This paper presents a trace-based simulation methodology for constructing representations of workload-allocator interaction. We use two-dimensional rectangular bin packing (2DBP) as our foundation. Classical 2DBP algorithms minimize their products' makespan, but virtual memory systems employing demand paging deem such a criterion inappropriate. We view an allocator's placement decisions as a solution to a 2DBP instance, optimizing some unknown criterion particular to that allocator's policy. Our end product is a compact data structure that fits e.g. the simulation of 80 million requests in a 350 MiB file. By design, it is concerned with events residing entirely in virtual memory; no information on memory accesses, indexing costs or any other factor is kept. We bootstrap our contribution's significance by exploring its relationship to maximum resident set size (RSS). Our baseline is the assumption that less fragmentation amounts to smaller peak RSS. We thus define a fragmentation metric in the 2DBP substrate and compute it for 28 workloads linked to 4 modern allocators. We also measure peak RSS for the 112 resulting pairs. Our metric exhibits a strong monotonic relationship (Spearman coefficient $\rho>0.65$) in half of those cases: allocators achieving better 2DBP placements yield $9\%$-$30\%$ smaller peak RSS, with the trends remaining consistent across two different machines. Considering our representation's minimalism, the presented empirical evidence is a robust indicator of its potency. If workload-allocator interplay in the virtual address space suffices to evaluate a novel fragmentation definition, numerous other useful applications of our tool can be studied. Both augmenting 2DBP and exploring alternative computations on it provide ample fertile ground for future research.


翻译:本文提出了一种基于跟踪的模拟方法,用于构建工作量分配器交互的表示。我们以二维矩形装箱(2DBP)为基础。传统的2DBP算法通过最小化产品的完成时间来优化,但是采用需求分页的虚拟内存系统认为这样的标准不合适。我们将分配器的放置决策视为解决2DBP实例的应对方法,优化特定于该分配器策略的某个未知标准。我们的最终产品是一个紧凑的数据结构,适用于例如模拟350MB文件中8000万个请求。出于设计考虑,它仅涉及完全驻留在虚拟内存中的事件。不可能保留关于内存访问、索引成本或任何其他因素的信息。我们通过探索其与最大驻留集大小(RSS)的关系来开始我们的贡献。我们的基线是假设较少的分段量意味着更小的峰值RSS。因此,我们在2DBP基底中定义了一个分段度量,并计算了与4种现代分配器相关的28种工作负载的结果。我们还测量了112个结果对的峰值RSS。我们的度量在其中的一半情况下显示了强烈的单调关系(Spearman系数$\rho>0.65$):实现更好的2DBP放置的分配器可产生$9\%$-$30\%$较小的峰值RSS,这些趋势在两台不同的计算机上保持一致。考虑到我们的表示的极简主义,所提供的经验证据是其潜力的有力指标。如果在虚拟地址空间中的工作量-分配器相互作用足以评估新的分段定义,则可以研究这种工具的众多其他有用的应用。增加2DBP和探索对其进行替代计算都将为未来的研究提供充足的肥沃土壤。

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