SanzSkuy at 04:38, 24 August 2026

2026-08-24T04:38:24Z

← Older revision		Revision as of 04:38, 24 August 2026
Line 142:		Line 142:
	* [[Process]]		* [[Process]]
	* [[Threads]]		* [[Threads]]
			* [[Files]]
	* [[OS Manages Hardware]]		* [[OS Manages Hardware]]
	* [[System Call]]		* [[System Call]]
	* [[CS:APP]]		* [[CS:APP]]

SanzSkuy: Created page with "== Ilusi yang dijual == '''Virtual memory''' adalah abstraksi yang memberi tiap process ilusi bahwa dia '''punya akses eksklusif ke main memory'''. Tiap process melihat memory dengan '''tampilan yang seragam''', dan tampilan itu disebut '''virtual address space'''. Seragam artinya: process apa pun, sekecil atau sebesar apa pun, melihat peta memory dengan struktur yang sama persis. {{Catatan|Struktur pada Figure 1.13 adalah tata letak untuk process Linux. Sistem Unix l..."

2026-08-24T04:26:59Z

Created page with "== Ilusi yang dijual == '''Virtual memory''' adalah abstraksi yang memberi tiap process ilusi bahwa dia '''punya akses eksklusif ke main memory'''. Tiap process melihat memory dengan '''tampilan yang seragam''', dan tampilan itu disebut '''virtual address space'''. Seragam artinya: process apa pun, sekecil atau sebesar apa pun, melihat peta memory dengan struktur yang sama persis. {{Catatan|Struktur pada Figure 1.13 adalah tata letak untuk process Linux. Sistem Unix l..."

New page

== Ilusi yang dijual ==

'''Virtual memory''' adalah abstraksi yang memberi tiap process ilusi bahwa dia '''punya akses eksklusif ke main memory'''.

Tiap process melihat memory dengan '''tampilan yang seragam''', dan tampilan itu disebut '''virtual address space'''. Seragam artinya: process apa pun, sekecil atau sebesar apa pun, melihat peta memory dengan struktur yang sama persis.

{{Catatan|Struktur pada Figure 1.13 adalah tata letak untuk process Linux. Sistem Unix lain memakai layout yang mirip.}}

== Tata letak ruang alamat ==

Pembagian besarnya cuma dua:

* '''Region paling atas''' — disediakan untuk code dan data operating system, dan ini '''sama untuk semua process'''.
* '''Region bawah''' — menampung code dan data yang didefinisikan oleh process milik user.

{{Warning|title=Arah alamat|Pada Figure 1.13, '''alamat bertambah dari bawah ke atas'''. Angka 0 ada di dasar gambar. Jadi "stack di atas" berarti alamatnya tinggi, dan "heap di bawah" berarti alamatnya rendah. Salah baca arah ini bikin seluruh diagram jadi terbalik maknanya.}}

<pre>
alamat tinggi
+---------------------------------+
| Kernel virtual memory | <- tidak terlihat oleh user code
+---------------------------------+
| User stack |
| (dibuat saat run time) |
| | |
| v tumbuh turun |
+---------------------------------+
| (ruang kosong) |
+---------------------------------+
| Memory-mapped region |
| untuk shared libraries | <- di sini fungsi printf berada
+---------------------------------+
| (ruang kosong) |
| ^ tumbuh naik |
+---------------------------------+
| Run-time heap |
| (dibuat oleh malloc) |
+---------------------------------+
| Read/write data | \
+---------------------------------+ > dimuat dari file
| Read-only code and data | / executable hello
+---------------------------------+ <- program start
| |
+---------------------------------+ 0
alamat rendah
</pre>

== Area-area penting ==

Dibahas dari alamat terendah naik ke atas.

=== Program code and data ===

Code dimulai pada '''alamat tetap yang sama untuk semua process''', diikuti lokasi data yang berkorespondensi dengan variabel global C.

Yang khas dari area ini: isinya '''diinisialisasi langsung dari isi file executable object''' — dalam contoh kita, file <code>hello</code>. Jadi area ini bukan dibangun saat runtime, tapi disalin dari file di disk.

Ukurannya '''tetap begitu process mulai jalan'''.

Dibahas lebih lanjut di '''Bab 7''' (linking dan loading).

=== Heap ===

Langsung menyusul area code dan data. Berbeda dari code dan data yang ukurannya tetap, heap '''memuai dan menyusut secara dinamis saat run time''' sebagai akibat pemanggilan rutin pustaka standar C seperti <code>malloc</code> dan <code>free</code>.

Dibahas detail di '''Bab 9'''.

=== Shared libraries ===

Berada di '''sekitar tengah''' ruang alamat. Menampung code dan data untuk shared library seperti pustaka standar C dan pustaka matematika.

Inilah tempat fungsi <code>printf</code> yang dipanggil <code>hello</code> sebenarnya berada — bukan di dalam executable-nya sendiri.

CS:APP sendiri menyebut konsep shared library ini '''powerful tapi agak sulit'''. Mekanismenya dibahas di '''Bab 7''' (dynamic linking).

=== User stack ===

Berada di '''puncak ruang alamat user'''. Dipakai '''compiler untuk mengimplementasikan pemanggilan fungsi'''.

Seperti heap, stack juga memuai dan menyusut secara dinamis selama program berjalan:

* tiap kali kita '''memanggil''' fungsi → stack '''tumbuh'''
* tiap kali kita '''return''' dari fungsi → stack '''menyusut'''

Cara compiler memakai stack dibahas di '''Bab 3'''.

=== Kernel virtual memory ===

Region paling atas, disediakan untuk kernel. Aturannya tegas — program aplikasi '''tidak diizinkan''':

* membaca isi area ini
* menulis ke area ini
* memanggil langsung fungsi yang didefinisikan di kode kernel

Sebagai gantinya, aplikasi harus '''meminta kernel''' untuk melakukan operasi tersebut, yaitu lewat system call. Ini menyambung langsung ke pembahasan di [[Processes]].

== Cara kerjanya ==

Supaya virtual memory bisa bekerja, dibutuhkan '''interaksi yang rumit antara hardware dan software operating system''', termasuk '''penerjemahan alamat oleh hardware untuk setiap alamat yang dihasilkan processor'''.

Perhatikan kata '''setiap'''. Ini bukan operasi sesekali — tiap kali instruksi menyentuh memory, ada terjemahan alamat virtual ke alamat fisik yang terjadi di hardware.

Ide dasarnya:

# Simpan isi virtual memory sebuah process '''di disk'''.
# Gunakan '''main memory sebagai cache untuk disk''' itu.

{{Catatan|title=Model mental yang terbalik|Poin kedua ini biasanya yang paling mengejutkan. Kita terbiasa berpikir RAM sebagai tempat penyimpanan utama dan disk sebagai cadangan. Virtual memory membalik posisinya: disk adalah tempat data sebenarnya berada, dan RAM cuma lapisan cache yang cepat di depannya. Sudut pandang ini yang bikin konsep page fault jadi masuk akal.}}

Penjelasan lengkapnya, dan kenapa ini begitu penting untuk sistem modern, ada di '''Bab 9'''.

== Catatan untuk kerja systems ==

* '''"Code dimulai pada alamat tetap yang sama" sudah tidak sepenuhnya berlaku.''' Pernyataan itu benar untuk binary non-PIE. Linux modern mengompilasi binary sebagai PIE dan mengaktifkan '''ASLR''', sehingga alamat basis code, heap, stack, dan shared library diacak tiap kali process dijalankan — sebagai pertahanan terhadap eksploitasi. Cek dengan menjalankan <code>cat /proc/self/maps</code> dua kali dan bandingkan hasilnya. Untuk debugging bisa dimatikan sementara dengan <code>setarch -R</code>.
* '''Peta ini bisa dilihat langsung.''' <code>/proc/[pid]/maps</code> menampilkan seluruh region beserta permission dan file pendukungnya. Ini cara tercepat memverifikasi bahwa Figure 1.13 memang benar-benar ada, bukan sekadar model.
* '''Heap besar tidak selalu lewat heap.''' <code>malloc</code> di glibc memakai <code>brk</code> untuk alokasi kecil, tapi beralih ke <code>mmap</code> untuk alokasi di atas ambang tertentu (<code>M_MMAP_THRESHOLD</code>, default sekitar 128 KB). Jadi alokasi besar sebenarnya mendarat di region memory-mapped, bukan di run-time heap.
* '''Stack punya batas keras.''' Stack memang tumbuh otomatis, tapi hanya sampai <code>RLIMIT_STACK</code> (umumnya 8 MB). Di bawahnya ada ''guard page'' — menyentuhnya memicu SIGSEGV. Inilah yang terjadi pada rekursi tanpa henti.
* '''Alokasi tidak sama dengan memory fisik.''' Linux melakukan ''overcommit'': <code>malloc</code> yang sukses cuma berarti ruang alamat sudah dicadangkan, halaman fisiknya baru diberikan saat benar-benar disentuh (''demand paging''). Konsekuensinya, program bisa mati kena OOM killer di titik penulisan, bukan di titik alokasi.
* '''Terjemahan setiap alamat itu mahal, makanya ada TLB.''' Karena tiap akses memory butuh penerjemahan, hasil terjemahan di-cache di ''Translation Lookaside Buffer''. TLB miss adalah biaya nyata di workload dengan pola akses acak, dan itulah alasan ''huge pages'' bisa memberi percepatan besar di aplikasi seperti database dan HPC.

{{Tip|Kalau ingin melihat semua ini bekerja sekaligus: jalankan <code>perf stat -e dTLB-load-misses,page-faults ./program</code>. Dua angka itu adalah harga langsung dari abstraksi virtual memory.}}

== Istilah kunci ==

; Virtual memory
: Abstraksi yang memberi tiap process ilusi penggunaan eksklusif atas main memory.
; Virtual address space
: Tampilan memory yang seragam yang dilihat tiap process.
; Heap
: Area yang memuai dan menyusut dinamis saat run time akibat <code>malloc</code> dan <code>free</code>.
; User stack
: Area di puncak ruang alamat user, dipakai compiler untuk mengimplementasikan pemanggilan fungsi.
; Shared library
: Code dan data pustaka bersama seperti libc dan libm, dipetakan di sekitar tengah ruang alamat.
; Kernel virtual memory
: Region teratas yang disediakan untuk kernel; tidak boleh dibaca, ditulis, atau dipanggil langsung oleh aplikasi.
; ASLR
: Pengacakan alamat basis region saat process dijalankan, sebagai pertahanan keamanan.

== Lihat juga ==

* [[Process]]
* [[Threads]]
* [[OS Manages Hardware]]
* [[System Call]]
* [[CS:APP]]

Virtual Memory - Revision history

SanzSkuy at 04:38, 24 August 2026