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Memory Management10

rmap (v2.5.27): pte chaining & page frame reclamation Introduction What is Reverse Mapping? 가상 메모리는 페이지 테이블을 사용해서 가상 주소를 물리 주소로 변환한다. 페이지 테이블은 프로세스별로 존재하며, 각각의 프로세스는 독립적인 가상 주소공간을 갖는다. MMU는 가상 주소를 물리 주소로(forward mapping) 변환하지만, 운영체제는 반대로 어떤 페이지 프레임이 어떤 프로세스의 가상 주소 공간에 매핑되어있는지(reverse mapping)를 알아야 하는 경우가 있다. 구체적으로 어떤 경우에 reverse mapping이 필요한가 하면 swapout/pageout, migration, compaction을 할때 해당 페이지프레임을 사용하고 있는 프로세스의 pte를 빠르게 찾거나 수정하기 위해 필요하다. 예전 (Linux.. 2022. 12. 26.
Page Frame Reclamation and Swapout (v2.4.22) Introduction 언젠가 swap, PFRA, rmap에 대해서도 글을 써야겠다고 생각하고 있었는데, 모두 복잡하다보니 어디서부터 시작할지가 항상 고민이었다. 결국 가장 문서화가 잘 되어있는 Understanding the Linux Virtual Memory Manager 에서 시작을 해보기로 했다. 따라서 이 글은 책에서 다루는 v2.4.22에 기반한다. References: Understanding the Linux Virtual Memory Manager 이 글은 Mel Gorman의 책과 많이 겹친다. 이 글과 같이 읽으면 좋을 것 같다. 이 글에서는 swap 자체의 동작 방식에 관한 내용은 다루지 않는다. Page Frame Reclamation Ch 10. Page Frame Recla.. 2022. 12. 24.
compound page 정리 struct page 메모 struct page에 대한 간단한 노트 참고로 64비트 리눅스는 LP64를 사용한다. 이 글에서 자료형의 크기는 LP64에 따라서 서술되었다. Introuction struct page는 페이지 프레임 하나 (보통 4096 바이트)에 대한 정 hyeyoo.com 앞선 글에서는 struct page가 어떻게 생겼는지 간단하게 살펴봤다. compound page에서는 이 자료구조가 어떻게 처리되는지 알아보자. What is compound page 일반적인 non-compound page (order == 0)와는 달리 compound page는 2^n개의 페이지 프레임을 하나의 페이지로 취급한 것이다. 아래 사진은 order-2 compound page를 그림으로 나타내 보았다.. 2022. 10. 5.
Virtual Memory: vmalloc(), vm_map_ram() 분석 vmalloc(), vfree()란 커널에는 메모리를 할당하는 다양한 방법이 있다. 페이지 할당자는 물리적으로 연속적인 페이지 프레임을 할당하며, 슬랩 할당자는 order-n 페이지 하나를 같은 크기로 쪼개서 슬랩 객체를 할당한다. 페이지 할당자와 슬랩 모두 물리적으로 연속적인 메모리를 할당한다. 다만 물리 주소로 접근하지는 않고, direct map 영역의 주소를 사용하여 접근한다. 하지만 항상 물리적으로 연속적인 메모리를 할당할 수는 없는데, 할당하려는 메모리의 크기가 클 수록, 메모리가 단편화될 수록 물리적으로 연속적인 메모리를 할당하기가 어려워진다. vmalloc()은 물리적으로 연속적인 메모리를 할당하는 대신, 물리적으로 흩어진 메모리들을 가상 주소 상으로 연속적이도록 페이지 테이블을 초기화한다.. 2022. 7. 13.
PIPT / VIVT / VIPT 캐시와 flush_dcache_folio() 오랜만에 글을 쓴다. 이번 글에서는 PIPT, VIPT, VIVT 캐시의 특성을 정리하고 페이지 캐시에서 언제 flush_dcache_folio()를 호출해야하는지 정리해본다. 캐시 복습 우선 캐시를 간단하게 복습해보자. (자세하게는 다루지 않는다!) 캐시는 너무 thrashing이 잦은 direct mapped 캐시나 현실적으로 너무 비싼 fully associative 캐시보다는 set associative 캐시가 주로 사용된다. 아주 엉성하게 그림을 그려봤는데... 위 그림은 같은 인덱스를 갖는 캐시 라인들을 set이라고 부르고, 4-way라서 하나의 set에 4개의 캐시 라인이 있다는 걸 표현하고자 했다. direct mapped 캐시와는 달리 N-way set associative 캐시는 인덱스.. 2022. 6. 25.
Direct Map Fragmentation 문제 Direct Map x86 Documentation에서 27.3. Memory Management을 보면 x86_64에서 4단계 or 5단계 페이징이냐에 따라서 가상 주소 공간이 각각 어떤 용도로 쓰이는지 명시되어있다. 이 가상 주소 공간 중 64TB (4-level paging) or 32PB (5-level paging)은 시스템 전체의 물리 메모리를 매핑하는 용도로 사용된다. 이 영역은 가상주소와 물리 주소가 직접 매핑된다. 다시 말해 물리 주소와 가상 주소가 PAGE_OFFSET 만큼만 차이난다. 실제로 물리 주소를 가상 주소로 바꿔주는 __va() 함수의 정의를 보면 #define __va(x) ((void *)((unsigned long)(x)+PAGE_OFFSET)) 이렇게 물리 주소에서 P.. 2022. 5. 11.