La idea es que, a lo que definimos como Commit Limit, representa el total de direcciones virtuales que se pueden crear, su valor total corresponderá al total de memoria RAM que tenga la maquina mas el tamaño de tantos ficheros de paginación como tengamos. Como se puede ver en la imagen posterior la maquina tiene 16GB de RAM y un Commit Limit de 18,3GB por lo que podemos deducir que el tamaño de el o los ficheros de paginación en el caso de tener mas de uno, es de 2,3GB.

Cuando hablamos de Commit Charge estamos hablando del total de asignaciones “comprometidas” de deben mantenerse en RAM y en cualquier archivo de paginación existente. En muchas ocasiones se puede deducir que el principal contribuyente para que se consuman los recursos es el espacio de direcciones virtuales privadas de un proceso, pero no siempre es así. Windows también tiene un contador por proceso llamado en inglés process page file quota, (Cuota de fichero de paginación por proceso), esto representa la contribución privada de cada proceso a la carga de memoria comprometida, esto no identifica el uso actual del fichero de paginación pero si representa el máximo de fichero de paginación que utilizarían todos los procesos si completaran su cuota y estas asignaciones fueran llevadas a disco.

En resumen, los siguientes tipos de asignaciones de memoria son aquellos que contribuyen a la carga de memoria comprometida y en muchos casos a cubrir la cuota del fichero de paginación:

• Memoria comprometida privada (private commited memory), como ya hemos comentado es lo mas común que este tipo de asignaciones hagan incrementar la carga.
• Ficheros Proyectados en memoria (Page-file-backed mapped memory), esto es una porción de memoria virtual en la que se establece una correlación directa byte a byte con una parte de un archivo, se hace mediante la función MapViewOfFile y una de las ventajas es aumentar las prestaciones de lectura escritura, especialmente cuando se utilizan ficheros de tamaño reducido. Estas asignaciones no cargan la cuota de de fichero de paginación.
• Regiones mapeadas de memoria para Copy-on-Write, esta técnica permite que múltiples procesos puedan acceder a un mismo recurso, en el momento en que un proceso trata de escribir su parte, se crea una copia para prevenir que los cambios realizados por dicho proceso afecte al resto. Cuando el proceso crea su copia, las paginas cargadas en memoria son marcadas como Copy-on-Write. Estas asignaciones no cargan la cuota de de fichero de paginación.
• Pool de Memoria pagina y Memoria No Paginada, también otras asignaciones en el espacio del sistema que no están respaldadas por archivos explícitamente asociados. El pool de memoria no paginada cuenta en la carga aunque nunca sean escritas estas paginas. Estas asignaciones no cargan la cuota de de fichero de paginación.
• Pilas de Nucleo (Kernel stacks).
• Tablas de Páginas, la mayoría de las cuales son paginables, y no están respaldadas por archivos asignados. Incluso si no son paginables, ocupan RAM.
• Espacio para las tablas de páginas que aún no están asignadas, el espacio para estas tablas de páginas, aunque inexistentes, se carga para garantizar que las tablas de páginas se pueden crear cuando se necesitan.
• Asignaciones a memoria física.

Espero que esta información os sea de utiliza, en próximos post iremos viendo cual es la mejor forma de calcular el tamaño del fichero de paginación para mis sistemas.

Las paginas privadas se asignan a través de las funciones de Windows VirtualAlloc y VirtualAllocEx, estas funciones permiten a un proceso reservar memoria y comprometer partes de esta memoria reservada. El concepto de reservar memoria permite al proceso dejar un numero de direcciones de memoria virtuales contiguas para un posible uso en un futuro, después puede comprometer los espacios de memoria según lo vaya necesitando. Si los requisitos de tamaño son conocidos de antemano, un proceso también puede reservar y comprometer la memoria en la misma llamada a la función. Esto se traduce en que los procesos no consumen recursos del sistema hasta que las paginas de memoria no son comprometidas o compartidas.

En el ejemplo que se ve a continuación un proceso de 64bits que ve un Virtual Address Space de 8TB realiza una reserva de 100MB, esto le permitirá disponer de un espacio de direcciones virtuales contiguas de ese tamaño pero el System Commit Charge de la maquina no crece.

 Cuando el proceso compromete la memoria, estas paginas son traducidas en paginas en memoria física, ya sea memoria principal o memoria secundaria, por lo que el sistema consume recursos y el System Commit Charge de la maquina crece.

 Cuando las paginas son accedidas, digamos que esta paginas son paginas “tocadas”, el System Commit Charge sigue ocupando lo mismo pero estas paginas obligatoriamente estarán en memoria principal, es lo que se conoce como el Working Set del proceso.

 Básicamente esta es la diferencia que existe a nivel de consumo de recursos cuando hablamos de memoria comprometida y memoria reservada, en siguientes post hablaremos del Commit Limit y Commit Charge de una máquina de cara a determinar que tamaño es el mas adecuado para mi fichero de paginación.

Como he comentado antes, cada proceso ve la totalidad del espacio de memoria virtual que este puede direccionar, eso no significa que un proceso de 32-bits este consumiendo 2GB y uno de 64-bits este consumiendo 8 o 128TB respectivamente, el Virtual Memory Manager es quien mapea las direcciones de memoria virtual a direcciones de memoria física siempre que sea necesario. Aunque la teoría indica que un proceso pudiera utilizar el máximo de memoria virtual que este puede ver, la realidad es que en Windows lo procesos empiezan a caerse cuando llegan aproximadamente al 80% de la misma, hay varios factores que influyen en esto como por ejemplo la fragmentación de la memoria.

Para poder comprender cuantos procesos “caben” en la memoria, es importante tener claro una serie de conceptos. Como ya se ha comentado, un proceso divide la información que maneja en pequeños trozos o páginas, una página puede estar en cualquiera de los siguientes estados:

• Libre, esta será una página que nunca ha sido utilizada o que ya no está en uso, podríamos también crear una subcategoría en este tipo de páginas y decir que existen dos subtipos, aquellas que están a cero y las que no, pero al fin y al cabo son paginas libres.
• Reservada, una página de memoria que se asigna para ser utilizada. Esta memoria será asignada a un proceso, pero este no la utilizará ni la comprometerá. Esta memoria en realidad no puede almacenar datos o código, aunque de vez en cuando los procesos pueden realizar reservas de grandes bloques de memoria virtual para que en el caso de ser necesario puedan utilizar espacios de direccionamiento contiguos.
• Comprometida, esta es una página de memoria que está siendo utilizada por el proceso, la particularidad de este estado es que la pagina al estar siendo utilizada ya está alojada o bien en memoria principal (RAM) o bien en memoria secundaria (disco), por lo que ya está consumiendo recursos de la máquina. Cuando un proceso compromete una región de memoria virtual, el sistema va a garantizar que se puede mantener la información del proceso en esa región, esto podría significar que al estar consumiendo recursos existe la posibilidad de llegar al límite de la maquina (Commit Limit).

También podemos hablar del concepto de Página Tocada, esta es una página que está siendo utilizada por el proceso en este mismo instante, esta página siempre estará albergada en memoria principal (RAM), esto básicamente es lo que se conoce como el working set del proceso con alguna salvedad.

Bien, según esta información, aquellas páginas que están comprometidas son aquellas que me consumen los recursos de la máquina, para poder ver cuanta memoria comprometida tienen todos los procesos que corren en una maquina podemos utilizar las herramientas que se datallan a continuación.:

Administrador de Tareas, anterior a Windows Vista y Server 2008 podíamos ver estos datos en el apartado Commit Charge, además de esto teníamos información sobre la utilización del fichero de paginación y su histórico.

A partir de Windows Vista y Server 2008.

A partir de Windows server 2012.

Nosotros podemos saturar la memoria comprometida con diferentes herramientas, Testlimit o incluso NotmyFault, podemos hacer llegar a la maquina a su límite de memoria que todos los procesos pueden comprometer, esta sería la suma total de la memoria física y del fichero de paginación tal y como se ve en la imagen siguiente, simplemente tenemos que tener en cuenta una cosa, si tenemos establecido el fichero de paginación de forma que este gestionada por el sistema, el fichero de paginación podría crecer hasta agotar el espacio en disco.

Para poder entender mejor el funcionamiento del fichero de paginación tenemos que entender el concepto de paginación. Este concepto aparece conjuntamente con el de memoria virtual, la paginación es uno de los esquemas de manejo de la memoria donde un proceso puede almacenar la información en memoria principal o en memoria secundaria según sea necesario. La memoria se divide en pequeñas partes llamadas marcos de página, a su vez, los procesos dividen la información que manejan en partes del mismo tamaño llamadas páginas.

De lo que se trata es que estén en memoria principal solo aquellas páginas que el proceso esté utilizando y las que no, estén almacenadas en memoria secundaria, en disco para ser exactos. Si el proceso necesita utilizar una página concreta que no está en memoria principal, genera una excepción al sistema operativo llamada fallo de página para que esta página sea copiada a memoria principal. Existen diferentes algoritmos en los cuales se determina que paginas son pasadas a memoria secundaria y cuáles no, de esta manera conseguimos que, en un espacio de memoria limitado puedan convivir más procesos de forma simultánea y estos solamente tendrán cargado en memoria principal aquellas páginas que realmente sean necesarias.

Sabiendo todo esto ya nos podemos hacer una idea de para que se utiliza el fichero de paginación, durante años he escuchado muchos comentarios sobre la paginación de Windows, muchos de ellos no muy buenos y la verdad es que nunca escuché un motivo técnico claro acerca del porque va mal, simplemente, va mal y ya. La cuestión es que Windows es capaz de manejar de forma automática el fichero de paginación, y es que si tú no sabes calcular cuánto necesitas de fichero de paginación, puedes hacer que Windows lo haga por ti mediante un algoritmo muy sencillo ya establecido. ¿Ese algoritmo es mejorable?, seguramente sí, pero entiendo que este algoritmo siempre será mucho mejor que si tú no sabes calcular cuánto necesitas de fichero de paginación y lo haces mal. Si estableces que sea el sistema quien gestione automáticamente este fichero, el sistema hará lo siguiente:

• En XP y Windows Server 2003 (ambos ya están fuera de soporte), el sistema establecerá un tamaño inicial de 1,5 veces la RAM de la máquina y como máximo 3 veces la RAM de tu máquina.

En Windows Vista o 2008 Server y posteriores el algoritmo varía un poco y es más dinámico:

• En Windows Vista y posteriores, cuando establecemos que el fichero de paginación sea gestionado por el sistema, si se tiene 1GB de memoria RAM instalada, el tamaño máximo del archivo de paginación es la RAM + 300 MB. Si tuvieras 4 GB de memoria RAM instalada, sin embargo, el tamaño máximo del archivo de paginación es 3 x RAM. Sobre la base de los recursos que el sistema tiene (RAM/espacio en disco), el sistema puede ajustar el tamaño de archivo de la paginación después de un reinicio si se añade más memoria o espacio de disco adicional.

Esto tiene ventajas e inconvenientes, como ventaja tenemos que, si no sabes gestionar el tamaño del fichero, tendrás un tamaño lo suficientemente grande como para que no tengas problemas ni en la paginación, ni en un crash de la máquina ya que como veremos más adelante el fichero de paginación es importante a la hora de crear un volcado. El inconveniente es que imagina que tenemos una máquina de 32GB de RAM, ¿realmente necesitarías un fichero de cómo mínimo 48GB o como máximo 96GB? La pregunta real es, una máquina con 32GB de RAM o 64GB, ¿realmente necesita paginar?. Veremos mas sobre estos temas en siguientes post, espero que os sea de utilidad.