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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2016.tde-20072016-090442
Document
Author
Full name
Ricardo Leandro Piantola da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Sato, Liria Matsumoto (President)
Battaglia, Arthur Fernando Arnold
Gubitoso, Marco Dimas
Kinoshita, Jorge
Oliveira, Rômulo Silva de
Title in Portuguese
Uso do conceito de qualidade do conteúdo da memória em algoritmos de gerência de memória paginada.
Keywords in Portuguese
Gerência de memória
Memória virtual
Paginação sob demanda
Sistemas operacionais
Substituição de páginas
Abstract in Portuguese
No contexto da gerência de memória em sistemas operacionais, vários grupos de pesquisa desenvolvem trabalhos na área de algoritmos para gerência de memória virtual e alguns algoritmos para substituição de páginas têm sido propostos na literatura recente. No entanto, essas propostas não chegaram a um algoritmo que resolva satisfatoriamente o problema de desempenho na gerência de memória. Ainda não existe um consenso entre os pesquisadores de como essa questão deve ser tratada de maneira eficiente, e as propostas de algoritmos desenvolvidas possuem grande sobrecarga devido à sua complexidade. O objetivo deste trabalho é propor uma forma eficiente de gerenciar a memória com a composição de técnicas de busca, posicionamento e substituição de páginas. A hipótese aqui adotada é que para tratar o problema da gerência da memória é melhor consumir recursos computacionais determinando quais páginas deveriam estar na memória em um determinado instante de tempo do que gastar recursos determinando qual página será retirada da memória. A tese apresenta uma reanálise dos principais trabalhos que têm como objetivo o desempenho da gerência de memória, tornando possível retirar conclusões e ideias sobre quais fatores influenciam de maneira positiva com relação ao desempenho do sistema. A partir deste estudo, é determinado o conceito de qualidade do conteúdo da memória e criada uma métrica para medi-la. Aplicando tal conceito, formula-se um método sistêmico de construção de algoritmos de gerência de memória. Realiza-se uma aplicação desse método, criando-se então, os algoritmos RR+ng e RRlock+ng. A métrica é aplicada em simulações na fase final do método, mostrando-se adequada para realizar as análises. Os resultados obtidos mostram que a hipótese tratar o problema da gerência da memória, consumindo recursos computacionais determinando quais páginas devem estar na memória ao invés de quais devem deixá-la mostrou-se válida e parece promissora.
Title in English
Using the concept of quality of memory contents in paged memory management algorithms.
Keywords in English
Demand paging
Memory management
Operating systems
Page replacement
Virtual memory
Abstract in English
When it comes to memory management in operating systems, many research groups have been developing works in the memory management algorithms area and some page replacement algorithms have been proposed in the recent literature. Such proposals were not successful in developing algorithms that worked well as far as the performance in memory management is concerned. There is no consensus among the researches about how this problem can be treated efficiently, and the algorithms proposed have high overhead because of their complexity. The objective of this work is to propose an efficient memory management with the composition of page fetch, placement and replacement techniques. This thesis hypothesis is that to treat the memory management problem it is better to consume computational resources determining which pages must be in the memory in a given time than to waste resources defining which pages would be evicted from the memory. This work presents a reanalysis of the main works whose objective is memory management performance, making it possible to draw different conclusions and ideas about what factors may have a positive influence with respect to system performance. This study develops both the concept of quality of memory contents and a metric to measure it. Besides, a systemic method to create memory management algorithms is devised, applying the concept just created. Then, the method is followed, creating the RR+ng and RRlock+ng algorithms. In the final phase of the method, the metric is applied in simulations, proving to be adequate to perform the analysis. The results show that the idea of treating the memory management problem, consuming computational resources to determine which pages must be in the memory instead of which ones must leave it, hold true and seems to be promising.
 
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Publishing Date
2016-07-20
 
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