PintOS | 그림으로 따라가는 PintOS Lazy Loading & Swap 흐름

[ struct page 구조 파악 ]

프로세스 실행 흐름

프로세스가 실행될 때 process_exec() → load() 함수 순으로 호출되며, lazy_load_segment()가 실행된다.
이때 vm_alloc_page_with_initializer()를 통해 VM_UNINIT 타입의 페이지가 만들어진다.

이렇게 등록된 페이지들은 SPT에 저장되어, 페이지 폴트 발생 시 필요한 처리를 한다.

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lazy loading 처리 흐름을 그림으로 살펴보자!

1. 사용자가 해당 주소를 접근할 때 page_fault()가 발생한다.
2. vm_try_handle_fault()-> vm_do_claim_page()호출해서 메모리 안의 공간을 할당한다.
3. swap_in 함수가 실행된다.
4. 이후 디스크에서 파일 내용을 읽어오거나, 0으로 초기화 한다.
(그림에서 채워준다는 부분 !)

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swap_in 함수가 호출된다.

이 함수는 해당 페이지가 디스크에서 불러와야 하는 건지, 그냥 0으로 채워야 하는 건지 판단해서
그에 맞는 동작을 수행한다.

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하지만 시스템의 물리 메모리는 한정돼 있기 때문에,
어느 순간 페이지가 너무 많아지면 일부 페이지를 스왑 디스크로 내보내게 된다.
이걸 swap-out이라 부른다.

swap-out이 되면,

• 해당 페이지는 메모리에서 쫓겨나고,

• 프레임과 연결이 끊긴다.

• 그리고 PTE_P 비트가 가 0으로 바뀐다.

즉, 이제 이 주소를 접근하면 "아, 이건 페이지는 존재하지만 지금 메모리에 없음!"이라는 걸 나타내는 상태가 된다.

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다시 VA에 접근하면?

1. CPU는 페이지 테이블을 조회하다가 pte_p == 0임을 보고 page_fault()를 일으킨다.
2. 이때 vm_try_handle_fault()가 실행된다.

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3. SPT에 등록된 정보를 통해, 로드할 데이터가 어디있는지 확인해야 한다.
4. 현재 경우는 스왑 디스크에 있으므로, 스왑 디스크에서 다시 해당 페이지를 불러오게 된다.
   → 이 과정을 swap-in이라고 한다.