페이지 교체와 프레임할당
요구페이징
프로세스를 메모리에 적재할 때, 처음부터 모든 페이지를 적재하지 않고 필요한 페이지만 메모리에 적재하는 기법 → 요구 페이징 기법이 안정적으로 작동하기 위해서 페이지 교체, 프레임 할당이 잘 이루어져야 한다.
페이지 교체 알고리즘
페이지 폴트 횟수를 아는 것이 중요하다 → 평가의 지표
FIFO 페이지 교체 알고리즘
그냥 온 순서대로 적재되고 나가는 알고리즘 → 개선한 버전이 2차 기회 페이지 교체 알고리즘, FIFO 교체 방식대로 진행되다가 한번이라도 참조되면 참조 비트를 1로 두고 교체 되기 전에 참조비트가 1이면 한번 더 기회를 주는 방식
최적 페이지 교체 알고리즘
논리대로만 따지면, 앞으로 사용빈도가 낮을 페이지를 퇴출시키는게 합리적이 듯이 앞으로 사용빈도가 가장 낮을 페이지를 교체하는 알고리즘 → 구현이 어렵다, 어떤 프로세스가 어떤 페이지가 필요한지 미리 알아야하는데 현실적으로 불가능 → 알고리즘 상 하한선을 잡고 평가하기위해 쓰임
LRU 페이지 교체 알고리즘
Least Recently Usedd Page Replacement Algorithm
가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 교체하는 알고리즘
스래싱
페이지 폴트가 자주 발생하는 이유가 알고리즘 때문만은 아니다. 가장 근본적으로 프로세스에 할당되어있는 프레임 수와 절대적인 연관이 있다. → 프로세스가 실제 실행되는 시간 보다 페이징에 더 많은 시간을 소요하여 성능이 저해되는 문제를 스래싱 이라고 한다.
프레임 할당
균등할당: 모든 프로세스에 균등하게 프레임을 제공 비례할당: 프로세스 크기에 따라 프레임을 제공 → 프로세스의 실행 과정을 고려하지 않고 프레임을 할당한다고 해서, 정적 할당 방식이라 한다.
프로세스의 크기가 크다고 해서 막상 실행시 많은 프레임이 필요하지 않을 수도 있다. 결국 실행봐야 아는 경우가 많음
작업 집합 모델, 페이지 폴트 빈도 방식은 프로세스 실행 시 프레임 수를 조절하는 동적 할당 방식이다.
작업 집합 모델 (Working Set Model)
실행 중 프로세스가 일정 시간 동안 참조한 페이지의 집합을 작업 집합 이라 한다. CPU가 과거에 주로 참조한 페이지를 작업 집합에 포함한다면 운영체제는 작업 집합의 크기만큼만 프레임을 할당하면 된다.
페이지 폴트 빈도 (Page Fault Frequency, PFF)
페이지 폴트율이 너무 높으면, 그 프로세스는 너무 적은 프레임을 가지고 있다.
페이지 폴트율이 너무 낮으면, 그 프로세스는 너무 많은 프레임을 가지고 있다.
→ 이 기본적인 논리를 통해 프로세스의 프레임 수를 조절 하는 방식
