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Linux 커널의 초기 부팅 물리 메모리 할당자(mm/memblock.c) 성능이 대폭 개선되었습니다. 기존에는 선형 탐색을 사용해 KHO 메모리 검색 시간이 매우 길었으나, 이진 탐색 도입으로 최악의 경우 복잡도가 O(N log N)으로 줄었습니다. 그 결과, 메모리 검색 시간이 약 268초에서 50ms 수준으로 극적으로 단축되었습니다.
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원문 바로가기mm/memblock.c는 전체 페이지 할당자가 활성화되기 이전에 사용되는 커널의 초기 부팅 물리 메모리 할당자를 구현합니다.
성능 개선은 memblock_add_range() 및 memblock_isolate_range() 함수 내에서 이진 탐색(binary search)을 사용하는 것에 기반합니다. Google 엔지니어 Tarun Sahu는 mm/memblock.c 코드가 후보 영역을 찾기 위해 이진 탐색 대신 선형 탐색(linear search)을 사용하고 있다는 점을 발견했습니다.
커널 핸드오버(Kernel Handover, KHO) 기능(이는 차례로 라이브 업데이트 오케스트레이터(Live Update Orchestrator) 등에서 사용됨)를 사용하여 수많은 분리된 folio를 다루는 것처럼 심하게 조각화된 환경에서는, 선형 탐색을 이용한 이러한 스캔 과정이 매우 상당한 시간을 소요하는 것으로 나타납니다.
패치 노트에 따르면, 최악의 경우 복잡도(worst-case complexity)에 이진 탐색을 사용함으로써 KHO 메모리 검색 시간이 약 238초에서 약 50밀리초로 단축되었습니다!
"이진 탐색을 사용하면 최악의 경우 복잡도가 O(N log N)(순차적 추가 시에는 O(N))으로 줄어들어, KHO 메모리 검색 시간을 ~268초에서 ~50ms로 단축시킵니다."
선형 탐색이 커널 코드에서 이렇게 오래 걸릴 것이라고는 놀랐지만, 이는 초기 부팅 시간의 메모리 할당자(early boot time memory allocator)에만 영향을 미칩니다.
이 최적화는 Linux 7.4 커널을 위한 memblock 풀 리퀘스트(pull request)의 일부로 오늘 제출되었습니다.