9. Virtual Memory advantages and paging algorithm

 

Virtual Memory Advantage

1. Shared Memory ( window dll , linux so .. )

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Multiple Process 간의 communication의 방법으로 공유 메모리를 사용할 수 있는데, demand-paging 기법을 사용할 경우 다른 프로세스의 각각의 페이지가 같은 프레임을 가리키도록 하면 공유 메모리를 사용할 수 있다.

 

아래 그림을 보면 Process A의 Page1과 Process B의 Page7은 서로 같은 Memory를 가르키고 있어 공유가 가능하다.

dll in window 혹은 so in linux 이 방식으로 Physical Memory Frame을 같이 가리켜, Memory save

Shared Memory data

2. COW(Copy on Write)

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Fork System call을 통하여 Parent Process가 Child Process를 생성하는데, 같은 Memory를 1. Shared Memory와 같은 방식으로 사용하다가, Write를 하는 경우에 Memory를 Copy 하여 사용한다.

 

 

3. Memory Mapped File

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File System I/O

Open(), read(), write() system call을 사용하여 file 에 매번 접근될 때마다 system call을 해야 하고 디스크를 접근해야 한다. 

Memory Mapped File

File을 접근하는 것을 메모리 접근하듯이 페이지를 할당하여 할 수 있도록 하는 것이며, 메모리 접근 속도가 훨씬 더 빠르므로 효율적이라 할 수 있다.

1. access a file = read()
2. The file contents 는 disk 에서 kernel’s buffer cache
3. The data must be copied again into the process’s user-mode memory for access

https://w3.cs.jmu.edu/kirkpams/OpenCSF/Books/csf/html/MMap.html

https://stackoverflow.com/questions/26456195/why-is-reading-from-a-memory-mapped-file-so-fast

 

Virtual Memory 단점

 

Thrashing

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Virtual Memory를 사용하다 보면 메모리 공간을 크게 사용할 수 있어 효율적이지만, Degree를 계속 높이다보면 Page replacement하는데 Time이 많이 소요가 되어 Page change 하는데 너무 많은 시간이 걸리는 것을 의미

Memory를 늘리던지, Working set model 방식을 사용하면 된다.

 

Paging Algorithm

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1. FIFO

Fisrt In First Out

Queue와 동일하게 먼저 온 것부터 Page를 교체하여 준다.

 

2. LRU

Least recent used

가장 오래 되지 않은 Page를 Page-Out

 

3. LRU Approximation

LRU 알고리즘에 Hardware reference bit를 사용한다고 한다.

제일 빠르고 좋다고 한다.

 

4. Counting

Page가 Referenced 될 때 마다 갯수를 세어 관리

MFU / LFS가 존재한다.