Edson Toshimi Midorikawa Ricardo Leandro Piantola Hugo Henrique Cassettari

1. 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

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

3. 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

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

5. 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)

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

7. 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

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

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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).

13. 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.

14. 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.

15. 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 padrãotem bom desempenho. Porém o desempenho pode melhorar ajustando-se os parâmetros de controle

16. 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

17. IV WSO / 2007 – Influência dos Parâmetros de Controle no Desempenho de Algoritmos Adaptativos de Substituição de Páginas - EPUSP • Contato • 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/

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

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

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