Thrashing

Page Fault가 쏘아올린 작은 공

앞서 Virtual Memory에서 Page Fault가 cycle을 되게 많이 잡아먹어 CPU 이용률에 좋지 않다는것을 알았다.

>> Virtual Memory 복습하기

이러한 Page Fault가 연속적으로 일어났을 때 Thrashing이라는 나쁜 결과가 나올 수 있는데, 한번 알아보자

Thrashing의 원인

CPU의 이용률이 떨어지면, 컴퓨터는 자동으로 멀티 프로그래밍의 정도를 높이게 된다. 하지만, 멀티 프로그래밍의 정도가 높아진다는 뜻은, 그만큼 한 메인 메모리에 여러개의 프로세스들이 존재하기 때문에 자연스럽게 Page Fault의 빈도가 높아질 수 밖에 없다. 그리고 Page Fault가 빈번하게 일어남에 따라 Swap 영역에서 해당 페이지를 메모리로 가져오기 위해 디스크 I/O 작업이 발생하고 CPU는 다른 프로세스에게 할당된다.

결국 Ready Queue에 있는 모든 프로세스에게 CPU가 한 차례씩 할당되었는데도 자신의 차례가 오는 순간, 각 프로세스들이 페이지 부재를 발생시켜 시스템은 페이지 부재를 처리하느라 매우 분주해지고 CPU 이용률은 오히려 떨어지게 되는 현상이다.

국룰 사진으로 보면 이해가 더 쉽다

Simple Thrashing

극복 방안

Working Set Algorithm / Locality

Simple Working Set Diagram

프로세스가 많이 참조하는 페이지 집합을 메모리 공간에 계속 상주시켜 쓰레싱을 줄이는 방법

즉 자주 사용되는 페이지들을 워킹셋으로 묶어 지역성을 활용하여 메모리에 동시에 올리는 작업이다. 해당 워킹셋의 합인 페이지가 할당된 프레임보다 커지게 되면 쓰레싱이 발생하게 된다.

페이지 부재 빈도 Algorithm

Simple Page Fault Frequency Alogirhtm

프로세스의 Page Fault를 주기적으로 조사하며 각 프로세스에 할당할 메모리 양을 동적으로 예측하고 조절하는 알고리즘이다.

해당 다이어그램에서 볼 수 있듯, Page Fault가 높다면(Upper Bound기준) Frame Count를 늘려 Page Fault를 낮추고, 반대로 너무 낮아도, Frame Count를 줄이며(잘 사용하지 않는 프레임 회수) 조절한다.

참고

[OS] 스레싱(thrashing)장장스