Δυναμική ανακατανομή μεγάλων σελίδων μνήμης για δίκαιη κατανομή πόρων και επιβολή προτεραιοτήτων

Τσαπραλής, Θωμάς; Tsapralis, Thomas

dc.contributor.author	Τσαπραλής, Θωμάς	el
dc.contributor.author	Tsapralis, Thomas	en
dc.date.accessioned	2020-12-23T20:40:49Z
dc.date.available	2020-12-23T20:40:49Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52678
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20376
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Εικονική μνήμη	el
dc.subject	Μεγάλες σελίδες	el
dc.subject	Διαχείριση μνήμης	el
dc.subject	Αναδιανομή	el
dc.subject	Virtual memory	en
dc.subject	Huge pages	en
dc.subject	Memory management	en
dc.subject	Redistribution	en
dc.subject	Ingens	en
dc.title	Δυναμική ανακατανομή μεγάλων σελίδων μνήμης για δίκαιη κατανομή πόρων και επιβολή προτεραιοτήτων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	This diploma thesis is written in english as well	en
heal.classification	Λειτουργικά συστήματα	el
heal.classification	Operating systems	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-10-07
heal.abstract	Οι σύγχρονοι υπολογιστές χρειάζονται περισσότερη RAM καθώς οι διεργασίες σήμερα τείνουν να έχουν μεγάλο αποτύπωμα μνήμης. Οι ολοένα και μεγαλύτερες χωρητικότητες μνήμης όμως, οδήγησαν και σε αυξημένα κόστη μετάφρασης των εικονικών διευθύνσεων. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, οι κατασκευαστές υλικού παρείχαν στα TLB τη δυνατότητα να υποστηρίζουν χιλιάδες εγγραφές για μεγάλα μεγέθη σελίδων (ή όπως ονομάζονται μεγάλες σελίδες). Οπότε η ευθύνη για την μείωση του κόστους μετάφρασης των διευθύνσεων πέρασε από το υλικό στο εκάστοτε λογισμικό. Το Ingens είναι ένας πρόσφατος μηχανισμός που διαχειρίζεται τις μεγάλες σελίδες με τρόπο συντονισμένο και χωρίς να χρειάζεται την παρέμβαση του χρήστη. Αντιμετωπίζοντας την συνοχή της μνήμης ως πόρο που πρέπει να διανεμηθεί σε όλες τις διεργασίες και παρακολουθώντας την χρήση και την συχνότητα των σελίδων της μνήμης, το Ingens είναι σε θέση να εξαλείψει μία σειρά από παθολογίες δίκαιης συμπεριφοράς και απόδοσης, ενδημικές στην τρέχουσα υποστήριξη των μεγάλων σελίδων. Στην τρέχουσα διπλωματική εργασία αποδεικνύουμε ότι η αδυναμία του Ingens να ανακτήσει τις μεγάλες σελίδες, μπορεί να οδηγήσει, σε ορισμένα σενάρια, σε άδικη κατανομή των μεγάλων σελίδων του συστήματος. Στην συνέχεια δείχνουμε πως αυτή η άδικη κατανομή μπορεί να οδηγήσει και σε διαφορές στην απόδοση. Λαμβάνοντας υπόψιν το γεγονός ότι σε μερικές περιπτώσεις οι αδικίες στην απόδοση είναι μη αποδεκτές (π.χ. σενάρια παροχής cloud υπηρεσιών, όπου ο πάροχος παρέχει στους πελάτες του εικονικές μηχανές του ίδιου τύπου), σχεδιάσαμε και υλοποιήσαμε έναν μηχανισμό ανακατανομής μεγάλων σελίδων, ονόματι HPRM (συντομογραφία της αγγλικής φράσης Huge Page Redistribution Mechanism), o οποίος διορθώνει το ελάττωμα του Ingens. Επικυρώσαμε την λειτουργία του HPRM ποσοτικοποιώντας το βαθμό στον οποίο μπορεί να μειώσει την αδικία που υπάρχει στο σύστημα σε σύγκρισή με την προεπιλεγμένη εκδοχή του Ingens. Τέλος, συγκρίναμε την απόδοση εφαρμογών όταν αυτές έτρεχαν σε Ingens με HPRM και σε προεπιλεγμένο Ingens.	el
heal.abstract	Modern computing is hungry for RAM, with today's workloads that tend to have large memory footprints. Increased memory capacities have led to increased translation overheads as well. In response, hardware manufacturers provided TLBs, with thousand of entries for large page sizes (called huge pages). It was then the system software's responsibility to take advantage of such changes. Ingens is a recently proposed framework that provides transparent huge page support in a principled, coordinated way. By treating memory contiguity as a resource that has to be shared across processes and by tracking utilization and access frequency of memory pages, Ingens is able to eliminate a number of fairness and performance pathologies endemic to current huge page support. In this diploma thesis we demonstrate that Ingens' inability to reclaim huge pages could lead, in certain scenarios, to an unfair distribution of the system's available huge pages. We then show how this unfair distribution could lead to differences in performance. Motivated by the fact that in some cases (e.g. cloud provider scenarios with purchased VM instances) unfairness is unacceptable we designed and implemented a huge page redistribution mechanism, or HPRM, that corrects Ingens' shortcoming. We validated HPRM's functionality by quantifying the degree to which it is able to decrease the system's unfairness when compared to default Ingens'. We also evaluated how HPRM affected performance relative to default Ingens.	en
heal.advisorName	Κοζύρης, Νεκτάριος	el
heal.committeeMemberName	Κοζύρης, Νεκτάριος	el
heal.committeeMemberName	Γκούμας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Πνευματικάτος, Διονύσιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	71 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false