Low memory embedded systems, such as mobile devices or PMPs, are now very widely used in our lives. However, in multitasking environments, programs often need to wait for pages to be loaded on the main memory, especially for those which were on the main memory once but later swapped out due to memory shortage. This is what actually happens when a page fault occurs, and often the main hindrance to program’s seamless execution.
We implemented Page Swap Monitor, which enables quantitative analysis of paging behaviors. Using the tool guided us that page faults in heap are the main reason of paging delays.
We focused on multimedia applications, especially movie players. Our aim is to provide seamless execution of multimedia players in low-memory multitasking environments. In this paper, we propose a scheme that helps multimedia players perform better and execute with consistent quality over other programs.
In this paper we introduce the notion of stream, memory allocations with the same function call backtrace and memory accesses to them. We discovered memory access pattern information in each stream from profiled access traces, and used a new memory allocation scheme and prefetching/pinning scheme during runtime based on the discovered pattern information. Our method helped reduce the number of page faults in heap, and provided better execution quality for multimedia players.
핸드폰 및 다양한 휴대용 기기 등의 메모리가 부족한 임베디드 장치가 일상생활에서 많이 사용되고 있다. 하지만 메모리가 부족한 멀티태스킹 환경에서는 프로그램이 필요로 하는 페이지가 디스크로 스왑 아웃 되면 나중에 그 페이지가 필요해졌을 때 메모리로 읽어 들이는 시간만큼 기다려야 한다. 이 때 페이지 폴트가 발생하는데, 이는 프로그램의 원활한 실행에 큰 장애가 된다.
우리는 이러한 상황의 정량적인 분석을 위해 Page Swap Monitor를 개발하였다. 이 Page Swap Monitor를 사용하여 힙 영역에서 일어나는 페이지 폴트가 멀티미디어 프로그램의 실행 지체에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었다.
이 논문에서 우리는 멀티미디어 프로그램, 특히 동영상 재생기에 주목하여, 메모리가 적은 멀티태스킹 환경에서 같은 입력을 여러 번 재사용해야 할 때 재생기가 다른 프로그램들에 비해 상대적으로 더 나은 일정한 품질의 실행 결과를 보일 수 있도록 돕는 방안을 고안하였다.
이 논문에서 우리는 스트림(stream) 개념을 도입하였는데, 이는 같은 함수 호출 경로를 갖는 메모리 할당과 그 메모리들에 대한 접근을 일컫는다. 먼저 프로파일링을 통해 각 스트림 별로 접근 패턴을 알아내고, 그러한 패턴에 최적화된 메모리 관리 기법을 스트림 별로 적용한다. 같은 입력을 두 번 실행했을 때 접근되는 메모리 주소는 달라지지만, 각 스트림에서의 접근되는 오프셋(offset)은 대부분의 스트림에 대하여 같다는 사실을 이용한다. 우리는 스트림별 접근 패턴을 이용해 새로운 메모리 할당과 프리패칭(prefetching)/피닝(pinning) 기법을 런타임에 적용하여 동영상 재생기의 힙에서의 페이지 폴트를 줄이고 원활한 실행을 돕는 데 기여하였다.
