페이지 교체 알고리즘

페이지 교체 알고리즘은 가상 메모리 시스템에서 페이지 부재가 발생할 때 어떤 페이지를 메모리에서 교체할지 결정하는 방법을 나타냅니다. 이 알고리즘들은 시스템의 성능과 효율성에 직접적인 영향을 미치므로 중요합니다. 주요 페이지 교체 알고리즘들은 다음과 같습니다:

1. FIFO (First-In-First-Out)

• 가장 간단한 페이지 교체 알고리즘으로, 먼저 메모리에 적재된 페이지를 교체합니다.
• 가장 오래된 페이지를 우선적으로 교체하는 방식이기 때문에 오래된 페이지가 자주 사용되는 경우 페이지 폐기 비율이 높아질 수 있습니다.
• FIFO 알고리즘은 Belady's Anomaly 현상이 발생할 수 있어서, 페이지 프레임의 수가 증가하더라도 페이지 부재가 더 자주 발생할 수 있습니다.

2. Optimal

• 가장 이상적인 페이지 교체 알고리즘으로, 앞으로 사용되지 않을 페이지를 교체합니다.
• 현재 메모리에 있는 페이지들 중 가장 먼 미래에 참조되지 않을 페이지를 교체하는 방식입니다.
• Optimal 알고리즘은 최소한의 페이지 부재율을 보장하지만, 실제로는 알고리즘이 미래의 페이지 참조 패턴을 미리 알지 못하기 때문에 구현이 어렵습니다.

3. LRU (Least Recently Used)

• 가장 오랫동안 참조되지 않은 페이지를 교체합니다.
• 각 페이지에 대한 참조 시간을 추적하여 가장 오래 전에 참조된 페이지를 교체하는 방식입니다.
• LRU 알고리즘은 Belady's Anomaly가 발생하지 않고, 상대적으로 좋은 성능을 보장합니다.

4. LFU (Least Frequently Used)

• 가장 적게 참조된 페이지를 교체합니다.
• 각 페이지에 대한 참조 횟수를 추적하여 가장 적게 참조된 페이지를 교체하는 방식입니다.
• LFU 알고리즘은 최근에 자주 사용되었지만 더 이상 사용되지 않는 페이지를 교체하는데 어려움을 겪을 수 있습니다.

5. MFU (Most Frequently Used)

• 가장 자주 참조된 페이지를 교체합니다.
• 가장 많이 참조된 페이지를 교체하여 최근에 사용된 페이지를 유지하는 것을 목표로 합니다.
• MFU 알고리즘은 시스템에 의해 자주 사용되는 페이지를 보호하고, 이러한 페이지가 오래 동안 메모리에 유지되도록 합니다.

각 페이지 교체 알고리즘은 시스템의 특성과 작동 환경에 따라 적합한 상황이 다를 수 있습니다. 따라서 적절한 알고리즘을 선택하여 성능을 최적화해야 합니다.