Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas Edson Toshimi Midorikawa Ricardo Leandro Piantola Hugo Henrique Cassettari EPUSP - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PCS - Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais

Objetivo Apresentar um estudo do comportamento e do respectivo desempenho de algoritmos adaptativos de substituição de páginas, segundo a variação de seus parâmetros. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Apresentação Algoritmos adaptativos Parâmetros de Controle Algoritmo LRU-WAR Descrição dosTraces Análises dos parâmetros C e L do LRU-WAR Conclusão e trabalhos futuros IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Algoritmo de Substituição de Páginas Tradicionais: FIFO, MRU, LRU, LFU Memória Virtual com Paginação Área de Swap (Disco) Problema da Substituição: Qual página deve ser retirada da memória principal? Memória Principal Algoritmo de Substituição de Páginas Tradicionais: FIFO, MRU, LRU, LFU IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Algoritmos Adaptativos de Substituição Atuam de forma dinâmica, adaptando seu comportamento de acordo com o padrão de acesso à memória em tempo de execução. Modificam seu comportamento de acordo com as características de acesso à memória detectadas. Exemplos: SEQ (1997) EELRU – Early Eviction LRU (1999) LRFU – Least Recently/Frequently Used (2001) LIRS – Low Inter-reference Recency Set (2002) ARC – Adaptive Replacement Cache (2003) FPR – Fuzzy Page Replacement (2006) IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Parâmetros de controle IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Algoritmo LRU-WAR (Working Area Restriction) Utiliza LRU ou MRU-n Diferencia reuso imediato de localidade temporal c w IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Traces utilizados nas análises IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Gnuplot Padrões de acessos bem definidos: - Um conjunto de páginas com forte localidade temporal. - Um padrão de acessos seqüencial. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Grobner Padrão seqüencial intercalado com outros padrões de acesso à memória. Acessos a poucas páginas com forte localidade temporal. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Sprite Grande conjunto de páginas que são acessadas com uma certa freqüência. Não apresenta um padrão destacado. Intervalos irregulares, baixa localidade temporal. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Gráficos de Desempenho (Gnuplot) As variações do L não apresentaram desempenho significativo. Para valores de C maiores que 50 LRU-WAR se iguala ao LRU. Aproximação do Ótimo quando C=35 (23 faltas de páginas). IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Gráficos de Desempenho (Grobner) Quanto menor o valor de C, mais rápido é detectada o padrão seqüencial. Ganhos de até 24% em relação ao LRU e 15% em relação ao LRU-WAR com parâmetros padrão. Valores baixos de L não apresentam melhora. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Gráficos de Desempenho (Sprite) O valor ótimo de C para esse trace é 44. Quanto maior o valor de C, LRU-WAR mais próximo do LRU Quanto maior o valor de L melhor é o desempenho, porém não é possível se aproximar do LRU. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Conclusão Influência dos Parâmetros de Controle É possível modificar o comportamento dos algoritmos adaptativos de substituição de páginas para situações específicas Ajustar os parâmetros em execução pode melhorar significativamente o desempenho Melhoria de até 15% em relação aos parâmetros padrão LRU-WAR O algoritmo LRU-WAR com parâmetros padrão tem bom desempenho. Porém o desempenho pode melhorar ajustando-se os parâmetros de controle IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Trabalhos futuros Conduzir este mesmo estudo para um conjunto maior de aplicações Desenvolver um algoritmo dinâmico de ajuste dos parâmetros de controle em execução Analisar a influência dos parâmetros de controle usando o LRU-WAR com uma política de substituição global Estudo comparativo com outros algoritmos adaptativos IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Contato ESCOLA POLITÉCNICA DA USP Edson Toshimi Midorikawa: edson.midorikawa@poli.usp.br Ricardo Leandro Piantola: piantola@uol.com.br Hugo Henrique Cassettari: hugohc@terra.com.br ESCOLA POLITÉCNICA DA USP Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais Laboratório de Arquitetura e Computação de Alto Desempenho Av. Prof. Luciano Gualberto, travessa 3, 158, Cidade Universitária CEP: 05508-900, São Paulo-SP http://regulus.pcs.usp.br/~lahpc/ IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Número de Faltas de Página (NPF) Gnuplot GNUPLOT   Tamanho Memória Número de Faltas de Página (NPF) C=1 C=5 C=9 C=13 Ótimo LRU 500 22195 22216 22241 22265 22151 23139 1000 21195 21216 21241 21265 21151 1500 20195 20216 20241 20265 20151 2000 19195 19216 19241 19265 19151 2500 18195 18216 18241 18265 18151 3000 17195 17216 17241 17265 17151 3500 16195 16216 16241 16265 16151 4000 15195 15216 15241 15265 15151 4500 14195 14216 14241 14265 14151 5000 13195 13216 13241 13265 13151 5500 12195 12216 12241 12265 12151 6000 11195 11216 11241 11265 11151 6500 10195 10216 10241 10265 10151 7000 9195 9216 9241 9265 9151 7500 8195 8216 8241 8265 8151 8000 7718 IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Grobner IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP

Sprite IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP