Gestión de memoria en sistemas operativos

1. Memoria física vs memoria virtual #

• La memoria física es la RAM instalada en el sistema.
• La memoria virtual es un espacio de direcciones lógico que el sistema operativo asigna a cada proceso.

👉 Ventajas de la memoria virtual:

• Cada programa cree que tiene su propio espacio de memoria continuo.
• Aumenta la seguridad: un proceso no puede leer la memoria de otro.
• Permite usar más memoria que la RAM física, gracias a la paginación en disco.

2. Paginación y swap #

• La memoria se divide en páginas (bloques típicos de 4 KB).
• Si la RAM se llena, el sistema operativo mueve páginas poco usadas al disco (swap en Linux, archivo de paginación en Windows).
• Desventaja: el acceso al disco es miles de veces más lento que a la RAM → el sistema puede ir muy lento si depende demasiado de swap.

👉 Por eso tener suficiente RAM física es crucial.

3. TLB (Translation Lookaside Buffer) #

• Acceder a memoria virtual implica traducir direcciones virtuales a físicas mediante la MMU (Memory Management Unit).
• Para acelerar este proceso, existe una caché especial: TLB.
• Guarda las traducciones más recientes → mejora muchísimo el rendimiento.

4. Huge Pages / Large Pages #

• Normalmente, las páginas son de 4 KB.

• Algunos sistemas permiten usar páginas más grandes (2 MB o 1 GB).

• Ventajas:

  • Menos entradas en la TLB → menos fallos de TLB.
  • Mejor rendimiento en aplicaciones pesadas (bases de datos, virtualización, IA).

5. NUMA (Non-Uniform Memory Access) #

• En servidores multiprocesador, cada CPU puede tener su propio bloque de memoria.
• Acceder a la RAM local es más rápido que a la RAM de otra CPU.
• El sistema operativo debe optimizar la colocación de procesos y datos para minimizar accesos lejanos.

👉 Ejemplo: en un servidor con 2 sockets de CPU, conviene que un proceso use la RAM del mismo socket donde se ejecuta.