While growing physical memory capacity, the working set size of workloads also increased. By growing the memory size that workloads use, address translation overhead increased. Therefore, TLB coverage which accelerates address translation also increased to mitigate address translation overhead, but, increasing speed of TLB size cannot follow the increasing speed of working set size and physical memory size. Therefore, it causes excessive TLB misses. In native system, page walk for TLB misses causes about 15\% of performance overhead, and in virtualized system causes 50\% of performance overhead. To mitigate this overhead, recent hardware architectures increase TLB coverage by supporting multiple page granularities. Also, there are many works to mitigate address translation: speculative paging, prefetching and direct segment. We propose reservation-based segments to mitigate TLB misses, and improve memory efficiency. We first shows, the problem of direct segment with the memory allocation and deallocation status of various workloads, and researches how many segments are necessary for them. With those research results, we suggests reservation-based segments with dynamic memory management algorithm. Our reservation-based segments improves the memory efficiency to average 59\%.
시간이 지남에 따라 많은 양의 메모리를 사용하는 워크로드가 증가하였고, 이와 함께 물리 메모리의 크기도 증가하였다. 워크로드의 메모리 사용량이 늘어남에 따라 가상주소에서 물리주소로의 주소변환도 많아졌다. 매번 주소변환을 하면서 생기는 시스템의 부하를 감소시키기 위해 가상주소에서 물리주소로의 맵핑정보를 저장해 놓는 TLB 라는 캐시가 하드웨어에 추가 되었다. 하지만 TLB 에 저장 할 수 있는 주소 영역이 크지 않아 잦은 TLB miss 가 발생하였고, 시스템의 성능이 저하되었다. 따라서 TLB 가 처리 할 수 있는 주소 영역을 증가시키기 위해 large page 라는 것이 도입되었다. 하지만 large page 크기의 종류가 적다거나, 워크로드가 사용하는 큰 메모리를 지원할 수 있는 large page entry 개수의 수가 적다거나, 하드웨어의 부하가 크다거나 하는등의 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 예약 기반의 세그먼트 기법을 제안한다. 본 연구는 과거에 제안되었던 direct segment 의 메모리 사용 문제를 보완한 것으로, 다음과 같은 목적을 갖고 있다. 첫째로, 세그먼트를 만들고, 이를 동적으로 관리함으로써 메모리 사용의 효율성을 높이는 것, 둘째로, 다양한 크기의 메모리를 유연하게 할당하는 것, 마지막으로, 세그먼트의 개수를 제한함으로써 하드웨서의 부하를 줄이고자 하는 것이다. 예약 기반의 세그먼트를 통해서 평균 59\%의 메모리 효율성의 향상을 이루었다.
