스왑 인/아웃

메모리 스와핑 구현 필요하다

프레임 전부 쓰고 있을때 추가 메모리 요청시 안쓰는 프레임 스왑 아웃해서 자원 확보해주면 된다

운영체제 측에서 스와핑 수행한다

메모리 부족한 상태에서 메모리 할당 요청을 받을시 스왑 디스크로 축출할 페이지를 선택한다

이후 메모리 프레임의 상태를 디스크에 복사한다

만약 어떤 프로세스가 스왑 아웃된 페이지에 접긍하려 할 시 OS는 디스크에서 그 내용을 다시 메모리로 가져와 페이지를 복구한다

축출 대상은 익명 페이지거나 파일-백드 페이지이고 여기선 둘다 다뤄야 한다…

스와핑 연산은 명시적으로 호출되지 않고 모두 함수 포인터로 호출된다

struct page_operations file_ops같은 거 보면 안다

익명 페이지

vm/anon.c를 제대로 건들 시간이다

일단, vm_anon_init과 anon_initalizer를 수정해야한다

익명 페이지는 자체 백킹 스토어가 없기에

스왑 디스크 제공해준다

이를 활용해 구현하면 된다

void vm_anon_init (void);

스왑 디스크 설정해줘야 한다

스왑 디스크의 사용중과 비어있는 영역을 관리할 자료구조도 필요하다

스왑 영역은 PGSIZE(4096바이트) 단위로 관리한다

bool anon_initializer (struct page *page, enum vm_type type, void *kva);

익명 페이지 초기화기다

스와핑을 지원하기 위해 anon_page에 필요한 정보를 추가해야 한다

그리고나서는 anon_swap_in과 anon_swap_out을 구현해야한다

anon_swap_out을 먼저 구현하는 걸 추천한다

스왑아웃되어야 스왑인 가능하니 말이다

static bool anon_swap_in (struct page *page, void *kva);

스왑 디스크에서 데이터를 읽어 메모리로 복사하여 익명 페이지를 스왑 인 시켜야 한다

데이터의 디스크 내 위치는 페이지가 스와프 아웃될 때 페이지 구조체에 저장되어 있어야 한다

스왑 테이블 갱신도 해줘야 한다

static bool anon_swap_out (struct page *page);

메모리의 내용을 디스크로 복사하여 익명 페이지를 스왑 아웃하면 된다

먼저 스왑 테이블을 사용해 디스크에서 비어 있는 스왑 슬롯을 찾은 다음, 한 페이지 분량의 데이터를 그 슬롯에 쓴다

데이터의 위치는 페이지 구조체에 저장해야 한다

사용 가능한 스왑 슬롯이 더 없다면 커널을 패닉(panic)시키면 된다고 한다

익명 페이지와 달리 어디서 왔는지 알 수 있다 (파일)

mmap된 파일을 백킹 스토리지로 사용하면 된다

파일 기반 페이지 퇴출할 때에 매핑된 파일로 내용을 다시 기록해야 한다

static bool file_backed_swap_in (struct page *page, void *kva);

파일에서 내용 읽어와 kva에 페이지를 스왑 인 한다

파일 시스템과 동기화 해줘야 한다

static bool file_backed_swap_out (struct page *page);

페이지 내용을 파일에 다시 기록해 스왑 아웃한다

페이지가 dirty인지 확인하는 것이 좋다고 한다

dirty가 아니면 수정할 필요 없으니

스왑 아웃 이후에 페이지의 dirty 비트를 해제해줘야 한다