Supponiamo di avere un processore RAM da 4 GB. Diciamo che vogliamo riprodurre un film da 4 GB nel lettore VLC. A questo punto, il processore avvia per primo VLC Process e quindi inizia a caricare dati a 4 GB. La mia domanda è come avviene questo trasferimento di dati, è come ottenere quasi tutto il 4Gb e memorizzarne alcuni nell'area di swap e portarlo quando è richiesto o prima ottenere i dati di avvio e trasmettere continuamente i dati tra RAM e hard disk?
Al livello di un processo in modalità utente, ci sono due modi fondamentali in cui il file sequenziale IO come la riproduzione di un film dall'inizio alla fine può avvenire:
Il processo può allocare un buffer, che è tipicamente dimensionato da qualche kilobyte fino a un megabyte o giù di lì, ma raramente più grande di così, e poi chiede al sistema operativo di riempirlo. Quando ha finito con i dati da quel buffer, chiede quindi al sistema operativo altro, e così via, finché non raggiunge la fine del file. Come una leggera variante su questo, al fine di ridurre la latenza può allocare due buffer, e chiedere al sistema operativo di riempire il secondo mentre sta elaborando i dati dal primo, e quindi scambiare tra buffer quando termina l'elaborazione dei dati dal primo.
Oppure, potrebbe invece chiedere al sistema operativo di "mappare" il file (o una sezione di esso) in memoria. In questo caso, il sistema operativo comunica al processore che la memoria non è al momento disponibile e quindi quando il processo di lettura tenta di utilizzare la memoria, il processore lo rileva e torna al sistema operativo, provocando il caricamento del sistema operativo nel la prossima pagina di dati dal disco. Questo potrebbe essere molto leggermente più efficiente perché il sistema operativo è in grado di gestire la memoria stessa piuttosto che dover allocare i propri buffer interni e quindi copiare i dati dopo che sono stati letti nei buffer del processo, ma è probabile che gli effetti siano molto difficili da notare nella maggior parte dei casi.
Il mio sospetto è che la maggior parte dei lettori multimediali utilizzi il primo approccio, probabilmente con la variante che utilizza due buffer. Il terzo può essere più efficiente, ma ha un problema: è necessario allocare gli indirizzi per l'intero contenuto del file [1], che può essere un problema con file di grandi dimensioni con sistemi operativi a 32 bit, quindi qualsiasi lettore multimediale progettato per lavorare con un tale sistema è improbabile che lo faccia.
A livello di sistema operativo, il kernel vede una serie di richieste per sezioni di file da caricare, e il driver del filesystem traduce quelli in richieste di blocchi di dischi da caricare. L'IO manager assegna i blocchi di memoria dal suo pool di buffer (noto anche come IO cache) e chiede al driver del dispositivo del disco di trasferire il contenuto dei blocchi del disco nei blocchi di memoria. Una volta eseguita questa operazione, i dati vengono copiati nel buffer del processo utente (caso 1 sopra) o la pagina del buffer di sistema viene mappata nello spazio di memoria del processo utilizzando una tabella di pagina e il processo riprende (caso 2).
È anche probabile che un sistema operativo moderno noti che il processo sta leggendo i blocchi in sequenza e inizia a precaricarli prima che le richieste arrivino per migliorare le prestazioni.
[1] - puoi solo mappare parte del file e quindi spostare la finestra, ma la mia comprensione è che pochissimi programmi lo fanno.
Leggi altre domande sui tag operating-systems process pagination