你真正了解全部情況的足夠信息。問題是

MEMORY_BASIC_INFORMATION結(jié)構(gòu)無法返回系統(tǒng)已經(jīng)存放在內(nèi)部的所有信息。確定地址空間的狀態(tài)¤

如果你有一個內(nèi)存地址，想獲得關(guān)于該地址的某些簡單的信息，那么使用VirtualQuery函數(shù)的效果是相當不錯的。如果只是想知道是否給一個地址提交了物理存儲器，或者是否可以向一個內(nèi)存地址讀取或?qū)懭胄畔?，那?/p>

VirtualQuery函數(shù)的作用也很好。但是，如果想知道已保留的地址空間區(qū)域的合計大小，或者想要知道一個區(qū)域中的地址空間塊的數(shù)量，或者想知道一個區(qū)域是否包含線程堆棧，那么僅僅一次調(diào)用VirtualQuery將無法為你提供你想知道的信息。確定地址空間的狀態(tài)¤為了獲得完整的內(nèi)存信息，我們創(chuàng)建一個新的函數(shù)，即VMQuery：BOOL

VMQuery

(HANDLE

hProcess,PVOID

pvAddress,PVMQUERY

pVMQ

);¤該函數(shù)與VirtualQueryEx有些類似，它擁有一個進程句柄（在hProcess中），一個內(nèi)存地址（在pvAddress中）和一個指向?qū)⒈惶畛涞慕Y(jié)構(gòu)的指針（由pVMQ設定）。該結(jié)構(gòu)是個VMQUERY結(jié)構(gòu)，下面是結(jié)構(gòu)的定義：確定地址空間的狀態(tài)確定地址空間的狀態(tài)¤

只要簡單地看一眼就會發(fā)現(xiàn)，

VMQUERY結(jié)構(gòu)比Windows的MEMORY_BASIC_INFORMATION結(jié)構(gòu)包含了多得多的信息。這個結(jié)構(gòu)分成

兩個不同的部分：一個是區(qū)域信息，另

一個是塊信息。區(qū)域信息部分用于描述

關(guān)于區(qū)域的信息，塊信息部分用于描述

關(guān)于包含用pvAddress參數(shù)設定的地址塊的信息。下表對所有的成員進行了說明。確定地址空間的狀態(tài)確定地址空間的狀態(tài)¤

毫無疑問，VMQuery函數(shù)必須執(zhí)行相當數(shù)量的處理操作，包括多次調(diào)用VirtualQueryEx，以便獲取所有的信息，這意味著它的運行速度要大大低于VirtualQueryEx函數(shù)。由于這個原因，在決定調(diào)用這兩個函數(shù)中的哪一個時，應該三思而后行。如果不需要通過