Page Frame의 Allocation(할당)
: 각 Process에 얼마만큼의 Page Frame을 할당할 것인지의 문제
- 메모리 참조 명령어 수행시 명령어, 데이터 등 여러 페이지를 동시에 참조하므로 명령어 수행을 위해 최소한 할당되어야 하는 frame 의 수가 있다. (page fault 를 줄이기 위해)
Allocation Scheme
Equal allocation : 모든 프로세스에 똑같은 갯수 할당
Proportional allocation : 프로세스 크기에 비례하여 할당
Priority allocation : 프로세스의 priority에 따라 다르게 할당
Global replacement 와 Local replacement 의 차이
Global replacement
Replace시 다른 process에 할당된 page frame을 빼앗아 올 수 있다
FIFO, LRU, LFU 등의 알고리즘을 global replacement로 사용하는 경우
Working set, PFF 알고리즘 사용
Local replacement
자신에게 할당된 frame 내에서만 replacement
FIFO, LRU, LFU 등의 알고리즘을 local(process) 별로 운영시
Global replacement 에서의 문제
Thrashing
메모리에 올라와 있는 프로그램이 늘어날 수록 CPU 이용량은 올라가지만,
메모리에 프로그램이 너무 많이 올라갈 경우 page frame 수 (메모리 할당 용량)가 너무 적어질 경우 page fault 가 매우 빈번하게 발생하게 되어 CPU utilization 은 낮아지고, 프로세스는 page의 페이지를 빼고 넣고를 (swap in/swap out) 반복하게 되어 실제 CPU는 놀게 되는 현상
Thrashing 현상을 방지하기 위한 방법들
1. Working-set Model
- Locality에 기반하여 프로세스가 일정 시간 동안 원활하게 수행되기 위해 한꺼번에 메모리에 올라와 있어야 하는 page 들의 집합을 Working Set이라고 한다 (프로세스는 특정 시간 동안 일정 장소만을 집중적으로 참조, 이 장소들의 집합을 working set이라 함)
- Working set 모델에서는 process의 working set 전체가 메모리에 올라와 있어야 수행되고 그렇지 않을 경우 모든 frame을 반납한 후 swap out(suspend) : 묶음으로 넣거나 아예 넣지 않거나
- Thrashing을 방지하고 Muliprogramming degree를 결정한다
Working-set Algorithm
- Process들의 working set size의 합이 page frame의 수보다 큰 경우 일부 process를 swap out 시켜 남은 process의 working set을 우선적으로 충족시켜준다
- Working set을 다 할당하고도 page frame이 남는 경우 Swap out 되었던 프로세스에게 working set을 할당
Window size
Working size가 너무 작으면 locality set(필요한 페이지 묶음)을 모두 수용하지 못할 수 있다
Working size 동안 Working set에 속한 page는 메모리에 유지, 속하지 않는 것은 버린다
2. PFF(Page-Fault Frequency) Scheme
Page-fault rate의 상한값과 하한값을 두고,
Page fault rate 상한값을 넘으면 frame을 더 할당
Page fault rate 하한값 이하면 할당 frame 수를 줄인다
빈 frame이 없으면 일부 프로세스를 swap out
※ Page size의 결정
Page size가 작다면
필요한 정보만 메모리에 올라와 메모리 이용에 효율적(페이지 단위가 작으므로 작은 크기로 올릴 수 있음)인 장점 등이 있지만,
Disk seek (디스크 헤드 이동) 시간 증가
Page size를 감소시킬 경우
페이지 수 증가,
페이지 주소를 관리하는 페이지 테이블 크기 증가와 같은 단점이 있다.
위와 같은 이유로 Page 크기를 키우는게 최근 트렌드
※ 이화여대 반효경 교수님의 운영체제 강의 정리