Linux kernel compaction through cold code swapping

There is a growing trend to use general-purpose operating systems like Linux in embedded systems. Previous research focused on using compaction and specialization techniques to adapt a general-purpose OS to the memory-constrained environment, presented by most, embedded systems. However, there is still room for improvement: it has been shown that even after application of the aforementioned techniques more than 50% of the kernel code remains unexecuted under normal system operation. We introduce a new technique that reduces the Linux kernel code memory footprint, through on-demand code loading of infrequently executed code, for systems that support virtual memory. In this paper, we describe our general approach, and we study code placement algorithms to minimize the performance impact of the code loading. A code, size reduction of 68% is achieved, with a 2.2% execution speedup of the system-mode execution time, for a case study based on the MediaBench II benchmark suite

Reductie van het geheugengebruik van besturingssysteemkernen Memory Footprint Reduction for Operating System Kernels

In ingebedde systemen is er vaak maar een beperkte hoeveelheid geheugen beschikbaar. Daarom wordt er veel aandacht besteed aan het produceren van compacte programma's voor deze systemen, en zijn er allerhande technieken ontwikkeld die automatisch het geheugengebruik van programma's kunnen verkleinen. Tot nu toe richtten die technieken zich voornamelijk op de toepassingssoftware die op het systeem draait, en werd het besturingssysteem over het hoofd gezien. In dit proefschrift worden een aantal technieken beschreven die het mogelijk maken om op een geautomatiseerde manier het geheugengebruik van een besturingssysteemkern gevoelig te verkleinen. Daarbij wordt in eerste instantie gebruik gemaakt van compactietransformaties tijdens het linken. Als we de hardware en software waaruit het systeem samengesteld is kennen, is het mogelijk om nog verdere reducties te bekomen. Daartoe wordt de kern gespecialiseerd voor een bepaalde hardware-software combinatie. Overbodige functionaliteit wordt opgespoord en uit de kern verwijderd, terwijl de resterende functionaliteit wordt aangepast aan de specifieke gebruikspatronen die uit de hardware en software kunnen afgeleid worden. Als laatste worden technieken voorgesteld die het mogelijk maken om weinig of niet uitgevoerde code (bijvoorbeeld code voor het afhandelen van slechts zeldzaam optredende foutcondities) uit het geheugen te verwijderen. Deze code wordt dan enkel ingeladen op het moment dat ze effectief nodig is. Voor ons testsysteem kunnen we met de gecombineerde technieken het geheugengebruik van een Linux 2.4 kern met meer dan 48% verminderen

Improving Memory Management in the Linux Kernel

In this research I intend to analyze the Linux OS memory management system for inefficient segments and work to improve the source code to decrease the inefficiency. This is primarily important due to the nature of the Linux kernel being a constantly developing project. This operating system is extremely prominent in the field of computer science, and is always being improved, however most of these improvements come from academia, not industry. This makes it important to spend resources researching and continuing the process of perfecting this large body of code. There is an expanse of previous research on the Linux kernel in general, but the purpose of my research is to build on or improve the work of what has been done before. This is accomplished by looking at the composite of all the research of others (the Linux kernel as a whole), and adapting it to be more efficient in certain situations. The outcome I am aiming for is just that, locating and altering specific cases of the code to allow for a greater efficiency of the OS as a whole