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Memory Management6

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.
KASAN: Kernel Address SANitizer 최근에 버그의 원인을 찾다가 KASAN을 써볼 일이 생긴 김에 KASAN이 어떻게 동작하는지 정리해보려고 한다. TMI지만 내가 잡으려던 버그는 알고보니 memory corruption 버그가 아니라 KASAN으로 잡지는 못했다. [mail] Overview KASAN은 Andrey Ryabinin이 2015년에 머지된 커널을 위한 address sanitizer이다. [mail] [commit] [lwn] address sanitizer는 모든 메모리 접근 명령어에 대해 해당 접근이 유효한지 확인하는 명령어를 삽입해서 메모리 접근의 유효성을 판별한다. KASAN은 커널을 위한 address sanitizer이다. KASAN은 use-after-free, out-of-bounds access 등의 버그를.. 2022. 4. 9.
Virtual Memory: Transparent Huge Pages Paging Overview 운영체제를 배울때 우리는 페이징이 가상 주소를 물리 주소로 변환하는 매커니즘이고 다단계 페이지 테이블을 사용해서 어떤 가상주소를 어떤 물리주소로 매핑할지 정할 수 있다고 배웠다. 요즘엔 일반적으로 3, 4, 5단계 페이지 테이블을 사용한다. 다단계 페이지 테이블을 사용하는 이유는 fork()할 때 페이지 테이블을 복사하는 비용을 줄이기 위함이고, 페이지 테이블의 단계가 많아질수록 page table walking 비용이 늘어나는 대신 사용할 수 있는 주소의 범위가 늘어난다. 그럼 CPU가 메모리 접근을 할때마다 page table walking을 해야하는가? 그렇지는 않다. 가상 주소를 물리 주소로 변환하려면 적어도 페이지 테이블 단계 수만큼은 메모리 접근을 해야하므로 CPU.. 2022. 3. 23.
Virtual Memory: Memory Compaction 이전 글 Virtual Memory: Zone의 종류 노드(Node)는 용도에 따라서 메모리 영역을 한 개 이상의 영역으로 분리해서 관리한다. 이 때 각 영역을 존(Zone)이라고 한다. 이 글에선 존의 종류에 어떤 것이 있는지 알아본다. 존과 노드, NUMA에 hyeyoo.com Virtual Memory: Grouping pages by mobility 2000년대에는 가상 메모리에서 단편화를 줄이려는 노력이 꾸준히 있었다. 그 중 하나가 이 글에서 분석할, Mel Gorman의 패치 시리즈이다. 이 패치 시리즈는 특성이 서로 다른 페이지를 묶어서 관리 hyeyoo.com Memory Compaction Virtual Memory: Grouping pages by mobility에서 알아봤듯 커널은 .. 2022. 1. 10.
Virtual Memory: Folio in 5.16 Introduction 저번 개발 주기때 간간이 보이길래 공부했었는데, 5.16에서 folio 패치셋이 드디어 머지되었다. 간단하게 요약해보자면 커널에서 메모리는 페이지 단위로 관리된다. 종종 여러 페이지를 그룹으로 묶어서 하나의 페이지처럼 처리해야할 때가 있는데 이럴때 보통 compound page나 thp (transparent huge pages)를 사용한다. compound page 같은 경우에는 첫 번째의 페이지가 head page이고, 그 외에는 모두 tail page이다 실제로 파일시스템에 compound page를 사용해서 큰 페이지 단위로 처리할 때 성능상의 이점이 있다고 한다. 하지만 compound page를 사용하는 경우에는 이게 head page인 tail page인지 명확하지 않.. 2021. 12. 12.