시작에 앞서 정보처리기사 꿀팁강의! 🧇 https://youtu.be/6ZT9xvK5tEI
1. 페이지 크기
페이징 기법을 사용하면 프로그램을 페이지 단위로 나누게 되는데, 페이지 크기에 따라 시스템에 미치는 영향이 다르다...!
페이지 크기가 작을 경우
- 페이지 단편화 감소, 한개의 페이지를 주기억장치로 이동하는 시간 감소
- 불필요한 내용이 주기억장치에 적재될 확률이 적으므로 효율적인 워킹 셋 유지 가넝한
- Locality에 더 일치할 수 있기에 기억장치 효율 높아짐
- 디스크 접근 횟수가 많아져 전체적인 입출력 시간은 늘어난다
페이지 크기가 클 경우
- 페이지 정보를 갖는 페이지 맵 테이블의 크기가 작아지고, 매핑 속도 빨라짐
- 디스크 접근횟수가 줄어들어 전체적인 입출력 효율성 증가
- 페이지 단편화가 증가, 한개의 페이지를 주기억장치로 이동하는 시간 늘어남
- 프로세스수행에 불필요한 내용까지도 주기억장치에 적재될 가능성o
2. Locality
Locality는 프로세스가 실행되는 동안 주기억장치를 참조할때 일부 페이지만 집중적으로 참조하는 성질이 있다는 이론.
- 스레싱을 방지하기 위한 워킹 셋 이론이 기반
- 프로세스가 집중적으로 사용하는 페이지를 알아내는 방법 중 하나로, 가상기억장치 관리의 이론적인 근거가된다.
- 캐시 메모리 시스템의 이론적 근거
- Locality의 종류에는 시간 구역성(Temporal Locality)과 공간 구역성(Spatial Locality)있다.
2-1. 시간 구역성(Temporal Locality)
- 시간 구역성은 프로세스가 실행되면서 하나의 페이지를 일정 시간 동안 집중적으로 엑세스하는 현상.
- 한번 참조한 페이지는 가까운 시간 내에 계속 참조할 가능성이 높음
- 시간 구역성이 이루어지는 기억 장소 : Loop(반복, 순환), 스택, 부프로그램, counting, totaling에 사용되는 변수
2-2. 공간 구역성(Spatial Locality)
- 공간 구역성은 프로세스 실행 시 일정 위치의 페이지를 집중적으로 엑세스 하는 현상이다.
- 어느 하나의 페이지를 참조하면 그 근처의 페이지를 계속 참조할 가능성이 높음을 의미한다.
- 공간 구역성이 이루어지는 기억장소 : 배열순회, 순차적 코드의실행, 프로그래머들이 관련된 변수들을 서로 근처에 선언하여 할당되는 기억장소, 같은 영역에 있는 변수를 참조할 때 사용
3. 워킹 셋(Working Set)
워킹셋은 프로세스가 일정 시간 동안 자주 참조하는 페이지들의 집합이다.
- 데닝(Denning)이 제안한 프로그램의 움직임에 대한 모델로 프로그램의 로컬리티 특징을 이용한다.
- 자주 참조되는 워킹 셋을 주기억장치에 상주시킴으로써 페이지 부재 및 페이지 교체 현상이 줄어들어 프로세스의 기억 장치 사용이 안정된다.
- 시간이 지남에 따라 자주 참조하는 페이지들의 집합이 변화하기 때문에 워킹 셋은 시간에 따라 변경된다.
4. 페이지 부재 빈도 방식
Page Fault는 프로세스 실행 시 참조할 페이지가 주기억장치에 없는 현상
Page Fault Frequency(PPF)는 페이지 부재가 일어나는 횟수
- 페이지 부재율에 따라 주기억장치에 있는 페이지 프레임수를 늘리거나 줄여 페이지 부재율을 적정 수준으로 유지하는 방식.
- 운영체제는 프로세스 실행 초기에 임의의 페이지 프레임을 할당하고, 페이지 부재율을 지속적으로 감시하고있다가 부재율이 하한선을 넘어가면 페이지 프레임을 회수하는 방식을 사용
5. 프리페이징(Prepaging)
프리페이징은 처음의 과도한 페이지 부재를 방지하기 위해 필요할 것 같은 모든 페이지를 한꺼번에 페이지 프레임에 적재하는 기법
- 기억장치에 들어온 페이지들 중에서 사용되지 않는 페이지가 많을 수도 있다.
6. 스레싱(Thrashing)
스레싱은 프로세스의 처리 시간보다 페이지 교체에 소요되는 시간이 더 많아지는 현상
- 다중 프로그래밍 시스템이나 가상기억장치를 사용하는 시스템에서 하나의 프로세스 수행 과정 중 자주 페이지 부재가 발생함으로써 나타나는 현상으로, 전체 시스템의 성능이 저하된다.
- 다중 프로그래밍의 정도가 높아짐에 따라 CPU의 이용률은 어느 특정 시점까지는 높아지지만, 다중 프로그래밍 정도가 더욱 커지면 스레싱이 나타나고, CPU의 이용률은 급격히 감소하게 된다.
스레싱 현상 방지법 🍕
1. 다중 프로그래밍의 정도를 적정 수준으로 유지
2. 페이지 부재 빈도를 조절하여 사용
3. 워킹 셋 유지
4. 부족한 자원을 증설하고, 일부 프로세스를 중단
5. CPU성능에 대한 자료의 지속적인 관리 및 분석으로 임계치를 예상하여 운영
나 개발자가 맞을까....?