heap sistemi - CSD İşletim Sistemi Projesi
advertisement
HEAP SİSTEMİ
Oğuz Karan
[V: 1]
Özet: Bu makalede heap sistemi hakkında bilgiler verilmiş ve çeşitli sistemlerde heap
sisteminin aşağı seviyeli çalışması anlatılmıştır. Ayrıca son bölümde CSD işletim
sisteminin heap sisteminde kullanılan yapılar ve sistem fonksiyonlarının aşağı seviyeli
çalışma biçimleri üzerinde durulmuştur.
1. GİRİŞ
Bir programın çalışma zamanı sırasında bellekte ardışıl(sürekli) olarak belli büyüklükte yer
tahsis etmesine ve istediğinde geri bırakmasına imkan sağlayan işlemlere dinamik bellek
işlemleri, tahsis etme işlemine ise dinamik bellek tahsisatı denir. Dinamik bellek tahsisatı hemen
hemen tüm büyük programların çalışma zamanı sırasında ihtiyaca göre kullanılmaktadır. Standart
C kütüphanesinde dinamik tahsisat için kullanılan fonksiyonlar mevcuttur. Bunun yanında
derleyicilerin de dinamik tahsisat işlemlerini gerçekleştiren kendi oluşturdukları çeşitli
fonksiyonlar olabilir. Her ne şekilde olursa olsun bu fonksiyonlar dinamik tahsisatlar için işletim
sistemine başvururlar. Yani bu fonksiyonlar kendi içlerinde işletim sisteminin kendi sistem
fonksiyonlarını kullanarak dinamik tahsisat işlemini gerçekleştirirler.
Dinamik bellek fonksiyonlarının tahsisat işlemini gerçekleştirdileri bellek bölgelerine heap
denir. İşletim sistemleri bir processi belleğe yüklediğinde, bu process için heap alanını çeşitli
biçimlerde oluştururlar. Heap oluşturulma işlemi sistemler arasında farklılık gösterebilir.
2. PROCESS’LERİN HEAP ALANLARI HAKKINDA GENEL BİLGİLER
2.1 Dos İşletim Sisteminde Processlerin Heap Alanları
DOS .com ve .exe dosyalarını belleğe yüklemek için o andaki tüm boş belleği tahsis eder.
Program yüklenirken ya da derleyicinin oluşturduğu başlangıç kodu tarafından yapılan bu
tahsisatlarda DOS’ un INT 21h, Function:48h,ve INT 21h, Funtion:49h kesmeleri kullanılır.
Standart C kütüphanesinin dinamik tahsisat işlemini gerçekleştiren malloc ve diğer fonksiyonlar
tahsis edilmiş bellek bölgelerini kendi içlerinde bir tabloda tutarlar. DOS zaten tüm boş alanı
tahsis ettiğinden tutulan bu tablo yaterlidir. DOS tek işlemli(singleprocessing) bir işletim sistemi
olduğundan bir program bellekteyken diğer program bellekte olamaz.
2.2 Win32 Sistemlerinde Processlerin Heap Alanları
Win32 sistemlerinin heap yapısı bir processin birden çok heap’i olabilecek biçiminde
tasarlanmıştır. Yani tahsis edilebilecek olan tüm boş bölgeler tek bir heap biçiminde değil birden
çok heap oluşturulabilecek biçimde organize edilmiştir. Ayrıca Win32 sistemlerinde bir process
CreateProcess API fonksiyonu ile yaratıldığında processin varsayılan (default) bir heap alanı
vardır. Yaratılan heap bölgeleri işletim sistemi tarafından bir bağlı listede tutulmaktadır. Her bir
heap içerisinde boş bölgeler dört farklı bağlı listede tutulur. Bu bağlı listelerin herbiri farklı
1
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
uzunlukta boş bölgeleri tutar. Böylece yapılacak tahsisat uzunluğuna göre uygun bağlı liste
bulunarak tahsisat gerçekleştirilebilir. Bu teknik ile bellek bölünmesi en aza indirilmiştir. Win32
sistemlerinin heap sistemi için bir diğer özelliği heap bölgesinin otomatik olarak
büyüyebilmesidir. Bu işlem heap bölgesi yaratılırken belirlenebilmektedir. Heap bölgesinin
büyütülebilmesi için oluşturulan yeni alanlara altheap (subheap) denmektedir.
Buna göre bir processin heap durumu aşağıdaki gibidir.
Heap alanı
Heap alanı
Alt heap
Processin varsayılan heap’i
Alt heap
Processin default heap’ i eğer derleyicinin seçeneklerinden ayarlanmamışsa 1MB ile sınırlıdır.
Win32 sistemlerinde bir heap bölgesi başlık kısmı ile başlamaktadır. Bu başlık kısmında heap
alanını uzunluğu, boş alanların tutulacağı veri yapısı türünden dizi, kritik kod nesnesi ve diğer
değişkenler gibi heap alanına ilişkin çeşitli kritik bilgiler bulunmaktadır. Tabii buradaki
elamanların bir kısmı kontrol amaçlı olup yalnızca debug versiyonunda kullanılacak biçimde
organize edilmiştir. Başlık kısmından hemen sonra heap blokları gelmektedir. Bu heap blokları da
debug versiyonunda farklılık göstermektedir. Bu durumda heap alanının görünümü aşağıdaki gibi
olur.
Heap Alanının
Başlık Kısmı
Heap Bölgesi
2
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
2.2.1. Win32 Sistemlerinde Heap Alanının Başlık Kısmı
Win32 sistemlerinde yeni bir heap alanı HeapCreate API fonksiyonu ile yaratılmaktadır. Ayrıca
process’in varsayılan heap’i de bulunmaktadır. Process’in ihtiyacı olan dinamik tahsisatlar
HeapCreate veya GetProcessHeap fonksiyonlarından elde edilen handle değerleri kullanılarak
işletim sisteminin tahsisat fonksiyonları ile yapılmaktadır. Heap handle değeri heap alanının
başlık kısmını gösteren adrestir. Heap alanının başlık kısmına ilişkin yapının elemanları debug
versiyonunda farklılık gösterebilir. Ancak genel olarak biçimi aynıdır.
DWORD dwSize: Heap üzerindeki tahsisat yapılacak bölgenin uzunluğudur. Process’in default
heap’ i için bu uzunluk 1MB’dir. Bu eleman tüm versiyonlarda bulunmaktadır.
DWORD nextBlock: İşletim sistemi heap bölgesi otomatik büyüyebilecek biçimde yaratılmışsa
(yani HeapCreate fonksiyonunun son parametresi 0 (sıfır) olarak girilmişse) yaratılan alt heapleri
bir bağlı listede tutar. Bu bağlı listenin bir sonraki elemanı bu değişkende saklanmaktadır. Bu
eleman tüm versiyonlarda bulunmaktadır.
FREE_LIST_HEADER_RETAIL/FREE_LIST_HEADER_DEBUG freeListArray[4]: Bu
dizi boş bağlı listeleri belirtir. Bu dizi elemanları boyutu 20h’ den küçük, 80h’ den küçük, 200h’
den küçük ve FFFFFFFFh‘den küçük blokların listesini ifade etmektedir. Buna göre tahsis
edilmek istenen boyuta göre uygun bağlı liste bulunarak arama yapılır.
FREE_LIST_HEADER_DEBUG yapısı debug versiyonu için kullanılmaktadır.
PVOID nextHeap: Bu eleman processin yaratılan diğer heap alanını göstermektedir. Tüm
versiyonlarda kullanılmaktadır.
HCRITICAL_SECTION hCriticalSection: Heap’ e erişimde kernel tarafından oluşturulan ve
heap fonksiyonlarının senkronizasyon amaçlı kullandıkları kritik bölgenin hendle değeridir. Tüm
versiyonlarda kullanılmaktadır.
CRITICAL_SECTION criticalSection: Heap alanı için senkronizasyon amaçlı
kullanılmaktadır. Kritik koda girildiğinde kernel EnterCriticalSection fonksiyonu ile bu elemanı
kullanarak senkronizasyonu sağlamaktadır. Senkronizasyon istenip istenmeyeceği heap
yaratılırken ya da heap üzerinde tahsisat durumunda belirlenebilmektedir. Bu eleman tüm
versiyonlarda kullanılmaktadır.
DWORD unknown1[14]: Bu elemanın ne olduğu bilinmemektedir. Tüm versiyonlarda
kullanılmaktadır.
DWORD creatingEIP: Heap yaratılıken heap i oluşturan HPInit kernel fonksiyonun EIP
yazmacının değerini tutmaktadır. Sadece debug versiyonunda kullanılmaktadır.
DWORD checksum: Heap’ in durumunu kontrol için kullanılır. dwSize elamanını XOR lanmış
değeri bulunur. Sadece debug versiyonunda kullanılmaktadır.
WORD creatingthreadnumber: Heap’ i yaratan threadin numarasını tutmaktadır. Sadece debug
versiyonunda kullanılmaktadır.
WORD unknown2: Bu elemanın da ne olduğu bilinmemektedir. Sadece debug versiyonunda
kullanılmaktadır.
BYTE flags: Heap alanı HeapCreate fonksiyonu ile yaratılırken heap’in durumunu belirleyen bit
bit anlamlı değerleri tutar. Tüm versiyonlarda kullanılmaktadır.
BYTE unknown3: Bu elemanın da ne olduğu tam olarak bilinmemektedir. Tüm versiyonlarda
kullanılmaktadır.
WORD signature: Bu eleman heap’in hangi heap olduğunu belirlemekte kullanılmaktadır. Tüm
versiyonlarda bulunur.
3
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
2.2.2. Win32 Sistemlerinde Heap Bölgesi
Heap yaratıldığında başlık kısmından hemen sonraki bölüm olan heap bölgesi dinamik
tahsisatların yapıldığı bölgedir. Bu bölgede tahsis edilmiş bloklar ve boş bloklar bulunmaktadır.
Bilindiği gibi boş bloklar 4 farklı bağlı liste ile tutulmaktadır.
2.2.2.1. Tahsis edilmiş(In-Use) Bloklara İlişkin Yapının Elemanları
Tahsis edilmiş bloklara ilişkin yapının elemanları debug versiyonunda farklı olabilmektedir.
DWORD size: Tahsis edilen bloğun uzunluğunu gösteren elemandır. Tüm versiyonlarda bulunur.
DWORD allocating EIP: Bloğun tahsis edildiği yani HeapAlloc veya HeapRealloc
fonksiyonlarının çağrıldığı kodun offset değerini (program adresini) tutar. Sadece debug
versiyonunda bulunur.
WORD threadnumber: Alanı tahsis eden threadin numarasını tutmaktadır. Sadece Debug
versiyonunda kullanılır.
WORD signature: Bloğun tahsis edilmiş olup olmadığını gösterir. Tahsis edilmiş bloklar için
0x4842 özel değeri kullanılır. Sadece debug versiyonunda bulunur.
DWORD checksum: Diğer elemanların checksum değerini tutar. Yapıda bir bozulma olup
olmadığının kontrolü için yalnızca debug versiyonunda bulunur.
2.2.2.2. Boş (free) Bloklara İlişkin Yapının Elemanları
Boş bloklara ilişkin yapının elemanları da debug versiyonunda farklı elemanlar içermektedir.
DWORD size: Boş bloğun uzunluğunu gösteren elemandır. Tüm versiyonlarda kullanılmaktadır.
DWORD prev: Bir önceki boş bloğu göstermektedir. Tüm versiyonlarda kullanılmaktadır.
WORD threadnumber: Bu elaman boş bloklar için 0xFEFE özel değerini alır. Sadece debug
versiyonunda bulunmaktadır.
WORD signature: Bloğun boş olup olmadığını göstermektedir. Boş bloklar için 0x4846 özel
değeri kullanılmaktadır. Sadece debug versiyonunda kullanılmaktadır.
DWORD next: Bir sonraki boş bloğu göstermektedir. Tüm versiyonlarda kullanılmaktadır.
DWORD checksum: Yapıdaki diğer elemanların checksum değerini tutar. Yapıda bir bozulma
olup olmadığının kontrolü için yalnızca debug versiyonunda bulunur.
2.3 UNIX/LINUX SİSTEMLERİNDE PROCESSLERİN HEAP ALANLARI
UNIX/LINUX sistemlerinin genelinde bir process belleğe yüklendiğinde ilgili processin bellek
alanı aşağıdaki gibidir.
.text
.data
.bss
HEAP
.stack
STACK
4
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
Görüldüğü gibi heap için .stack ile .bss arasında belirli bir bölge ayrılmaktadır. Tahsisat işlemleri
tahsisat yapan fonksiyonlar tarafından bu bölgede gerçekleştirilir. Tahsisat yapan fonksiyonlar
kendi içlerinde sistem fonksiyonu olan sbrk fonksiyonunu çağırırlar. UNIX/LINUX sistemlerinde
de boş olan bloklar bir bağlı listede tutulur. Boş blokların herbirinde bloğun uzunluğu ve bir
sonraki bloğun adresi tutulur. Bağlı listenin son elemanı olan blok en baştaki bloğu gösterir.
Böylece boş bloklar döngüsel bir bağlı liste ile tutulmuş olur. Buna göre UNIX/LINUX
sistemlerinde heap aşağıdaki gibi bir görünümdedir.
HEAP
Boş
Kullanımda
Boş
Kullanımda
Henüz
tahsisat
yapılmamış
Kullanımda
Boş
Henüz
tahsisat
yapılmamış
Boş
Yapılacak tahsisatlar için çeşitli algoritmalar kullanılmaktadır. Bunlardan biri first fit
algoritmasıdır. Bu algoritmaya göre tahsisat durumunda yeterince büyük ilk blok bulunduğunda
tahsisat yapılır. Diğer bir algoritma ise best fit algoritmasıdır. Bu algoritmaya göre tahsisat için
gereken alanın en uygunu aranır. Bulunan blok istenen uzunluktaysa bu blok bağlı listeden
çıkartılır. Bulunan blok istenen uzunluktan büyükse istenen uzunluk kadarı alınır. Geri kalan
kısım bağlı listeye eklenir. Eğer herhangi bir alan bulunamıyorsa henüz tahsisat yapılmamış
alanlardan tahsisat işlemi gerçekleştirilir.
5
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
3. CSD İŞLETİM SİSTEMİNİN HEAP YAPISI
CSD işletim sisteminin heap yapısı birden çok heap oluşturulabilecek biçimde tasarlanmıştır. Bu
sisteme göre bir process bir heap yarattığında bir sistem fonksiyonu yardımıyla bir handle alanı
ve bu handle alanına ilişkin bir heap alanı tahsis edilecektir ve fonksiyon heap alanının adresi ile
geri dönecektir. Bu durumda bir heap içerisinde tahsisat işlemi tahsisat yapan sistem
fonksiyonuna heap alanının adresi geçirilerek yapılacaktır.
CSD işletim sisteminde bir process için yaratılan heap alanları sistem tarafından bir bağlı listede
tutulacaktır. Her bir heap alanı içerisinde boş bölgeler boyutlarına göre 4 farklı bağlı listede
tutulacaktır. Bu durum bellek bölünmesini azaltması ve istenen alanın daha hızlı bir biçimde
tahsis edilebilmesi için tasarlanmıştır. Ayrıca her bir processin yaratıldığında varsayılan heap
denilen bir heap’ i de bulunacaktır. Bu heap alanı, process’i yaratan sistem fonksiyonu tarafından
yaratılacaktır. Bunun yanı sıra bir process için derleyicinin başlangıç kodu tarafından yaratılan ve
standart C fonksiyonlarının tahsisatları için gereken heap de bulunacaktır. Bu sistemde heap
otomatik olarak büyüyebilecek şekilde yaratılabilecektir. Bu şekilde yaratılıp yaratılmayacağı
heap yaratan sistem fonksiyonunda belirlenecektir. Bu şekilde yaratılmış olan heaplerde
başlangıçta belirlenmiş olan bölgenin büyütülmesi için yaratılan ek alanlara altheap (subheap)
denilmektedir. Altheap uzunluğu istenen bellek boyutundan daha büyük tahsis edilecektir. Tahsis
edilen altheap’ lerde kendi içlerinde bağlı listede tutulacaktır. Bu durumda sistem fonksiyonu
tarafından yaratılan heap alanı aşağıdaki gibi olacaktır.
Heap Header
Heap bölgesi
Görüldüğü gibi CSD işletim sisteminde heap alanı iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm
heap alanına ilişkin çeşitli kritik bilgileri tutan başlık kısmı, ikinci bölüm ise tahsisat işlemlerinin
yapılacağı bölgedir. Heap alanının başlık kısmı tipik olarak bir yapı ile temsil edilmektedir. Boş
bloklar da kendi içerisinde iki bölgeye ayrılmaktadır.
3.1 CSD İŞLETİM SİSTEMİNDE BİR PROCESS’ İN HEAP ORGANİZASYONUNDA
KULLANILAN YAPILAR
CSD işletim sisteminde bir processin heap organizasyonunda kullanılan bloklar çeşitli yapılarla
ilişkilendirilmiştir. Bu yapılar işletim sistemi geliştirilirken heap.h dosyası içerisinde
6
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
bildirilmişlerdir. Bu dosya heap fonksiyonları yazılırken heap.c dosyasında include edilerek
kullanılacaktır.
3.1.1 tagFREE_NODE YAPISI
Bu yapı boş blokları temsil eden yapıdır. Aşağıdaki gibi bildirilmiştir.
typedef tagFREE_NODE {
DWORD dwSize;
#ifdef _DEBUG
DWORD dwSignature;
DWORD dwCheckSum;
#endif
DLIST_NODE dlink;
} FREE_NODE, *PFREE_NODE;
DWORD dwSize: Bu eleman boş bloğun uzunluğunu tutar.
DWORD dwSignature: Bloğun boş blok olup olmadığını gösterir. Sadece debug versiyonu için
kullanılan bu eleman 0x4142 özel değeri için bloğun boş blok olduğunu gösterir. Bu özel değer
HEAP_FREE_NODE_SIGNATURE sembolik sabiti olarak debug versiyonu için tanımlanmıştır.
DWORD dwCheckSum: Bu eleman yapının önceki elemanlarının negatif checksum değerini
tutar. Kontrol amaçlı olarak debug versiyonunda kullanılmaktadır.
DLIST_NODE dLink: Boş alanların tutulduğu bağlı listede bir önceki ve sonraki elemanı
gösterir. Bu eleman ile boş blok bağlı listenin elemanı olur.
3.1.2 tagALLOCATED_BLOCK YAPISI
Bu yapı tahsis edilmiş blokları temsil eden yapıdır. Aşağıdaki gibi bildirilmiştir.
typedef struct tagALLOCATED_BLOCK {
DWORD dwSize;
#ifdef _DEBUG
WORD dwSignature;
DWORD dwChecksum;
#endif
} ALLOCATED_BLOCK, *PALLOCATED_BLOCK;
DWORD dwSize: Tahsis edilmiş bloğun uzunluğunu tutar.
WORD dwSignature: Bloğun tahsis edilmiş blok olup olmadığını gösterir. 0x4143 özel değeri
için
blok
boş
bloktur.
Bu
değer
debug
versiyonu
için
HEAP_ALLOCATED_BLOCK_SIGNATURE sembolik sabiti olarak tanımlanmıştır. dwSignature
elemanı sadece debug versiyonunda kullanılmaktadır.
DWORD dwChecksum: Yapının önceki elemanlarının negatif checksum değerini tutar. Sadece
debug versiyonunda kullanılmaktadır.
7
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
3.1.3 FREE_NODE_HEADER
YAPISI
Boş blokların tutulduğu bağlı listelerin herbiri için başlangıç kısmını temsil eden yapıdır.
Aşağıdaki gibi bildirilmiştir.
typedef struct tagFREE_NODE_HEADER {
DWORD dwMaxSize;
DLIST_HEADER dlistFreeNode;
} FREE_NODE_HEADER, *PFREE_NODE_HEADER;
DWORD dwMaxSize: Bağlı listenin hangi bağlı liste olduğunu belirtir. Bu elaman 0x20, 0x80,
0x200 ve 0xFFFFFFFF değerlerinden birisi olabilir. Aranan boş bloğun uzunluğuna göre bu
elemana bakılarak hangi bağlı listede aranacağı belirlenir.
DLIST_HEADER dlistFreeNode: İlgili bağlı listenin ilk ve son elemanını gösteren yapıdır.
3.1.4 SUBHEAP YAPISI
Bu yapı alt heap’i temsil eden yapıdır. Aşağıdaki gibi bildirilmiştir.
typedef struct tagSUBHEAP {
DWORD dwSize;
FREE_NODE_HEADER freelist[4];
DLIST_NODE dlink;
} SUBHEAP, *PSUBHEAP;
DWORD dwSize: Tahsis edilen altheap’in uzunluğunu tutar. Subheap’in uzunluğu istenen
uzunluktan 2MB fazla tahsis edilir.
FREE_NODE_HEADER freelist[4]: Altheap’ e ilişkin boş blokları tutan elemandır. Burada
tutulan bağlı listeler sırasıyla 0x20, 0x80, 0x200 ve 0xFFFFFFFF uzunluktan küçük boş bölgeleri
tutmaktadır. Yani tahsis edilmek istenen uzunluğa uygun bağlı liste bulunarak tahsisat işlemi
gerçekleştirilecektir.
DLIST_NODE dlink: Altheaplerin tutulduğu bağlı listede bir sonraki ve bir önceki elemanı
gösterir.
3.1.5 HEAP YAPISI
Bu yapı heap alanının başlık kısmını temsil eden yapıdır. Aşağıdaki gibi bildirilmiştir.
typedef struct tagHEAP {
DWORD size;
FREE_NODE_HEADER freeList[4];
DLIST_HEADER dlistSubHeap;
WORD wSignature;
DWORD dwHeapFlags;
#ifdef _DEBUG
DWORD dwChecksum;
#endif
DLIST_NODE dlink;
} HEAP, *PHEAP, *HHEAP
8
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
DWORD dwSize: Bu eleman heap bölgesinin uzunluğunu tutar.
FREE_NODE_HEADER freeList[4]: Boş bölgelerin tutulduğu bağlı listeleri temsil eden
elemandır. Burada tutulan bağlı listeler sırasıyla 0x20, 0x80, 0x200 ve 0xFFFFFFFF uzunluktan
küçük boş bölgeleri tutmaktadır. Yani tahsis edilmek istenen uzunluğa uygun bağlı liste
bulunarak tahsisat işlemi gerçekleştirilecektir.
DLIST_HEADER dlistSubHeap: Heap’ e ait alt heaplerin tutulduğu bağlı listenin ilk ve son
elemanını gösteren başlangıç elemanıdır.
WORD wSignature: Bloğun heap’e ilişkin olup olmadığını gösterir. 0x41441 özel değeri için
bloğun heap’ e ilişkin olduğunu gösterir. Bu özel değer HEAP_HEADER_SIGNATURE sembolik
sabiti olarak tanımlanmıştır.
DWORD dwHeapFlags: Heap’e ilişkin ek özelliklerin tutulduğu elemandır. Heap’ i yaratan
CreateHeap sistem fonksiyonunun ikinci parametresinde belirtilen değerle doldurulur.
DWORD dwChecksum: Yapının önceki elemanlarının negatif checksum değerini tutar. Sadece
debug versiyonunda kullanılmaktadır.
DLIST_NODE dLink: Heaplerin tutulduğu bağlı listede bir sonraki ve bir önceki elemanı
gösterir.
3.2 CSD İŞLETİM SİSTEMİNİN HEAP SİSTEMİNDE KULLANILAN API(SİSTEM)
FONKSİYONLARI
CSD işletim sisteminde program geliştirme düzeyinde bir process için heap oluşturulup işlemlerin
yapılabilmesi için bir grup API (Sistem) fonksiyonu kullanılacaktır. Programcı heap oluşturmak
için ilk önce heap tahsis eden CreatHeap API fonksiyonunu çağıracak ve bu fonksiyondan elde
edilen handle değeri ile tahsisat işlemlerini gerçekleştiren diğer sistem fonksiyonlarını
kullanacaktır. Tahsis edilen heap’i yine handle değerinden hareketle HeapDestroy sistem
fonksiyonu ile geri bırakacaktır.
3.2.1 CreateHeap FONKSİYONU
Bu fonksiyon belirlenen uzunlukta heap yaratır. Fonksiyonun prototipi aşağıdaki gibidir.
HHEAP CreateHeap(DWORD dwSize, DWORD dwFlags);
Fonksiyonun birinci parametresi yaratılacak heap’ in uzunluğudur. Bu parametre 0 (sıfır) olarak
girilirse heap otomatik olarak büyüyebilecek biçimde yaratılır. Otomatik olarak büyüyecek heap
için ilk yaratıldığındaki varsayılan uzunluk 2MB olarak belirlenmiştir. Bu değer
HEAP_DEFAULT_SIZE sembolik sabiti olarak tanımlanmıştır. Fonksiyonun ikinci parametresi
heap’ e ilişkin ek özelliklerin belirlenmesinde kullanılır. Bir takım sembolik sabitler OR’ lanarak
fonksiyona geçirilir. Fonksiyonun geri dönüş değeri yaratılan heap’in handle değeridir. Bu değer
heap içerisinde tahsisat yapan ve heap’ i geri bırakan fonksiyonlarda kullanılır.
Fonksiyon kendi içerisinde HEAP yapısı ve bu yapının dwSize elemanının toplamı kadar alan
tahsis ederek bu alanın başlangıç adresiyle döner. Ayrıca bu heap yapısını processin tüm heap
lerinin tutulduğu bağlı listeye ekler. Şüphesiz bu tahsisatlar CreateHeap fonksiyonu içerisinde
çekirdek düzeyinde sayfalama işlemini gerçekleştiren sistem fonksiyonları çağrılarak yapılır.
9
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
3.2.2 AllocMem FONKSİYONU
Bu fonksiyon handle değeri ile belirlenen heap içerisinde istenilen uzunlukta tahsisat yapmak için
kullanılır. Fonksiyonun prototipi aşağıdaki gibidir.
PVOID AllocMem(HHEAP hHeap, DWORD dwSize, DWORD dwFlags);
Fonksiyonun birinci parametresi içerisinde tahsisat yapılacak heap’ in handle değeridir. Bu değer
CreateHeap fonksiyonuyla elde edilen handle değeridir. Fonksiyonun ikinci parametresi
yapılacak tahsisatın byte uzunluğudur. Fonksiyonun üçüncü parametresi tahsisat yapılan bölgeye
ilişkin ek özelliklerin belirlenmesinde kullanılır. Fonksiyon eğer tahsisat yapılabilmişse tahsis
edilen bölgenin başlangıç adresine, başarısızsa NULL değerine geri döner.
Fonksiyon boş alanları tutan bağlı listelerden ikinci parametresiyle belirtilen uzunluğa uygun
olanını bularak tahsisat işlemini bu bağlı listeden gerçekleştirir. Bulduğu elemanı bu bağlı
listeden çıkartarak ALLOCATED_BLOCK yapısı ile ilişkilendirir. Bu yapının ilk elemanına
bloğun uzunluğunu yerleştirir ve bu elemandan sonraki adresi fonksiyonun geri dönüş değeri
olarak verir. Bunun sebebi tahsis edilen alanı geri bırakmakta kullanılan fonksiyonun bu adresten
bir geriye giderek uzunluğu belirleyebilmesini sağlamaktır. Şüphesiz yukarıdaki işlemlerde
herhangi bir başarısızlık durumunda fonksiyon NULL değeri ile döner.
3.2.3 ReallocMem FONKSİYONU
Bu fonksiyon daha önce AllocMem veya ReallocMem fonksiyonuyla tahsis edilmiş olan alanın
büyütülmesi ya da küçültülmesi için kullanılır. Fonksiyonun prototipi aşağıdaki gibidir.
PVOID ReallocMem(HHEAP hHeap, PVOID pBlock, DWORD dwSize, DWORD dwFlags);
Fonksiyonun birinci parametresi içerisinde tahsisat yapılacak heap’ in handle değeridir. İkinci
parametresi daha önce tahsis edilmiş alanın başlangıç adresidir. Bu adres daha önce AllocMem
veya ReallocMem fonksiyonundan elde edilen adrestir. Üçüncü parametre yeni uzunluk değeridir.
Fonksiyonun son parametresi tahsisat yapılan bölgeye ilişkin ek özellikleri belirlemekte
kullanılır.
Fonksiyon eğer büyütme işlemi yapacaksa pBlock parametresiyle belirtilen adresi büyütmeye
çalışır. Büyütülebilecek ardışıl alan bulamazsa yeni uzunluk kadar bölgeyi boş bloklar arasından
AllocMem fonksiyonunda kullanılan algoritma ile bularak yeni alanı tahsis eder ve geri dönüş
değeri olarak verir. Tabi bu durumda eski alanı geri bırakarak uygun bağlı listeye ekler.
Fonksiyon eğer ardışıl alanı bulursa aynı adresle geri döner. Küçültme işlemi yapılacaksa aynı
alandan istenen kısım kadar alınır. Geri kalan bölge boş alan olarak uygun bağlı listeye eklenir.
3.2.4 FreeMem FONKSİYONU
Bu fonksiyon AllocMem yada ReallocMem ile tahsis edilmiş alanları geri bırakır. Fonksiyonun
prototipi aşağıdaki gibidir.
BOOL FreeMem(HHEAP hHeap, PVOID pBlock);
10
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
Fonksiyonun birinci parametresi heap’ in handle değeridir. İkinci parametresi AllocMem veya
ReallacMem fonksiyonları tarafından tahsis edilmiş alanın başlangıç adresidir. Fonksiyonun geri
dönüş değeri geri bırakma işleminin başarıyla gerçekleştirilip gerçekleştirilmediğini belirtir. Geri
bırakma işlemi başarılıysa TRUE, başarısızsa FALSE değerine geri döner.
Fonksiyon ikinci parametresiyle belirtilen alanı boş bölgeleri tutan bağlı listelerden uygun olana
ekler.
3.2.5 HeapDestroy FONKSİYONU
Bu fonksiyon CreateHeap fonksiyonuyla oluşturulmuş heap’ i geri bırakmak için kullanılır.
Fonksiyonun prototipi aşağıdaki gibidir.
BOOL HeapDestroy(HHEAP hHeap);
Fonksiyonun birinci parametresi CreateHeap fonksiyonu ile oluşturulan heap alanının handle
değeridir. Geri dönüş değeri geri bırakma işlemi başarılıysa TRUE, başarısızsa FALSE değeridir.
Fonksiyon birinci parametresinde verilen handle değerine ilişkin heap’ i process’ in tüm
heaplerinin tutulduğu bağlı listeden çıkartır. Böylece heap geri bırakılmış olur.
Kaynaklar
1. Windows 95 System Programming Secrets, Matt Pietrek, IDG Books, 1995
2. The C Programming Language(Second Edition), Brian W.Kernighan, Dennis M.Ritchie,
Prentice-Hall Inc, 1988
3. Mmurtl V1.0 (Writing Your Own 32 bit Operating System), Burgess Richard A., Sensory
Publishing Inc-2002
4. Programming Applications For Microsoft Windows(Fourth Edition), Jeffrey Richter,
Mirosoft Press, 1999
5. Win32 Sistem Programlama Ders Notları, Kaan Aslan, C ve Sistem Programcıları
Derneği, 2000
6. Windows 2000 System Programming Black Book, Al Williams, CORIOLIS, 2000
7. Advanced Programming In The Unix Environment, W. Richard Stevens, AddisonWesley , 1999
8. UNIX/LINUX Sistem Programlama Ders Notları, Kaan Aslan, C ve Sistem Programcıları
Derneği, 2002
9. A’ dan Z’ ye C Klavuzu(5.Baskı), Kaan Aslan, Pusula Yayınevi, 2001
11
C ve Sistem Programcıları Derneği - CSD İşletim Sistemi Geliştirme Projesi
