La mémoire virtuelle permet à un système d’exécuter des applications plus volumineuses ou d’en exécuter davantage simultanément sans manquer de mémoire vive (RAM). Plus précisément, le système peut fonctionner comme si l’ensemble de ses ressources en RAM équivalait à la quantité de RAM physique plus la quantité de RAM virtuelle.
La mémoire virtuelle est une technologie importante pour les entreprises dont les applications stratégiques nécessitent beaucoup de ressources de l’unité centrale (CPU). Les périphériques de stockage haute capacité, comme les disques durs (HDD) et les disques SSD, permettent aux applications professionnelles d’offrir de bonnes performances. Ils permettent également aux entreprises de réaliser des économies, car utiliser un périphérique de stockage pour la mémoire virtuelle coûte moins cher que de disposer d’un processeur puissant. Dans ce guide, découvrez tout ce qu’il faut savoir sur la mémoire virtuelle et comment elle peut aider les équipes informatiques.
Guide de la mémoire virtuelle
- Fonctionnement de la mémoire virtuelle
- Avantages de l’utilisation de la mémoire virtuelle
- Inconvénients de l’utilisation de la mémoire virtuelle
- Mémoire virtuelle et mémoire physique
- Deux types de mémoire virtuelle
- Exemple d’utilisation de la mémoire virtuelle
- Gérer la mémoire virtuelle dans un système d’exploitation
- En résumé
- Fonctionnement de la mémoire virtuelle
- Avantages de l’utilisation de la mémoire virtuelle
- Inconvénients de l’utilisation de la mémoire virtuelle
- Mémoire virtuelle et mémoire physique
- Deux types de mémoire virtuelle
- Exemple d’utilisation de la mémoire virtuelle
- Gérer la mémoire virtuelle dans un système d’exploitation
- En résumé : l’importance de la mémoire virtuelle
Fonctionnement de la mémoire virtuelle
La mémoire virtuelle est une zone de l’espace de stockage de la mémoire secondaire d’un système informatique, sur un HDD ou un SSD, par exemple, qui fonctionne comme s’il s’agissait d’une partie de la RAM ou mémoire principale du système.
Idéalement, les données nécessaires à l’exécution des applications sont stockées dans la RAM, où le CPU peut y accéder rapidement. Mais lorsque le système exécute de grandes applications ou que de nombreuses applications fonctionnent simultanément, la RAM du système peut être entièrement occupée.
Il existe une solution à ce problème : les données stockées dans la RAM qui ne sont pas utilisées activement peuvent être déplacées temporairement vers la mémoire virtuelle, physiquement située sur un disque dur ou un autre périphérique de stockage. Cela libère de l’espace dans la RAM, qui peut alors accueillir les données auxquelles le système doit accéder immédiatement.
En échangeant les données entre la RAM et la mémoire virtuelle lorsqu’elles ne sont pas nécessaires, puis de la mémoire virtuelle vers la RAM lorsqu’elles le deviennent, un système peut continuer à fonctionner correctement avec beaucoup moins de RAM physique que ce qui serait normalement requis.
Découvrez la différence entre mémoire et stockage.
Avantages de l’utilisation de la mémoire virtuelle
La mémoire virtuelle présente plusieurs avantages pour les systèmes informatiques :
- Davantage d’applications peuvent s’exécuter simultanément sur un même système
- Des applications plus volumineuses peuvent fonctionner sur des systèmes qui ne disposent pas à eux seuls de suffisamment de RAM physique pour les exécuter
- Augmenter la mémoire grâce à la mémoire virtuelle coûte moins cher que d’acheter davantage de RAM
- Elle augmente la mémoire d’un système qui dispose déjà de la quantité maximale de RAM prise en charge par son matériel et son système d’exploitation.
Inconvénients de l’utilisation de la mémoire virtuelle
La mémoire virtuelle présente également quelques inconvénients :
- Elle n’offre pas les mêmes performances que la RAM
- Elle peut nuire aux performances globales d’un système et provoquer des ralentissements
- Elle occupe de l’espace de stockage qui pourrait autrement être utilisé pour conserver des données à long terme
Mémoire virtuelle et mémoire physique
La mémoire virtuelle est une forme de mémoire logique. Les ordinateurs lisent la mémoire logique comme une mémoire principale, mais celle-ci se trouve sur un lecteur local et n’est pas directement accessible par le CPU. L’ordinateur lit l’adresse de la mémoire logique comme si elle se trouvait également sur la carte mère. Toutefois, puisqu’elle ne se trouve pas réellement sur la carte mère, la récupération de ces données peut prendre plus de temps que celle des données provenant de la mémoire volatile.
En comparaison, la mémoire physique, c’est-à-dire l’espace spécifiquement consacré à la RAM sur la carte mère de l’ordinateur, est volatile. Ce stockage n’existe que lorsque l’ordinateur est sous tension et disparaît lorsqu’il est éteint.
Deux types de mémoire virtuelle
Les systèmes de gestion de la mémoire utilisent deux méthodes de mémoire virtuelle pour améliorer les performances des applications.
Pagination
Dans un système qui utilise la pagination, la RAM est divisée en un certain nombre de blocs appelés pages, généralement de 4 Ko. Les processus reçoivent ensuite juste assez de pages pour répondre à leurs besoins en mémoire. Une petite quantité de mémoire est donc toujours gaspillée, sauf dans le cas inhabituel où un processus nécessite exactement un nombre entier de pages.
Dans le cadre du fonctionnement normal, les pages sont échangées entre la RAM et un fichier d’échange, qui représente la mémoire virtuelle.
Segmentation
La segmentation est une autre approche de la gestion de la mémoire : au lieu d’utiliser des pages de taille fixe, le système de gestion de la mémoire attribue aux processus des segments de longueur variable afin de répondre exactement à leurs besoins. Contrairement à un système paginé, aucun espace mémoire n’est gaspillé dans un segment.
La segmentation permet également de diviser les applications en espaces d’adressage logiquement indépendants, ce qui peut les rendre plus faciles à partager et plus sécurisés.
L’un des inconvénients de la segmentation est que, puisque chaque segment a une longueur différente, elle peut entraîner une fragmentation de la mémoire. À mesure que les segments sont continuellement alloués et désalloués, de petits blocs de mémoire se dispersent dans l’espace mémoire. Ils sont trop petits pour être utiles.
À mesure que ces petits blocs s’accumulent, il devient possible d’allouer de moins en moins de segments d’une taille utile. Le système d’exploitation peine à suivre tous ces segments, et chaque processus doit utiliser plusieurs segments. Cette situation est inefficace et peut réduire les performances globales des applications.
En savoir plus sur la pagination et la segmentation.
Exemple d’utilisation de la mémoire virtuelle
Un responsable informatique utilise un ordinateur portable Apple fonctionnant sous macOS. Toutes ses applications professionnelles habituelles, comme Gmail et Slack, sont actives. Il utilise également Atera, un logiciel populaire de supervision et de gestion à distance. Cette plateforme permet aux responsables informatiques de surveiller tous les appareils de l’entreprise ainsi que les statistiques d’utilisation des employés. Ce programme utilise davantage de mémoire que la RAM de l’ordinateur portable ne peut en gérer simultanément. Pour compenser le manque de mémoire, l’unité de gestion de la mémoire de l’ordinateur déplace les données de la mémoire virtuelle vers le CPU.
Si les performances de la mémoire virtuelle de l’ordinateur du responsable informatique diminuent, remplacer le format de mémoire secondaire, un disque dur, par un disque SSD peut accélérer les performances. Les SSD utilisent de la mémoire flash et, globalement, lisent les données plus rapidement que les disques durs.
Gérer la mémoire virtuelle dans un système d’exploitation
Sous Windows, après avoir ouvert le menu Démarrer puis les paramètres, saisissez « performances » dans la barre de recherche. Choisissez « Ajuster l’apparence et les performances de Windows ». Sélectionnez l’onglet Avancé dans la fenêtre qui s’affiche. Dans la section Mémoire virtuelle, sélectionnez Modifier. Saisissez les tailles souhaitées dans les champs Taille initiale et Taille maximale ; les deux valeurs sont exprimées en mégaoctets.
Dans les systèmes d’exploitation Mac, le réglage de la mémoire virtuelle est un peu moins simple. Une solution pour améliorer les performances consiste à ajouter davantage d’espace de stockage à la RAM d’un ordinateur. Toutefois, cette opération est coûteuse. Installer un disque dur de plus grande capacité augmente la capacité de mémoire virtuelle. Les utilisateurs peuvent également réinitialiser les paramètres de la mémoire vive (PRAM) et de la mémoire vive non volatile (NVRAM).
En résumé : l’importance de la mémoire virtuelle
La mémoire virtuelle accroît les capacités des ordinateurs et des serveurs des entreprises en fournissant un espace supplémentaire au-delà de la capacité limitée du CPU. Bien que la mémoire virtuelle soit plus lente que la mémoire vive, elle est essentielle aux performances globales du système d’exploitation.
La mémoire virtuelle combinée à la mémoire physique permet aux ordinateurs de prendre en charge davantage d’applications et d’allouer des ressources de stockage améliorées. La mémoire virtuelle fournie par le stockage secondaire est utilisée par les entreprises pour équiper leurs ordinateurs afin qu’ils puissent gérer des volumes de données plus importants.
Pour en savoir plus sur la gestion de la mémoire dans les systèmes informatiques.