1、實驗五 存儲管理Windows xp虛擬內存一、背景知識在Windows xp環境下，4GB的虛擬址空間被劃分成兩個局部：低端2GB提供給進程 使用，高端2GB提供給系統使用。這意味著用戶的應用程序代碼，包括DLL以及進程使用的 各種數據等，都裝在用戶進程地址空間內（低端2GB）用戶過程的虛擬地址空間也被分成三 個局部：1）虛擬內存的已調配區（committed）具有備用的物理內存，根據該區域設定的訪問權 限，用戶可以進行寫、讀或在其中執行程序等操作。2）虛擬內存的保存區（researved）沒有備用的物理內存，但有一定的訪問權限。3）虛擬內存的自由區（free）不限定其用途，有相應的PAGE

2、_NOAC_CESS權限。與 虛擬內存區相關的訪問權限告知系弘進程可在內存中進行何種類型的操作。例如：用戶不能在只有PAGE_READONLY權限的區域上進行寫操作或執行程序：也不能在只有 PAGE_EXECUTE權限的區域里進行讀、嚼作。而具有PAGE_NOACESS權限的特殊區域，那么意 味著不允許進程對其地址進行任何操作。在進程裝入之前，整個虛擬內存的地址空間都被設置為只有PAGE_NOACESS權限的 自由區域。當系統裝入進程代碼和數據后，才將內存地址的空間標記為已調配區或保存區，并 將諸如EXECUTE、READWRITE和READONLY的權限與這些區域相關聯。如表5-1所示，給出

3、了MEMORY_BASICNFORMATION的結構，此數據描述了進程 虛擬內存空間中一組虛擬內存頁面的當前狀態，其中State項說明這些區域是否為自由區、 已調配區或保存區；Protect項那么包含了 Windows系統為這些區域添加了何種訪問保護；Type項 那么說明這些區域是可執行圖像、內存映射文件還是簡單的私有內存，VirtualQueryEX（）API 讓用戶在指定的進程中，對虛擬內存地址的大小和屬性進行檢測。Windows還提供了一整套能使用戶精確控制應用程序的虛擬地址空間API, 一些用于虛 擬內存操作及檢測的API如表5-2所示。表5-1 MEMORY_BASIC_INFORM

4、ATION 結構的成員成員名稱目的PVOID BaseAddress虛擬內存開始處的指針PVOID AllocationBase如果這個特定的區域為子分配區的話，那么為虛擬內存外面區域的指 針；否那么此值與BaseAddress相同DWORD AllocationProtect虛擬內存最初分配區域的保護屬性。其可能值包括：PAGE NOACESS,PAGE READONLY,PAGE READWRITTE和PAGE_EXECUTE_READ DWORD RegionSize 虛擬內存區域的字節數DWORD State區域的當前分配狀態，其可能值為MEM_COMMIT,MEM_FREE和MEM_

5、RESERVEDWORD Protect虛擬內存當前區域的保護屬性，可能值與AllocationProtect成員相同DWORDType虛擬內存區域中出現的頁面類型，可能值為 MEMMAGE , MEM_MAPPED 和 MEM_PRIVATE表5-2虛擬內存的API API名稱描述VirtualQueryEx()通過填充MEMORY_BASICNFORMATION結構檢測進程內虛擬 內存的區域VirtualAlloc。保存或調配進程的局部虛擬內存，設置分配和保護標志VirtualFree()釋放或收回應用程序使用的局部虛擬地址VirtualProtect()改變虛擬內存區域保護規范Virtu

6、alLock()防止系統將虛擬內存區域通過系統交換到頁面文件中VirtualUnlockQ釋放虛擬內存的鎖定區域，必要時，允許系統將其交換到頁面文件中提供虛擬內存分配功能的是VirtualAlk)c()API,該API支持用戶向系統要求新的虛擬內 存或改變已分配內存的當前狀態，用戶假設想通過VirtualAllocOAPI函數使用虛擬內存，可以采 用兩種方式能知系統：1)簡單地將內存內容保存在地址空間內。2)請求系統返回帶有物理存儲區(RAM的空間或換頁文件)的局部地址空間。用戶可以用fl Allocation Type參數(commit和reserve)來定義這些方式，用戶可以通知 Wind

7、ows按只讀、讀寫、不可讀寫、執行或特殊方式來處理新的虛擬內存。與VirtualAlloc。函數對應的是VirtualFree()函數，其作用是釋放虛擬內存中的已調配頁或 保存頁。用戶可利用dwFree Type參數將已調配頁修改成保存頁屬性。VirtualProtect。是VirtualAlloc()的一個輔助函數，利用它可以改變虛擬內存的保護規 范。二、實驗目的通過實踐了解Windows xp內存的使用，學習如何在應用程序中管理內存、體會 Windows應用程序內存的簡單性和自我防護能力。學習檢查虛擬內存空間或對其進行操作了解Windows xp內存結構和虛擬內存的管理，進而了解進程堆和W

8、indows為使用 內存而提供的一些擴展功能。三、工具/準備工作在開始本實踐之前，請回顧教科書的相關內容。您需要做以下準備：) 一臺運行Windows xp Professional操作系統的計算機。2)計算機中需安裝Visual C+6.0專業版或企業版。U1、實驗內容與步驟.虛擬內存的檢測使用VirtualQueryEX。函數來檢查虛擬內存空間。步驟 1 ：登錄進入 Windows xp Professional o羽聚 2：在歷始舞鼾單擊程芋Microsoft Visual Studio 6.0 Microsoft Visual C+ 6.0”， 進入 Visual C+窗口。步驟3：在

9、工具欄單擊“新建”按鈕，編寫代碼保存為5-kcpp.功能：檢測進程的虛擬地址空間參考頭文件與函數：windows.h iostream shlwapi.h iomanipA WalkVM()ZeroMemory() GetSystemInfo(&si) StrFormatByteSize() VirtualQueryEx()API步驟4：單擊“Build”菜單中的Compile 5-Lcpp”命令，單擊“是”按鈕確認，系 統對5-l.cpp進行編譯。步驟5：編譯完成后，單擊“Build”菜單中的“Build 5-l.exe”命令,建立5-l.exe 可執行文件。操作能否正常進行，如果不行，原因

10、是什么？步驟6：在工具欄單擊uExecute program v按鈕，執行5-l.exe程序。運行結果（如果運行不成功，原因是什么？）：按committed、reserved free等三種虛擬地址空間分別記錄實踐數據，其中“描述”是 指對該組數據的簡單描述，例如：對以下一組數據：00010000-0001 xpCommitted,READ WRITE,Private 可描 述為：具有 READWRITE權限的已調配私有內存區。將系統當前的自由區（free）虛擬地址空間填入表5-3中。表5-3 實踐記錄地址大小虛擬地址空間訪問權限描述freefreefreefreefreefreefreefr

11、eefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefreefree將系統當前的已調配區（committed）虛擬地址空間填入表5-4中表5-4 實踐記錄地址大小虛擬地址空間訪問權限描述committedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommitted

12、committedcommittedcommittedcommittedcommittedcommittedcommitted將系統當前的保存區(reserved)虛擬地址空間填入表5-8中 表5-5 實踐記錄地址大小虛擬地址空間訪問權限描述reservedreserved地址大小虛擬地址空間訪問權限描述reservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreservedreserved.虛擬內存操作如何分配一個大容量空間，將物理存儲委托給其中的很小一局部(千分之一)并加 以使用。步驟1：在工具欄單擊“新建”按鈕，編寫代碼并保存為5-2.cppo功能：分配和使用大塊內存參考頭文件與函數：windows.h、iostream FillZero() malloc() FillZero () free() VirtualAlloc() VirtualFree() ;螂2：單擊“Build”菜