Swapping

• 모든 Page는 Physical Memory에 매핑된다.
  • 한 번에 많은 양의 Page가 사용되지 않기 때문에 낭비이다.
• Physical Memory의 크기는 제한적이다.
  • 당장 사용할 Page만 매핑한다면 더 효율적일 것이다.

→ 사용하지 않는 Page를 Disk로 내보내기

What is Swap Space

• Swap Space
  • Physical Memory에 매핑되지 않은 Page를 위한 Disk의 임시 공간
  • Swap Out: Physical Memory → Swap Space
  • Swap In: Swap Space → Physical Memory

• Consideration
  • Page가 언제 Swap Out 되는가?
    • 메모리가 가득 찬 경우
    • 여유 공간이 임의의 기준치 이하가 된 경우
  • 어떤 Page가 Swap Out 되는가?
    • 가장 먼저 들어온 Page
    • 가장 늦게 들어온 Page
  • 참조해야 할 Page가 Physical Memory에 존재하지 않는 경우에는 어떻게 할 것인가?

When Pages are Swapped Out?

• Free Memory Size < Low Watermark (Pre-Defined)
  • 하나 또는 그 이상의 Page들이 Free Memory = High Watermark를 만족할 때까지 Swap된다.
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Example

Low Watermark = 2, High Watermark = 3

What if the Page to Reference is Not in Physical Memory?

• Page Fault Occurs → Page Swapped In → Page Reference

Example

Page 6 is Referenced.

Implementation: Present Bit

• 각 Page Table Entry는 Present Bit, P를 갖는다.
  • Present Bit = 1 → Page가 Physical Memory 내에 존재
  • Present Bit = 0 → Page가 Swap Space 내에 존재

Implementation: Swap In

• Page Fault가 발생하면
  • OS의 Page Fault Handler가 Page를 교체한다.
  • I/O 작업이 진행되는 동안, Process는 Blocked State가 된다.

• Process A
• Page Fault Occurs

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• Process A
• Page Fault Handler Runs

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• Process B
• Process A → Blocked State

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• Process B
• Page → Swap In

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• Process A
• Page Table Entry Update

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• Process A
• Process References Page 4 → Not Page Fault

Implementation: Swap Out

• Free Memory < Low Watermark
  • Free Memory > High Watermark를 만족할 때까지 하나 또는 그 이상의 Daemon Process가 Swap Out 된다.

Beyond Physical Memory: Mechanisms

• Memory Hierarchy에 추가 레벨이 필요하다.
  • OS에는 수요가 많지 않은 Address Space의 일부를 숨겨둘 장소가 필요하다.
  • 현대 시스템에서, 이 역할은 대부분 Hard Disk Drive가 수행한다.