29set2025
10:30 Defesa de Mestrado Por videoconferência
Tema
Análise de desempenho e propostas de melhoria para as Transparent Huge Pages do kernel Linux
Aluno
Pedro Demarchi Gomes
Orientador / Docente
Islene Calciolari Garcia
Breve resumo
Grande parte dos sistemas operacionais modernos usam huge pages para reduzir o overhead de tradução de endereços em aplicações que utilizam grandes quantidades de memória. Esse trabalho explora o gerenciamento de huge pages em diferentes sistemas operacionais, apresentando seus benefícios e desafios, como o memory bloat e a fragmentação de memória, que limitam seu uso eficiente. Por isso, foi proposto nesse trabalho o Linux Reservation Based Huge Page System (LRBHPS), um sistema de gerenciamento de huge pages baseado em reservas para superar essas limitações, promovendo uma alocação mais eficiente e reduzindo o desperdício de memória. O LRBHPS é baseado no Linux, e adota uma estratégia de reservas que cria uma huge page apenas quando há uma alta probabilidade de que ela seja utilizada, evitando o mapeamento de huge pages que não trarão ganhos de desempenho para a aplicação. Isso é bastante eficaz em sistemas com uma alta fragmentação de memória, onde a alocação de regiões contínuas de
memória de 2 MB se torna difícil. O sistema de reservas do LRBHPS funciona reservando uma região de memória de 2 MB na primeira falta de página, mapeando a huge page somente após a utilização de um número t de páginas base da reserva, quando se tem uma maior probabilidade de que seu uso realmente trará benefício para o desempenho da aplicação. Além disso, reservas não promovidas são destruídas após um tempo
predefinido caso a memória esteja sob pressão, o que contribui para uma administração de memória mais racional e evita o desperdício. Outro avanço apresentado pelo LRBHPS é o uso do bulk zeroing, uma
técnica que permite a preparação das páginas de maneira mais eficiente. Esse método reduz o tempo de inicialização das huge pages e diminui o tempo de execução de sistema. Em testes de desempenho com workloads como Redis, GUPS e Graphchi-PR, o LRBHPS demonstrou eficiência ao reduzir o tempo de execução de sistema e o número de cache misses, com ganhos significativos de tempo de execução e no uso de memória, mesmo em sistemas com alta fragmentação. Ao comparar o LRBHPS com as Transparent Huge Pages (THP) do Linux, observou-se que o LRBHPS é mais flexível e adaptável, especialmente em ambientes onde a memória é altamente fragmentada. Sua abordagem baseada em reservas o torna uma alternativa promissora para reduzir o consumo de memória e melhorar o desempenho em sistemas de grande escala.
Banca examinadora
Titulares:
| Islene Calciolari Garcia | IC/UNICAMP |
| Paulo Roberto Miranda Meirelles | IME/USP |
| Hervé Cédric Yviquel | IC/UNICAMP |
Suplentes:
| Edson Borin | IC/UNICAMP |
| Gustavo Maciel Dias Vieira | CCGT/UFSCar |