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문제 정의
- 본 논문에서는 기존 기법의 이러한 문제를 해결하기 사유 캐시 또는 공유 캐시에 매핑된 것으로 추정되는 캐시-핫 페이지를 각각 인식하고, 공유 캐시에 매핑된 것으로 추정되는 캐시-핫 페이지를 모든 코어가 활용할 수 있게 하여 응용이 캐시-핫 페이지를 할당받을 확률을 기존 기법보다 높이는 향상된 캐시-핫 페이지 할당 기법을 제안한다. 제안된 기법은 페이지 할당 요청이 발생하면 먼저 각 코어의 사유 캐시에 매핑된 것으로 추정되는 캐시-핫 페이지를 우선적으로 할당한다.
- 본 논문에서는 평균 페이지 초기화 지연 중에서 1)에 해당하는 지연을 줄이기 위해 캐시-핫 페이지를 할당받을 확률을 기존 리눅스 커널보다 높인다. 페이지 할당 요청 발생 시 캐시-핫 페이지를 할당받는 비율이 높을수록, 평균 페이지 초기화 지연에서 1)에 해당하는 지연이 단축된다.
- 본 논문은 페이지 초기화 지연을 단축하기 위해 다중 레벨 캐시-핫페이지 리스트를 통한 캐시-핫 페이지 할당 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 CPU의 공유 캐시에서 캐시-핫한 페이지를 인식하기 위한 자료구조를 추가하여, 기존 리눅스 커널에 비해 캐시-핫 페이지를 할당받을 확률을 높였다.
- 본 논문의 목적은 평균 페이지 초기화 지연을 단축하는 것이다. 페이지 초기화 지연은 마이너 페이지 폴트 처리 시 페이지의 시작 주소부터 마지막 주소까지 초기 값을 입력하는데 소요되는 지연이다.
- 이 실험의 목적은 제안된 기법에 의한 런타임 오버헤드가 미미함을 보이는 것이다. 런타임 오버헤드의 측정을 위해 우리는 기존 리눅스 커널과 제안된 기법이 적용된 리눅스 커널에서 각각 워크로드를 10회 수행하여 페이지 할당 및 해제 핸들러의 동작 시간을 측정하였다.
- 이 실험의 목적은 제안된 기법의 적용을 통해 평균 페이지 초기화 지연의 개선을 파악하는 것이다. 평균 페이지 초기화 지연의 개선 정도를 측정하기 위해, 우리는 기존 리눅스 커널과 제안된 기법이 적용된 리눅스 커널에서 각각 워크로드를 10회 수행하여 평균 페이지 초기화 지연을 측정하였다.
- 페이지 해제 동작 시 제안된 기법의 목표는 코어 당 캐시-핫 페이지 리스트와 공유 캐시-핫 페이지 리스트에서 각각 사유 캐시와 공유캐시에서 캐시-핫할 확률이 높은 페이지일수록 리스트의 선두에 위치하도록 정렬하는 하는 것이다.
가설 설정
- 페이지 초기화 지연은 다음과 같은 요소로 구성된다. 1) DRAM에 접근하여 목표 메모리 영역을 캐시로 적재하는 지연, 2) 캐시에 적재된 영역에 초기 값을 입력하는 지연이다. CPU에서 DRAM에 접근하는 시간은 캐시에 접근하는 시간에 비해 매우 길기 때문에 1)에 해당하는 지연이 페이지 초기화 지연의 대부분을 차지한다.
- 기존의 코어 당 캐시-핫 페이지 리스트의 크기는 시스템의 메모리 용량을 고려하여 정해졌지만, 수정된 코어 당 캐시-핫 페이지 리스트는 CPU의 사유 캐시의 크기를 고려하여 정해진다. 제안된 기법은 이를 통해 수정된 코어 당 캐시-핫 페이지 리스트의 최후위에 존재하는 페이지는 사유 캐시보다는 공유 캐시에 매핑되어있을 확률이 높다고 간주한다.
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