PintOS 4~5주차: Lazy Loading & Swap 구현
PintOS 4~5주차 가상 메모리 구현(lazy loading & swap) 이전에 만든 thread와 user program에 더해, 이번 주부터는 가상 메모리 관련 함수를 구현한다.
1. 구현에 필요한 개념들
구현 전에 알아둬야 할 개념들을 링크로 정리해뒀다.
PML4 · Paging · Lazy Loading · Anonymous & File-backed Page · Swap Disk · Direct Memory Access · Page Replacement Policy
2. 가상 메모리 구조
위 개념들을 살펴봤다면, PintOS의 가상 메모리 구조를 보자.
할당 함수에 따라 사용하는 풀(pool)이 다르다.
| 함수 | 할당 위치 |
|---|---|
palloc_get_page(PAL_USER) |
user pool |
malloc() |
kernel pool |
3. 자원 관리 개요
Project 3를 완료하려면 다음 자료구조들을 설계·구현해야 한다. 모든 테이블을 다 만들 필요는 없다. 최소 한 개의 테이블은 필요하며, 서로 연관된 자원들을 하나의 통합 자료구조로 합치는 편이 더 편리할 수 있다.
| 자료구조 | 역할 | 우리 팀 적용 |
|---|---|---|
| Supplemental Page Table (SPT) | 페이지 테이블을 보조해 page fault 핸들링을 가능하게 함 | vm_alloc_page_with_initializer() 시 항상 SPT에 등록 |
| Frame Table | 물리 프레임의 eviction(쫓아내기) 정책을 효율적으로 구현. swap in/out 시 무엇을 내보내고 끌어올지 결정 | 사용 |
| Swap Table | 스왑 슬롯의 사용 여부를 추적 | 사용하지 않음 |
3-1. Supplemental Page Table
기본 페이지 테이블(PML4)은 가상 주소 ↔ 물리 주소 매핑만 담는다. 하지만 lazy loading에서는 “아직 메모리에 없는 페이지”의 정보(어디서 로드할지, 어떤 타입인지)를 별도로 들고 있어야 한다. 이를 보관하는 것이 SPT다. 우리 팀은 vm_alloc_page_with_initializer() 호출 시 항상 SPT에 페이지를 등록하도록 설계했다.
3-2. Frame Table
물리 프레임이 부족할 때 어떤 프레임을 쫓아낼지(eviction) 고르려면, 현재 사용 중인 프레임 목록이 필요하다. Frame Table이 이 역할을 하며, swap in/out 구현 시 핵심이 된다.
3-3. Swap Table
스왑 슬롯의 사용 여부를 추적하는 테이블이다. 우리 팀은 이 테이블을 별도로 두지 않고 다른 방식으로 처리했다.
4. Lazy Loading 구현
(구현 코드 및 설명 작성 예정)
5. Swap 구현
(구현 코드 및 설명 작성 예정)
