KR101614107B1 - 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치 - Google Patents

비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101614107B1
KR101614107B1 KR1020150003306A KR20150003306A KR101614107B1 KR 101614107 B1 KR101614107 B1 KR 101614107B1 KR 1020150003306 A KR1020150003306 A KR 1020150003306A KR 20150003306 A KR20150003306 A KR 20150003306A KR 101614107 B1 KR101614107 B1 KR 101614107B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
memory
page
application
sharing
virtual
Prior art date
Application number
KR1020150003306A
Other languages
English (en)
Inventor
정진규
김성훈
서의성
이준원
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020150003306A priority Critical patent/KR101614107B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101614107B1 publication Critical patent/KR101614107B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/0223—User address space allocation, e.g. contiguous or non contiguous base addressing
    • G06F12/023—Free address space management
    • G06F12/0238—Memory management in non-volatile memory, e.g. resistive RAM or ferroelectric memory
    • G06F12/0246—Memory management in non-volatile memory, e.g. resistive RAM or ferroelectric memory in block erasable memory, e.g. flash memory
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/06—Digital input from, or digital output to, record carriers, e.g. RAID, emulated record carriers or networked record carriers
    • G06F3/0601—Interfaces specially adapted for storage systems
    • G06F3/0602—Interfaces specially adapted for storage systems specifically adapted to achieve a particular effect
    • G06F3/0604—Improving or facilitating administration, e.g. storage management
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/06—Digital input from, or digital output to, record carriers, e.g. RAID, emulated record carriers or networked record carriers
    • G06F3/0601—Interfaces specially adapted for storage systems
    • G06F3/0628—Interfaces specially adapted for storage systems making use of a particular technique
    • G06F3/0638—Organizing or formatting or addressing of data
    • G06F3/064—Management of blocks
    • G06F3/0641—De-duplication techniques
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
    • G06F9/468—Specific access rights for resources, e.g. using capability register

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Abstract

본 발명은 선택적 메모리 중복 제거 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은 모바일 기기 내의 복수 개의 애플리케이션의 프로세스를 스케줄링하는 단계, 스케줄링 시간 정보를 기반으로 포어 그라운드(foreground)에서 백그라운드(background)로 전환된 애플리케이션을 메모리 중복 제거의 대상을 선정하는 단계 및 상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 단계를 포함한다.

Description

비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치{SELECTIVE MEMORY DEDUPLICATION METHOD AND APPARATUS FOR COST EFFICIENCY}
본 발명은 메모리 중복 제거 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 높은 연산 비용에 의해 사용이 어려운 모바일 시스템에서의 메모리 부족을 해결하기 위한 메모리 중복 제거 방법 및 장치에 관한 것이다.
메모리 공유 기법(memory deduplication technique)은 시스템 내의 내용이 같은 메모리 페이지를 공유시킴으로써, 메모리 페이지의 밀도는 높이고 사용가능한 메모리 영역을 늘리는 기법이다. 메모리 공유 기법은 다음과 같이 수행된다.
도 1은 일반적인 메모리 공유 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 애플리케이션 1(110) 및 애플리케이션 2(120)가 물리적 메모리(130)의 서로 다른 페이지를 사용할 수 있다. 애플리케이션 1(110)은 메모리 페이지(140-1, 140-2)를 사용하고, 애플리케이션 2(120)는 메모리 페이지(150-1, 150-2)를 사용할 수 있다. 이때, 애플리케이션 1(110) 및 애플리케이션 2(120)의 두 메모리 페이지(140-2 및 150-1)을 공유하고자 할 때, 두 메모리 페이지(140-2 및 150-1)의 내용을 비교한다. 비교 결과, 동일한 내용을 담고 있으면(예컨대, 2진 데이터 기준으로 완벽히 동일한 내용을 포함하고 있으면), 이중 하나의 메모리 페이지(예컨대, 페이지(150-1))를 해제한 뒤, 시스템에 반환시키고, 해제시킨 페이지(150-1)의 주소를 가리키고 있는 페이지 테이블의 해당 항목을 남아있는 페이지(140-2)를 가리키도록 수정한다. 이때, 해당 페이지를 읽는 것은 가능하나 기록은 불가하다는 의미로, CoW(Copy on Write) 표시를 해놓는다. 이와 같은 과정을 통해 운영 체제는 동작하고 있는 사용자 애플리케이션에 영향을 주지 않고 빈 메모리 공간을 확보할 수 있게 된다. 이 방법은 여러 논문을 통해 연구되어 왔으며 리눅스에서는 KSM(Kernel Same-page Merging)이라는 이름으로 구현된다.
다만 이러한 방법은 필연적으로 많은 계산을 발생시키게 되므로, 성능 및 에너지 제약이 없는 서버 환경에서는 바로 적용가능하나, 성능 및 에너지 제약이 심한 임베디드 환경에서는 적용하기 힘든 방법이다. 최근에는 스마트 폰과 같은 모바일 기기가 일반 대중에 보급되고, 이를 위한 애플리케이션 시장이 커지고 있으며, 이에 따라 임베디드 환경에서도 점차 성능 및 메모리에 대한 요구가 커지고 있는 실정이다. 이미 대다수의 애플리케이션이 프로그램 구동을 위해 평균적으로 20MB 이상의 메모리 공간을 요구하고 있으며, 애플리케이션이 점차 고해상도를 지원함에 따라 메모리 공간에 대한 요구는 더욱 커질 것으로 예상된다.
메모리 공간에 대한 요구가 커지게 되면, 시스템의 가용 메모리 자원이 부족해지는 것은 자명하다. 시스템의 가용 메모리 자원의 부족은 사용자 경험과 직결되는 문제이기도 하다. 스마트 폰을 위시한 모바일 임베디드 시스템에서는 사용자 응답성을 향상시키기 위해 한번 실행된 애플리케이션들에 대해 메모리에 캐싱시키는 정책을 사용한다. 하지만 메모리 부족 문제가 발생할 경우, 상주하고 있는 애플리케이션을 강제종료시킴으로써 메모리 공간을 확보하게 되는데, 이러한 경우, 사용자 응답성에 피해를 입히거나 최악의 경우, 저장되지 않은 데이터를 손실시키는 문제점이 존재한다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스마트 폰과 같은 모바일 기기에서의 메모리 자원의 사용을 효율적으로 하기 위한 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선택적 메모리 중복 제거 방법은 모바일 기기 내의 복수 개의 애플리케이션의 프로세스를 스케줄링하는 단계, 스케줄링 시간 정보를 기반으로 포어 그라운드(foreground)에서 백그라운드(background)로 전환된 애플리케이션을 메모리 중복 제거의 대상을 선정하는 단계 및 상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스케줄링 시간 정보는 모바일 기기의 운영 체제의 스케줄러가 관리하고 있는 각 애플리케이션 프로세스의 가상 실행 시간을 통해 획득되고, 상기 스케줄러는 프로세스가 CPU를 사용한 만큼 상기 가상 실행 시간을 증가시킬 수 있다.
최근 스케줄링되었으나 현재는 스케줄링 되지 않는 프로세스의 주소 공간이 스캔 대상이 될 수 있다.
상기 메모리 중복 제거는 해당 애플리케이션 프로세스의 메모리 페이지를 스캔하는 단계, 스캔한 페이지의 내용을 비교하여 공유 가능한 페이지를 판별하는 단계 및 상기 공유가능하다고 판별된 페이지를 공유하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 단계는, 시간 정보를 기반으로 대상으로 선정된 애플리케이션의 메모리 페이지에 대한 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필을 이용하여 스캔 대상을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필을 이용하여 스캔 대상을 선정하는 단계는 시스템 초기화시부터 소정 시간까지 공유가 일어나는 가상 주소를 가리키는 프로필 상의 비트 위치에 기록하여 상기 공유 페이지 프로필을 생성하는 단계 및 상기 프로필에 기록된 가상 주소에 해당하는 페이지를 스캔 대상으로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스캔 대상을 스캔하여 동일한 페이지가 발견되어 공유되면, 해당 가상주소를 상기 공유 페이지 프로필에 기록할 수 있다.
상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 단계는, 상기 선정된 애플리케이션의 스캔 대상 메모리 페이지들의 가상 주소를 비교하는 단계, 상기 가상 주소가 같은지 판단하는 단계 및 상기 판단 결과에 따라 메모리 페이지의 비교를 한 번만 수행하여 메모리 공유를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 판단 결과에 따라 메모리 페이지의 비교를 한 번만 수행하는 단계는, 상기 가상 주소가 같으면, 1회 메모리 페이지의 비교를 수행하고 메모리 공유를 수행하는 단계 및 상기 가상 주소가 다르면, 2회 메모리 페이지의 비교를 수행한 후, 메모리 공유를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선택적 메모리 중복 제거 장치는 복수 개의 애플리케이션의 프로세스를 스케줄링하는 프로세스 스케줄러 및 스케줄링 시간 정보를 기반으로 포어 그라운드(foreground)에서 백그라운드(background)로 전환된 애플리케이션을 메모리 중복 제거의 대상을 선정하고, 상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 메모리 공유 애플리케이션부를 포함할 수 있다.
상기 스케줄링 시간 정보는 상기 프로세스 스케줄러가 관리하고 있는 각 애플리케이션 프로세스의 가상 실행 시간을 통해 획득되고, 상기 프로세스 스케줄러는 프로세스가 CPU를 사용한 만큼 상기 가상 실행 시간을 증가시킬 수 있다.
최근 스케줄링되었으나 현재는 스케줄링 되지 않는 프로세스의 주소 공간이 스캔 대상이 될 수 있다.
상기 메모리 공유 애플리케이션부는 해당 애플리케이션 프로세스의 메모리 페이지를 스캔하고, 스캔한 페이지의 내용을 비교하여 공유 가능한 페이지를 판별함으로써, 상기 공유 가능하다고 판별된 페이지를 공유할 수 있다.
상기 메모리 공유 애플리케이션부는 시간 정보를 기반으로 대상으로 선정된 애플리케이션의 메모리 페이지에 대한 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필을 이용하여 스캔 대상을 선정할 수 있다.
상기 메모리 공유 애플리케이션부는 시스템 초기화시부터 소정 시간까지 공유가 일어나는 가상 주소를 가리키는 프로필 상의 비트 위치에 기록하여 상기 공유 페이지 프로필을 생성하고, 상기 프로필에 기록된 가상 주소에 해당하는 페이지를 스캔 대상으로 선정할 수 있다.
상기 스캔 대상을 스캔하여 동일한 페이지가 발견되어 공유되면, 해당 가상주소를 상기 공유 페이지 프로필에 기록할 수 있다.
상기 메모리 공유 애플리케이션부는 상기 선정된 애플리케이션의 스캔 대상 메모리 페이지들의 가상 주소를 비교하고, 상기 가상 주소가 같은지 판단하여 상기 판단 결과에 따라 메모리 페이지의 비교를 한 번만 수행하여 메모리 공유를 수행할 수 있다.
상기 메모리 공유 애플리케이션부는 상기 가상 주소가 같으면, 1회 메모리 페이지의 비교를 수행하고 메모리 공유를 수행하고, 그리고 상기 가상 주소가 다르면, 2회 메모리 페이지의 비교를 수행한 후, 메모리 공유를 수행할 수 있다.
본 발명의 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치에 따르면, 메모리 절감 효과를 제고시킬 수 있고, 같은 효율의 메모리 절감 효과를 얻기 위한 연산 비용을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치에 따르면, 임베디드 시스템에 적용시킬 경우, 하드웨어 메모리를 추가하는 비용없이 메모리 부족 문제를 완화시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 메모리 공유 기법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 모바일 애플리케이션의 애플리케이션 캐싱을 설명하기 위한 개념도,
도 3은 서비 시스템 기반 환경에서의 메모리 중복 제거 과정과 모바일 기기 기반 환경에서의 애플리케이션 실행 과정을 설명하기 위한 도면,
도 4는 fork-dlopen 실행 모델을 이용하여 애플리케이션들의 유사 주소 공간을 공유하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 방법의 스케줄링 시간 기반 스캔 대상 선정 과정을 구체적으로 나타낸 상세흐름도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 방법의 프로필 기반 스캔 대상 선정 과정을 과정을 구체적으로 나타낸 상세흐름도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 방법의 중복 연산 회피 방법을 구체적으로 나타낸 상세흐름도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
모바일 애플리케이션에서의 애플리케이션 캐싱
도 2는 모바일 애플리케이션의 애플리케이션 캐싱을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 모바일 애플리케이션 프레임워크는 사용자 경험을 개선시키기 위한 다양한 특징들을 지원한다. 그 중, 애플리케이션 캐싱 기능(application caching)이 메모리 중복 오버헤드를 줄이기 위한 방법을 제공한다.
애플리케이션 캐싱은 사용자가 애플리케이션과의 인터랙션이 끝날 때, 애플리케이션들을 캐싱하는 기능이다. 보통의 경우, 모바일 기기들이 범용 시스템이기 때문에, 복수 개의 애플리케이션들의 실행이 가능하다. 이러한 멀티-프로그래밍 환경이 동시에 복수 개의 애플리케이션을 실행하는 것을 지시하는 것은 아니다. 모바일 기기는 작은 스크린을 갖기 때문에, 하나 또는 적은 수의 애플리케이션만이 동시에 실행될 수 있다. 포어그라운드 애플리케이션(비저블 상태)을 제외하고, 다른 애플리케이션들은 액티브 상태가 되기 전까지 사용자와 인터랙션하지 않는다. 애플리케이션 캐싱은 완료된 애플리케이션들을 호스팅하는 킬링 프로세스를 대신하는 것으로, 도 2에 도시된 것처럼 메모리 내에 보관되게 된다. 즉, 비저블 상태에서 인비저블 상태의 백그라운드로 전환되면서 메모리에 살아있는 채로 유지되게 된다. 이는 새로운 프로세스로 런칭하는 것보다 빠른 런칭을 위해 필요하다. 즉, 백그라운드로 있다가 포어그라운드로 전환되어 비저블 상태가 되는 것이 완전히 킬링되어 디스트로이드(destroyed) 상태에서 새롭게 런칭되는 것보다 약 3.5배에서 10배 가량 빠를 수 있다.
캐싱되는 애플리케이션은 사용자가 인터랙션했던 마지막 상태를 유지한다. 이러한 애플리케이션 캐싱은 각 애플리케이션 프로세스를 캐싱하기 위한 메모리 공간 비용을 요구하는데, 이에 따라 시스템이 캐싱할 수 있는 애플리케이션의 수는 제한될 수 있다. 따라서, 메모리 중복 제거가 필요하고, 이때, 캐싱되는 애플리케이션 내에 저장된 데이터는 안정적이기 때문에, 즉, 사용자와의 인터랙션이 없기 때문에, 애플리케이션에 속한 페이지들의 내용의 변화가 없고, 이에 따라 중복 제거의 대상으로 선정할 경우, 매우 효율적일 수 있다. 이러한 점은 메모리 중복 제거가 각 페이지의 내용을 기반으로 이루어지기 때문에, 메모리 중복 제거를 위해 조사되어야할 대상 페이지들을 선정하는데 사용될 수 있고, 이러한 안정된 페이지들의 스캐닝 주파수를 결정하는데 사용될 수도 있다.
서버 시스템 기반 환경과 모바일 기기 기반 환경에서의 애플리케이션 실행
도 3은 서버 시스템 기반 환경에서의 메모리 중복 제거 과정과 모바일 기기 기반 환경에서의 애플리케이션 실행 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 좌측은 서버 시스템 기반(데스크탑 환경을 포함함)의, 즉 일반적인 유닉스/리눅스 기반의 운영체제에서는 애플리케이션을 실행할 때, fork()-exec()과정을 거친다. 이는 fork()를 통해 해당 프로세스를 위한 주소 공간 및 커널 자료구조를 생성시키고, exec()를 통해 실행 이미지를 바꾸고 주소 공간을 새롭게 초기화시킨다.
모바일 기기 기반의 환경(임베디드 시스템 환경을 포함함)에서는 다소 다른 과정을 거친다. 스마트 폰이나 TV와 같은 저전력 프로세서를 탑재한 기기는 특성상 계산 능력이 서버 환경에 비해 떨어지게 되며, 사용자가 가까이에 두고 상호작용을 하므로 응답성이 중요한 척도로 작용한다. 따라서, 성능 제약을 극복하고 애플리케이션의 실행속도와 같은 좋은 응답성을 보장하기 위해 임베디드 시스템을 위한 운영체제에서는 fork()-exec()가 아닌 fork()-dlopen()과 같은 방법을 사용할 수 있다.
fork()-dlopen()은 모바일 환경에서 fork()-exec()모델보다 더 좋은 성능을 나타낸다. fork()-dlopen()에서, 부모 프로세스는 그것의 주소 공간 내에 공통되게 사용되는 애플리케이션 라이브러리들을 미리 로딩한다. 여기서, 프로세스는 특정 애플리케이션의 실행중인 프로그램을 의미하며, 부모 프로세스는 자녀 프로세스의 상위 계층으로, 프로그램이나 명령어에 의해 시작되며, 자녀 프로세스는 부모 프로세스에 의해 만들어지는 것을 의미할 수 있다. 하나의 부모 프로세스는 여러 개의 자녀 프로세스를 관리할 수 있다. fork()-dlopen()에서, 새로운 애플리케이션을 실행시킬 때, fork 시스템 콜(call)을 강제동작시켜 자식 프로세스를 포킹(fork)할 수 있다. 그러면, 그것은 원하는 애플리케이션을 실행가능하게 로드하고, 도 3의 우측에 도시된 바와 같이, 애플리케이션의 주요 함수를 불러온다. 따라서, 바이너리 로드들의 수를 급격히 감소시킬 수 있고, 모바일 애플리케이션 프레임워크에서, 애플리케이션의 런칭 시간을 줄이기 위해 적용되는 것이다. 이러한 fork()-dlopen() 실행 모델의 주요 특징은 애플리케이션들이 동일한 주소 공간 레이아웃을 대부분 갖는다는 것인데, 이와 관련된 설명은 도 4를 참조하여 한다.
fork-dlopen 실행 모델
도 4는 fork-dlopen 실행 모델을 이용하여 애플리케이션들의 유사 주소 공간을 공유하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, fork()-dlopen()에서, 자녀 프로세스는 부모 프로세스의 주소 공간을 그대로 사용하기 때문에, 애플리케이션의 실행 속도가 훨씬 빠르게 된다. 즉, 부모 프로세스는 먼저 자신의 주소공간에 자녀 프로세스가 사용할 자원들, 예컨대, 라이브러리 코드나 프레임워크를 위한 코드 및 데이터 등을 미리 적재할 수 있다.
그리고, 자녀 프로세스를 실행시키는 과정에서 fork()를 통해 부모 프로세스의 주소 공간을 그대로 복사한 상태에서 자녀 프로세스 실행을 위한 코드를 추가로 적재하고 오픈한 뒤(dlopen), 해당 코드로 점프하는 형태로 프로세스를 실행시키게 된다. 이 과정에서 주소 공간의 초기화 과정이 일어나지 않고, 필요한 라이브러리 및 데이터를 적재하는데 드는 시간이 줄어들어 실행속도가 제고될 수 있다.
여기서, 부모 프로세스와 자녀 프로세스의 주소 공간의 레이아웃이 동일하다는 것은 중요한 포인트이다. 이로 인해, 코드나 데이터, 자료구조에 대한 가상주소(또는 포인터)가 동일하게 될 수 있다. 따라서, 부모 프로세스와 자녀 프로세스가 동일한 코드나 데이터, 자료구조를 사용하는 경우, 동일한 주소 값을 갖게 된다. 동일한 부모를 둔 자녀 프로세스들은 모두 유사한 주소 공간 레이아웃을 가지게 되므로, 같은 값(주소)을 포인터 변수에 가지고 있는 페이지들이 존재하게 될 것이며, 이는 잠재적인 공유가능한 페이지가 된다. 이러한 공유 가능한 페이지들은 역시 프로세스간 주소 공간 레이아웃의 유사성으로 인해 유사한 위치에 존재하게 된다.
따라서, 공유 가능한 페이지는 특정 위치에 중점적으로 존재할 것이라는 결론에 이를 수 있다. 물론 메모리의 내용을 비교하여 공유 여부를 결정하는 KSM의 특성상, 다른 위치에도 동일한 내용을 가진 메모리 페이지를 발견하여 공유시킬 수 있으나, 공유의 대다수는 전술한 바와 같이, 특정 유사한 영역에 존재하며, 이런 특성을 활용하여 스캔 대상 선정을 수행할 수 있다. 이때, 공유가 발생할법한 영역만을 스캔하며 공유가 발생하지 않을 것이라 예측되는 영역은 생략하고 넘어가는 방식을 채택할 수 있다.
선택적 메모리 중복 제거 방법
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 애플리케이션 프로세서(KSM 포함)는 리눅스에 포함된 메모리 중복 제거를 수행하는 프로그램 또는 프로그램을 실행하는 애플리케이션 모듈로써, 리눅스 커널 스레드로 동작할 수 있다. 이는 리눅스 커널에서 제공하는 다양한 정보들을 사용할 수 있다는 의미이며, 이러한 정보들을 사용하여 스캔 대상이 되는 프로세스들을 선정할 수 있다.
시스템이 초기화되면(S510), 즉, 시스템이 부팅되면 부팅 시점으로부터 특정 시점까지는 모든 프로세스의 주소 공간을 스캔 대상으로 삼는다. 리눅스를 비롯한 대부분의 운영체제에서는 CPU의 시간을 분할하여 각 애플리케이션 프로세스에게 제공하기 위한 서비스를 탑재하고 있다. 이를 스케줄러라고 부르며, 일반적인 프로세스를 스케줄링하기 위해 사용하는 스케줄러를 CFS(Completely Fair Scheduler)라고 부른다. 상기 CFS는 각 애플리케이션 프로세스의 우선순위에 기반한 공평성(fairness)이 보장되도록 모든 프로세스에게 CPU 시간을 나누어주는 매커니즘을 가지고 있다.
그리고는, 일정 시간이 지나면, 스케줄링 시간 기반 스캔 대상을 선정한다(S520). 애플리케이션 프로세서는 최근에 스케줄링 되었으나, 현재는 스케줄링되지 않는 프로세스의 주소 공간을 스캔 대상으로 선정할 수 있다. 즉, 활발히 스케줄링되고 있는 프로세스는 포어 그라운드에 존재하므로, 자신의 메모리 내용을 변경시키고 있을 가능성이 높기 때문에 스캔 대상으로 삼지 않는다. 또한, 한번 스캔되었던 프로세스도 스캔 대상으로 삼지 않는 것이 바람직하다. 즉, 최근에 스케줄링되었다가 현재 스케줄링되지 않는 프로세스는 포어그라운드에서 백그라운드로 전환되는 애플리케이션 프로세스이므로, 백그라운드에서 메모리 내용의 안정성이 높으므로, 이를 스캔 대상으로 삼는 것이 바람직하다. 이러한 스캔 대상 선정은 각 프로세스의 스케줄링 정보, 그 중에서도 시간적 요인에 바탕을 두고 불필요한 대상을 생략해주는 기능을 역할을 할 수 있다.
그리고는, 애플리케이션 프로세서는 시간 정보에 의해 스캔 대상으로 선정된 애플리케이션 프로세스의 메모리 페이지에 대해 프로필 기반 스캔 대상 선정을 수행한다(S530). 전술한 도 3 및 도 4에 대한 설명에서 논의한 바와 같이, 공유가능한 페이지는 특정 위치에 중점적으로 존재할 수 있고, 따라서, 공유가 발생할 가능성이 높은 영역만을 스캔대상으로 삼는 것이 유리하므로, 이를 위해 공유가 일어난 영역을 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필에 기록하는 방식을 사용할 수 있다. 애플리케이션 프로세서는 앞서 부팅 시점으로부터 일정 기간 동안 모든 프로세스 및 주소 공간에 대한 스캔 및 중복 제거 수행함과 동시에 공유가 일어나는 가상 주소를 가리키는 프로필 상의 피트 위치에 기록하였다가, 상기 일정 기간 지난 후에 프로필에 기록된 가상주소에 해당하는 페이지만을 대상으로 하여 스캔을 수행할 수 있다. 이때, 스캔에 의해 동일한 페이지가 발견되어 공유되면 애플리케이션 프로세서는 해당 가상주소를 공유 페이지 프로필에 기록할 수 있다.
이렇게 시간 정보 및 프로필 정보를 이용하여 스캔 대상이 선정되면, 선정된 스캔 대상에 대해 메모리 중복 제거를 수행한다(S540). 이때, 동일한 가상 주소에 같은 내용의 메모리 페이지가 존재하는 경우가 대부분이므로, 두 페이지의 가상 주소가 같을 경우, 메모리 페이지 내용 비교 횟수를 1회 생략하여 페이지 비교에 드는 비용을 줄일 수 있다.
스케줄링 시간 기반 스캔 대상 선정
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 방법의 스케줄링 시간 기반 스캔 대상 선정 과정을 구체적으로 나타낸 상세흐름도이다.
도 6을 참조하면, 부팅 과정등을 통해 시스템이 초기화되면(S610), 스케줄러는 특정 시간이 지났는지 판단하여(S620), 특정 시점이 지나지 않은 경우, 모든 프로세스의 주송 공간을 스캔 대상으로 선정할 수 있고(S625), 특정 시점이 지난 경우에는 각 프로세스의 가상 실행 시간을 측정할 수 있다(630). 여기서, 특정 시점은 최초 부팅 후, 전체 영역 스캔을 소정 횟수 수행한 시점을 의미할 수 있고, 바람직하게는 5회 정도 수행한 시점을 의미할 수 있다. 가상 실행 시간은 vruntime이라고 불릴 수 있으며, 스케줄러는 내부적으로 각 프로세스마다 vruntime이라는 가상의 실행 시간을 측정하여 관리한다. 스케줄러는 스케줄링할 때마다 프로세스의 우선순위를 기반으로 이 가상실행시간을 증가시킬 수 있다.
리눅스 커널 스케줄러의 매커니즘으로부터 알 수 있는 것은, 프로세스가 스케줄링된다는 것은 반드시 가상실행시간의 변화를 수반한다는 것이다. 즉, 리눅스 커널은 각 프로세스마다 독립된 주소 공간을 제공하며, 이로 인해 공유 메모리로 명시적으로 사용되는 부분을 제외하고는 소유자 프로세스만이 자신의 메모리 내용을 수정할 수 있다. 즉, 프로세스의 메모리 내용이 변경되기 위해서는 프로세스가 스케줄러로부터 CPU 시간을 할당받고 동작해야만 한다. 프로세스가 사용한 CPU 시간에 대한 정보는 스케줄러가 관리하고 있는 각 프로세스의 가상실행시간(vruntime)을 통해 알 수 있으며, 스케줄러는 프로세스가 CPU를 사용한만큼 이 가상실행시간을 증가시키게 된다. 이러한 사실로부터 가상실행시간이 변화하지 않은 프로세스는 메모리 내용이 변하지 않았을 것이라 간주할 수 있으며, 가상실행시간 정보를 토대로 해당 프로세스가 가진 메모리 페이지들을 스캔할지 말지를 결정할 수 있다.
즉, 애플리케이션 프로세서는 가상 실행시간이 활발히 변경 중인지를 판단하여(S640), 현재 활발히 가상실행시간이 변경되고 있으면, 해당 프로세스를 스캔대상에서 제외할 수 있다(S650). 가상 실행시간이 변경되고 있는 경우, 해당 프로세스는 현재 활발히 스케줄링되고 있는 상황이라고 볼 수 있고, 이런 프로세스의 주소 공간을 스캔 대상으로 하여 메모리 중복 제거를 수행하더라도, 계속 스케줄링되고 있는 프로세스가 해당 메모리 내용을 변경시킬 가능성이 존재하게 된다. 이 경우, 해당 프로세스의 주소 공간에 있는 메모리 페이지들을 스캔 및 공유 대상으로 삼는 것은 오히려 불필요한 오버헤드를 야기시키는 행위라고 볼 수 있으므로, 이를 배제시키는 것이 바람직하다.
또한, 가상 실행시간이 현재 활발히 변경 중이 아닌 경우, 최근 가상 실행시간이 변경되었는지를 판별하여 최근 가상실행시간이 변경되었으나 현재 변경되지 않는 프로세스를 추출하고(S645), 이를 스캔 대상으로 선정할 수 있다(S655). 즉, 가상실행시간이 변경되지 않은 프로세스 중 한번 스캔되고 공유된 페이지가 포함되어 있을 수 있다. 이러한 페이지는 이미 스캔 및 공유가 완료된 것으로 변경되기 전까지는 안정적으로 공유상태로 남아있으므로, 이러한 프로세스의 주소 공간을 지속적으로 스캔하는 것 역시 불필요할 수 있다. 따라서, 이러한 프로세스의 주소 공간은 스캔 대상에서 제외시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 최근까지 가상실행시간이 변하다가 현재 변경되지 않는 프로세스만을 추출한다. 여기서, 최근의 기간은 스케줄러의 주기를 기반으로 기준 시간 또는 이전 주기까지를 의미할 수 있다. 모바일 기기의 특성상 오직 포어그라운드에 있는 애플리케이션들만이 스케줄링의 대상이 되며, 한번 백그라운드로 넘어간 프로세스는 쉽게 포어그라운드로 돌아오지 않는다. 따라서, 이러한 애플리케이션 프로세스는 캐싱된 애플리케이션일 가능성이 높고, 캐싱된 애플리케이션의 페이지들은 장기간 안정적으로 유지될 수 있다. 즉, 애플리케이션이 캐싱되는 상태로 변경될 때, 그것의 메모리 페이지들이 메모리 중복 제거의 대상이 될 수 있는 것이다. 이러한 스캔 대상 선정 과정은 시간 도메인(domain)에서 이루어질 수 있다.
스캔 대상으로 선정 과정 또는 스캔 대상에서의 제외 과정 후에는, 선정된 스캔 대상 메모리 페이지에 대해 메모리 중복 제거를 적용한다(S660).
프로필 기반 스캔 대상 선정
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 방법의 프로필 기반 스캔 대상 선정 과정을 과정을 구체적으로 나타낸 상세흐름도이다.
앞서 시간 도메인에서의 스캔 대상 선정이 이루어졌으므로, 선정된 애플리케이션 프로세스의 메모리 페이지를 대상으로 공간 도메인에서의 스캔 대상 메모리 페이지 선정 과정이 요구된다.
전술한 바와 같이, 공간 도메인에서의 메모리 페이지의 스캔 대상 선정을 위해 공유 가능한 페이지가 유사 영역에 걸쳐 존재한다는 것을 기반으로, 공유가 발생할 가능성이 높은 영역만을 스캔 대상으로 삼기 위한 비트맵 기반 공유 페이지 프로필을 통한 스캔 대상 선정이 이루어진다. 즉, 공유가 일어난 영역을 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필에 기록한다.
기본적으로, 사용자 수준의 애플리케이션은 3GB 만큼의 사용가능한 주소 공간을 가질 수 있다. 이 공간은 786,432개만큼의 메모리 페이지로 나눌 수 있으며, 비트맵 기반의 프로필을 사용하게 될 경우, 모든 메모리 페이지의 가상 주소를 기록하기 위해 총 96KB만큼의 메모리 공간을 사용하게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 애플리케이션에 대한 프로필을 유지하기 위한 메모리 공간이 너무 크기 때문에, 하나의 공유 메모리 페이지 프로필을 생성하여 전체 프로세스에 대해 공유하여 사용할 수 있다. 여기서, 프로필 생성을 위해서는 전처리 단계로 애플리케이션의 가상 페이지들에 대한 전체 스캔이 요구될 수 있다.
도 7을 참조하면, 이를 위해 시스템 초기화 단계(예컨대, 부팅 과정)에서부터 일정 기간 동안 애플리케이션 프로세서는 모든 프로세스 및 주소 공간에 대해 스캔 및 중복 제거를 수행할 수 있다. 동시에, 애플리케이션 프로세서는 공유가 일어나는 가상주소를 가리키는 프로필상의 비트 위치에 기록한다. 즉, 애플리케이션 A 및 B의 프로필을 본다면, 1이 기록된 부분은 공유가 일어났던 가상주소의 비트 위치를 기록한 부분일 수 있다. 0은 공유가 일어나지 않은 부분일 수 있다. 즉, 일정 시간동안 스캔 및 중복 제거를 수행하면서 기록된 공유 페이지 프로필을 기반으로, 상기 일정 시간이 지난 후에는 프로필에 기록된 가상 주소에 해당하는 페이지만을 스캔 대상으로 선정하여 스캔을 수행할 수 있다. 추가로, 새롭게 생성된 프로세스에 의해 프로필이 변동될 여지가 있기 때문에, 새로 시작하는 프로세스에 대해서는 모든 주소 공간에 대해 스캔 대상으로 선정할 수 있다.
애플리케이션 프로세서는 cmp_and_merge_page라는 함수를 통해 대상 페이지에 대한 비교 및 공유를 수행하게 되는데, 본격적인 비교 및 공유작업에 앞서, 애플리케이션 프로세서는 공유 페이지 프로필을 체크하여 현재 대상이 되는 페이지의 가상주소가 공유 페이지 프로필에 존재하는지 판별한다. 만일 존재한다면, 해당 페이지를 스캔 대상으로 선정하여 스캔을 수행하게 되면, 없다면 바로 해당 함수를 리턴하여 다음 페이지로 넘어간다. 이러한 방식을 반복 수행하여 특정 애플리케이션 프로세스의 메모리 페이지에 대한 공간적 도메인에서의 스캔 대상 선정을 수행한다.
만약 스캔에 의해 동일한 페이지가 발견되어 공유되면, 애플리케이션 프로세서는 공유 페이지 프로필을 업데이트하기 위해, 해당 가상주소를 공유 페이지 프로필에 위와 같은 방식으로 기록할 수 있다. 기록 작업은 stable_tree_append()라는 함수에서 수행될 수 있다. 이 함수는 공유된 페이지를 애플리케이션 프로세서에서 관리하는 stable tree에 추가하는 과정에서 호출되는 함수이다. 즉, 해당 페이지를 공유시키고, 페이지에 대한 애플리케이션 프로세서(특히, KSM) 내부 자료구조(rmap_item)를 stable tree에 등록하는 과정에서 프로필 기록이 이루어지게 된다.
중복 연산 회피 방법
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 방법의 중복 연산 회피 방법을 구체적으로 나타낸 상세흐름도이다.
일반적으로, KSM 구현에 있어서, 두 메모리 페이지의 중복 제거를 위해서는 두 메모리 페이지에 대해 총 두 번의 메모리 내용 비교를 수행한다. 한 번은 동일한 페이지가 있는지 최초 확인하기 위해 이루어지고, 동일하다고 판별된 페이지가 최초 확인되면, 두 페이지에 락(lock)을 걸어 페이지 내용의 변경이 이루어지지 못하게 막고, 다시 한번 페이지 내용 비교를 수행한다. 락을 걸기 전까지의 시간 동안 혹시라도 있을 수 있는 페이지 내용 변경을 추적하기 위해 2번째 비교 과정을 수행하는 것이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스캔 대상이 선정되면, 스캔 대상 메모리 페이지의 가상 주소를 비교한다(S810). 스캔 대상 메모리 페이지의 가상 주소가 서로 같은지 비교하여(S820), 가상 주소가 같으면 2회 비교를 수행하지 않고 1번 비교만 수행하고(S830), 가상 주소가 같지 않으면 일반적인 과정과 동일하게 2번 비교를 모두 수행한다(S840). 이는 전술한 바와 같이, 모바일 기기에서는 대개의 경우, 같은 가상 주소에 같은 내용의 메모리 페이지가 존재하며, 한번 스캔 대상이 된 메모리 페이지의 내용은 쉽게 수정되지 않으므로, 이러한 경우 스캔의 대상이 된 페이지의 내용을 두번 비교하는 것은 불필요한 오버헤드를 야기시키게 되는 것이다. 따라서, 가상 주소가 같으면 메모리 페이지 내용 비교 중 1번을 생략하고 1번의 내용 비교만을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 통해 페이지 비교에 대는 비용을 줄일 수 있다.
그리고는, 비교 결과에 따라 메모리 공유를 수행한다(S850).
선택적 메모리 중복 제거 장치(모바일 디바이스)
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 메모리 중복 제거 장치(예컨대, 모바일 디바이스)는 애플리케이션 프로세서(910), 애플리케이션 프로세서(920), 메모리 관리부(930)를 포함할 수 있다. 여기서, 애플리케이션 1 내지 n(940-1~940-n)은 모바일 디바이스에 포함된 애플리케이션을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 애플리케이션 프로세서(910)는 모바일 디바이스에서 동작하는 CPU로써, 하드웨어 프로세서로 구성될 수 있다. CPU는 레이턴시 민감성이면서 내재적 인스트럭션 레벨 병렬성을 갖는 애플리케이션을 위해서 설계된다. CPU는 대형 순차적 구조를 가질 수 있으며 이로써 CPU는 특히 순차적 컴퓨팅 동작들에 매우 적합할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(910)는 다양한 상업적으로 입수 가능한 범용 프로세서 중 임의의 것일 수 있고, 듀얼 마이크로 프로세서, 멀티-코어 프로세서로서 사용될 수 있다.
애플리케이션 프로세서(920)는 병렬 프로세싱 동작들에 적합한 프로세서 아키텍처를 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 애플리케이션 프로세서(920)는 컴퓨팅 플랫폼의 GPU(그래픽 프로세싱 유닛) 또는 VPU(시각적 프로세싱 유닛)과 같은 특정 목적용 컴퓨팅을 위해 사용되는 특정 목적용 프로세서를 포함할 수 있다.
메모리 관리부(930)는 메모리가 저장되는 메모리 유닛과 메모리 관리 유닛을 통칭하는 것으로, ROM, RAM, DRAM, DDRAM, SDRAM, SRAM, PROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 폴리머 메모리, 자기 카드, 광학 카드 드라이브와 같은 디바이스들의 어레이 등 정보를 저장하기에 적합한 임의의 타입의 다른 저장매체들과 같은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체를 하나 이상의 고속 메모리 유닛의 형태로 포함할 수 있다.
도 9의 실시예에 따르면, 애플리케이션 프로세서(910)는 프로세스 스케줄러(912) 및 메모리 공유 애플리케이션부(914: KSM)를 포함할 수 있다. 프로세스 스케줄러(912)는 각 애플리케이션 및 시스템을 위해 동작하는 프로세스를 스케줄링하는 객체로써, 애플리케이션 스케줄러로 부를 수 있다. 스케줄러(912)는 애플리케이션 프로세스의 우선순위에 기반한 공평성(fairness)이 보장되도록 모든 프로세스에게 CPU 시간을 나누어주는 매커니즘을 가지고 동작할 수 있다. 스케줄러(912)는 스케줄링 시간 정보를 관리하고, 이는 각 애플리케이션 프로세서의 가상 실행 시간을 통해 획득가능하다. 스케줄러(912)는 프로세스가 CPU를 사용한만큼 상기 가상 실행 시간을 증가시킬 수 있다. 이를 통해 현재 포어그라운드에서 실행 중인 애플리케이션을 구분할 수 있다.
메모리 공유 애플리케이션부(914)는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 중복 제거 메커니즘이 적용되는 구성요소이다. 메모리 공유 애플리케이션부(914)는 최근 스케줄링되었으나 현재는 스케줄링되지 않는 프로세스의 주소 공간을 스캔 대상으로 선정할 수 있다. 또한, 메모리 공유 애플리케이션부(914)는 해당 애플리케이션 프로세스의 메모리 페이지를 스캔하고, 스캔한 페이지의 내용을 비교하여 공유가능한 페이지를 판별하여 페이지를 공유할 수 있다. 이를 통해, 시간적 정보에 따라 특정 애플리케이션의 메모리 페이지를 스캔 대상으로 선정할 수 있다. 메모리 공유 애플리케이션부(914)는 공간 도메인에서 스캔 대상을 선정할 수 있다. 즉, 시간 정보를 기반으로 대상으로 선정된 애플리케이션의 메모리 페이지에 대한 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필을 이용하여 공간 도메인 상의 스캔 대상을 선정할 수 있다. 메모리 공유 애플리케이션부(914)는 시스템 초기화시부터 소정 시간까지 공유가 일어나는 가상 주소를 가리키는 프로필 상의 비트 위치에 기록하여 공유 페이지 프로필을 생성하고, 프로필에 기록된 가상 주소에 해당하는 페이지를 스캔 대상으로 선정할 수 있다. 그리고는, 선정된 스캔 대상을 스캔하여 동일한 페이지가 발견되어 공유되면, 해당 가상주소를 상기 공유 페이지 프로필에 기록하여 공유 페이지 프로필을 계속 업데이트할 수 있다.
메모리 공유 애플리케이션부(914)는 상기 선정된 애플리케이션의 스캔 대상 메모리 페이지들의 가상 주소를 비교하고, 상기 가상 주소가 같은지 판단하여 상기 판단 결과에 따라 메모리 페이지의 비교를 한 번만 수행하여 메모리 공유를 수행할 수 있다. 이때, 가상 주소가 같으면, 1번의 메모리 페이지의 비교를 수행한 후, 메모리 공유를 수행하고, 만약, 가상 주소가 다르면, 일반적인 방식과 마찬가지로, 2회 메모리 페이지의 비교를 수행한 후, 메모리 공유를 수행할 수 있다. 이를 통해 연산 비용을 절감하는 효과를 누릴 수 있다.
메모리 관리부(930)는 페이지 테이블 영역(932), 개별 메모리 페이지 영역(934) 및 공유 메모리 페이지 영역(936)를 포함할 수 있다. 페이지 테이블 영역(932)은 각 프로세스가 자신의 메모리 영역을 참조할 때 사용하는 주소 일람표일 수 있다. 가상 주소(Virtual address)와 물리적 주소(physical address)의 맵핑을 저장한다.
개별 메모리 페이지 영역(934)은 각 애플리케이션을 위해 할당된 페이지 영역을 의미하며, 아직 공유되기 전이거나 공유되지 않는 영역을 의미할 수 있다.
공유 메모리 페이지 영역(936)은 메모리 공유 애플리케이션에 의해서 공유된 영역이다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 모바일 기기 내의 복수 개의 애플리케이션의 프로세스를 스케줄링하는 단계;
    스케줄링 시간 정보를 기반으로 포어 그라운드(foreground)에서 백그라운드(background)로 전환된 애플리케이션을 메모리 중복 제거의 대상으로 선정하는 단계; 및
    상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링 시간 정보는 모바일 기기의 운영 체제의 스케줄러가 관리하고 있는 각 애플리케이션 프로세스의 가상 실행 시간을 통해 획득되고, 상기 스케줄러는 프로세스가 CPU를 사용한 만큼 상기 가상 실행 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    최근 스케줄링되었으나 현재는 스케줄링 되지 않는 프로세스의 주소 공간이 스캔 대상이 되는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 메모리 중복 제거는
    해당 애플리케이션 프로세스의 메모리 페이지를 스캔하는 단계;
    스캔한 페이지의 내용을 비교하여 공유가능한 페이지를 판별하는 단계; 및
    상기 공유가능하다고 판별된 페이지를 공유하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 단계는,
    시간 정보를 기반으로 대상으로 선정된 애플리케이션의 메모리 페이지에 대한 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필을 이용하여 스캔 대상을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필을 이용하여 스캔 대상을 선정하는 단계는
    시스템 초기화시부터 소정 시간까지 공유가 일어나는 가상 주소를 가리키는 프로필 상의 비트 위치에 기록하여 상기 공유 페이지 프로필을 생성하는 단계; 및
    상기 프로필에 기록된 가상 주소에 해당하는 페이지를 스캔 대상으로 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스캔 대상을 스캔하여 동일한 페이지가 발견되어 공유되면, 해당 가상주소를 상기 공유 페이지 프로필에 기록하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 단계는,
    상기 선정된 애플리케이션의 스캔 대상 메모리 페이지들의 가상 주소를 비교하는 단계;
    상기 가상 주소가 같은지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 메모리 페이지의 비교를 한 번만 수행하여 메모리 공유를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 판단 결과에 따라 메모리 페이지의 비교를 한 번만 수행하는 단계는,
    상기 가상 주소가 같으면, 1회 메모리 페이지의 비교를 수행하고 메모리 공유를 수행하는 단계; 및
    상기 가상 주소가 다르면, 2회 메모리 페이지의 비교를 수행한 후, 메모리 공유를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 방법.
  10. 복수 개의 애플리케이션의 프로세스를 스케줄링하는 프로세스 스케줄러; 및
    스케줄링 시간 정보를 기반으로 포어 그라운드(foreground)에서 백그라운드(background)로 전환된 애플리케이션을 메모리 중복 제거의 대상으로 선정하고, 상기 선정된 애플리케이션에 대해 메모리 중복 제거를 수행하는 메모리 공유 애플리케이션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스케줄링 시간 정보는 상기 프로세스 스케줄러가 관리하고 있는 각 애플리케이션 프로세스의 가상 실행 시간을 통해 획득되고,
    상기 프로세스 스케줄러는 프로세스가 CPU를 사용한 만큼 상기 가상 실행 시간을 증가시키는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    최근 스케줄링되었으나 현재는 스케줄링 되지 않는 프로세스의 주소 공간이 스캔 대상이 되는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 메모리 공유 애플리케이션부는
    해당 애플리케이션 프로세스의 메모리 페이지를 스캔하고, 스캔한 페이지의 내용을 비교하여 공유가능한 페이지를 판별함으로써, 상기 공유가능하다고 판별된 페이지를 공유하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 메모리 공유 애플리케이션부는
    시간 정보를 기반으로 대상으로 선정된 애플리케이션의 메모리 페이지에 대한 비트맵 기반의 공유 페이지 프로필을 이용하여 스캔 대상을 선정하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 메모리 공유 애플리케이션부는
    시스템 초기화시부터 소정 시간까지 공유가 일어나는 가상 주소를 가리키는 프로필 상의 비트 위치에 기록하여 상기 공유 페이지 프로필을 생성하고, 상기 프로필에 기록된 가상 주소에 해당하는 페이지를 스캔 대상으로 선정하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 스캔 대상을 스캔하여 동일한 페이지가 발견되어 공유되면, 해당 가상주소를 상기 공유 페이지 프로필에 기록하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 메모리 공유 애플리케이션부는
    상기 선정된 애플리케이션의 스캔 대상 메모리 페이지들의 가상 주소를 비교하고, 상기 가상 주소가 같은지 판단하여 상기 판단 결과에 따라 메모리 페이지의 비교를 한 번만 수행하여 메모리 공유를 수행하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 메모리 공유 애플리케이션부는
    상기 가상 주소가 같으면, 1회 메모리 페이지의 비교를 수행하고 메모리 공유를 수행하고; 그리고
    상기 가상 주소가 다르면, 2회 메모리 페이지의 비교를 수행한 후, 메모리 공유를 수행하는 것을 특징으로 하는 선택적 메모리 중복 제거 장치.


KR1020150003306A 2015-01-09 2015-01-09 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치 KR101614107B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150003306A KR101614107B1 (ko) 2015-01-09 2015-01-09 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150003306A KR101614107B1 (ko) 2015-01-09 2015-01-09 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101614107B1 true KR101614107B1 (ko) 2016-04-20

Family

ID=55917690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150003306A KR101614107B1 (ko) 2015-01-09 2015-01-09 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101614107B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112835813A (zh) * 2021-03-04 2021-05-25 腾讯音乐娱乐科技（深圳）有限公司 处理内存中重复图片的方法、电子设备及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009282989A (ja) * 2005-01-20 2009-12-03 Sandisk Corp フラッシュメモリシステムにおけるハウスキーピング操作のスケジューリング

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009282989A (ja) * 2005-01-20 2009-12-03 Sandisk Corp フラッシュメモリシステムにおけるハウスキーピング操作のスケジューリング

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112835813A (zh) * 2021-03-04 2021-05-25 腾讯音乐娱乐科技（深圳）有限公司 处理内存中重复图片的方法、电子设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10268588B2 (en) Methods of cache preloading on a partition or a context switch
US10908968B2 (en) Instantiating a virtual machine with a virtual non-uniform memory architecture and determining a highest detected NUMA ratio in a datacenter
US8631405B2 (en) Identification and placement of new virtual machines based on similarity of software configurations with hosted virtual machines
US9680954B2 (en) System and method for providing virtual desktop service using cache server
US8650563B2 (en) Identification and placement of new virtual machines to reduce memory consumption based on shared images with hosted virtual machines
TWI489385B (zh) 一種用於預先擷取快取線的電腦實作方法與子系統
US20130268933A1 (en) Hypervisor scheduler
US20120011508A1 (en) Multiple time granularity support for online classification of memory pages based on activity level
US20120304171A1 (en) Managing Data Input/Output Operations
US20110225342A1 (en) Opportunistic page caching for virtualized servers
US9223686B1 (en) Cache memory data storage control system and method
WO2022121866A1 (zh) 一种基于加速卡的服务运行方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质
JP2009512020A (ja) オペレーティングシステムの停止状態からの高速起動
US8595437B1 (en) Compression status bit cache with deterministic isochronous latency
FR2881239A1 (fr) Procede de gestion d'acces a des ressources partagees dans un environnement multi-processeurs
KR20090079012A (ko) 가상 머신의 상태를 저장, 복원하는 방법 및 장치
US20210011760A1 (en) Vmid as a gpu task container for virtualization
US8234478B1 (en) Using a data cache array as a DRAM load/store buffer
US20190188032A1 (en) Thread interrupt offload re-prioritization
US20230093925A1 (en) Offloaded container execution environment
US8751724B2 (en) Dynamic memory reconfiguration to delay performance overhead
KR101614107B1 (ko) 비용 효율적인 선택적 메모리 중복 제거 방법 및 장치
US20190370060A1 (en) Multi-processor system, multi-core processing device, and method of operating the same
US20150212847A1 (en) Apparatus and method for managing cache of virtual machine image file
US8521988B2 (en) Control system and control method of virtual memory

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190104

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200217

Year of fee payment: 5