리눅스 운영체제에서 효과적인 캐시 메모리 공간 관리에 대한 연구 :Effective cache memory space management in the Linux operating system

서재우

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자료유형: 학위논문

저자정보: 서재우 (고려대학교, 高麗大學校 컴퓨터情報通信大學院)

지도교수: 민성기

발행연도: 2013

저작권: 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

캐시 메모리 공간 제어를 이용한 리눅스 메모리 관리

서재우 한국정보과학회 학술발표논문집 2013.06 학술대회자료

리눅스 운영체제에서 효과적인 캐시 메모리 공간 관리에 대한 연구

서재우 컴퓨터情報通信工學科 2013.01 학위논문

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리눅스는 오픈 소스 기반의 다양한 배포판이 존재하고 있으며 하드웨어 대부분에 범용적으로 사용될 수 있는 장점이 있어 많은 사이트에서 사용되고 있다. 연구 및 실험 목적에서 대외서비스까지 사용이 확대되고 있는 만큼 메모리 공간 사용에 대한 관리가 매우 중요한 요소가 되었다.
리눅스는 메모리의 남은 공간 전체를 캐시 메모리로 사용하고 있다. 캐시 메모리는 사용된 데이터를 메모리 내에 보관하여 해당 데이터가 다시 필요할 때 디스크가 아닌 메모리에서 데이터를 가져오게 해주기 때문에 디스크 접근 비용을 줄여주는 장점이 있다. 그러나 캐시 메모리 공간의 과다한 사용은 메모리 공간 부족 현상을 지속 발생시킬 수 있으며 시스템 성능에 매우 큰 문제를 일으킬 수 있다.
이를 해결하기 위한 방법으로 사용될 수 있는 것이 커널 메모리 공간 관련 속성인 drop_caches를 사용해서 해당 캐시 메모리 공간을 비우는 방법이다. 이 방법은 메모리 공간을 일정 수준으로 유지하는 장점이 있지만, 캐시 메모리 공간을 완전히 비우는 기능이기 때문에 메모리 공간의 낭비를 초래하여 메모리 공간 활용률을 떨어뜨리고 디스크 접근 비용을 증가시키는 단점이 있다.
본 논문에서는 drop_caches의 이러한 문제점을 보완함과 동시에 캐시 메모리 공간 증가로 인한 메모리 공간 부족 현상으로 발생할 수 있는 성능 저하 문제를 해결하기 위한 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 메모리 공간 부족의 원인인 메모리 가용량, 캐시 메모리, Inactive 메모리 공간 사용량에 대한 임계치를 설정하였다. 그리고 사용량이 임계치 이상이 되었을 때 캐시 메모리 공간의 적정량을 반환하여 메모리 공간을 확보하면서 메모리 활용률을 증가시키고 디스크 접근 비용을 감소시킬 수 있는 알고리즘을 작성하였다. 제안방식을 실험한 결과 메모리 공간이 확보되어 시스템 성능의 안정성을 유지할 수 있었고 캐시 메모리 공간을 적절한 수준에서 유지하기 때문에 drop_caches와 비교해 메모리 공간의 활용 및 디스크 접근 비용 측면에서 더 효율적이라는 것을 보여주었다.

#캐시 메모리 공간 관리 #리눅스 운영체제

1. 서론 1
1.1 연구의 배경 1
1.2 연구의 목적 4
1.3 논문의 구성 4
2. 관련 연구 6
2.1 캐시 메모리에 대한 고찰 6
2.1.1 캐시 메모리 6
2.1.2 캐시 메모리 구성 8
2.1.3 slab 10
2.1.4 리눅스의 캐시 메모리 활용 10
2.2 메모리 공간 관련 구성요소 12
2.3 메모리 관련 커널 속성 14
2.4 drop_caches의 기능 및 장단점 19
3. 실제 문제 사례 및 drop_caches 적용의 장단점 분석 22
3.1 실제 메모리 공간 문제 발생 사례 분석 22
3.1.1 문제 발생 시스템 환경 22
3.1.2 문제 발생 상황 23
3.1.3 문제 원인 분석 26
3.2 drop_caches 적용 분석 27
3.2.1 drop_caches 적용 후 시스템 성능 안정성 평가 27
3.2.2 drop_caches 적용 후 문제점 28
4. 제안 방식의 소개 30
4.1 제안 방식의 설명 30
4.2 임계치 설정 방법 30
4.3 제안 방식의 알고리즘 32
5. 제안 방식 실험 평가 36
5.1 시스템 성능 안정성 평가 36
5.2 drop_caches와의 디스크 접근 효율성 비교 38
6. 결론 및 향후 과제 40
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