Android에 16kb 페이지 크기 추가

페이지는 운영 체제가 메모리를 관리하는 최소 단위
대부분의 CPU는 4 KB 페이지 크기를 지원하며, Android OS와 애플리케이션은 4 KB 페이지 크기에 최적화되어 있음
ARM CPU는 16 KB 페이지 크기를 지원하며, Android가 이 크기를 사용할 때 성능이 5-10% 향상되고 메모리 사용량은 약 9% 증가함
전반적인 운영 체제 성능을 개선하고 기기 제조업체가 이러한 트레이드오프를 선택할 수 있도록 Android 15는 4 KB 또는 16 KB 페이지 크기로 실행 가능함
16 KB 페이지 크기를 지원하는 첫 Android 시스템은 몇몇 기기에서 개발자 옵션으로 제공될 예정임

16KB 페이지 크기에 대한 기술적 세부 사항

대부분의 CPU에는 메모리 관리 장치(MMU)라는 전용 하드웨어가 있어 프로그램이 사용 중인 주소를 메모리의 물리적 위치로 변환
이 변환은 페이지 크기 단위로 수행됨
- 프로그램이 더 많은 메모리가 필요할 때마다 운영 체제가 개입하여 "페이지 테이블" 항목을 채워야 하며, 해당 메모리 조각을 프로세스에 할당
페이지 크기가 4배 더 커지면 장부 기록 작업이 4배 줄어듬.
- 따라서 시스템은 비디오를 멋지게 보이게 하고, 게임을 잘 플레이하고, 앱을 매끄럽게 실행하는 데 더 많은 시간을 할애할 수 있으며, 낮은 수준의 운영 체제 문서 작업에는 더 적은 시간이 소요됨
페이지 크기는 Application Binary Interface (ABI)가 아님
즉, 애플리케이션이 페이지 크기에 구애받지 않도록 수정되면 동일한 애플리케이션 바이너리가 4KB와 16KB 디바이스 모두에서 실행될 수 있음
Android 15에서는 다양한 페이지 크기에서 실행할 수 있도록 Android를 처음부터 리팩토링하여 페이지 크기에 구애받지 않도록 만듦

Android 15 기반 장치:
- 컴파일 타임 PAGE_SIZE 매크로가 런타임 getpagesize(2)로 대체됨
- 모든 OS 바이너리는 16 KB 정렬됨 (서드 파티 애플리케이션/라이브러리는 16KB 정렬되지 않을 수 있음)
- 모든 OS 바이너리는 프로세스에 매핑된 모든 메모리 영역을 읽을 수 있도록 별도의 로드 가능한 세그먼트로 빌드되며, 일부 애플리케이션은 이에 의존함
- 여러 OS 구성 요소가 페이지 크기를 가정하지 않고 더 큰 페이지 크기에 대해 최적화되도록 재작성됨

성능 좋은 작업을 위해서는 파일 시스템 블록 크기가 페이지 크기와 일치해야 함. EROFS 및 F2FS 파일 시스템과 UFS 스토리지 계층이 16KB 호환됨
4KB 시스템에서는 16KB 정렬을 위해 추가된 패딩으로 인해 ELF 실행 파일 크기가 증가하지만 여러 최적화를 통해 이 비용을 회피함
Sparse 읽기 전용 파일 시스템은 16KB 정렬을 위한 추가 패딩에 대해 생성된 0 페이지가 디스크에 기록되지 않도록 함
읽기/쓰기 가능 파일 시스템은 0 페이지를 케이스별로 처리함

리눅스 커널은 특정 페이지 크기에 깊이 연결되어 있으므로 커널을 빌드할 때 사용할 페이지 크기를 선택해야 하며, 운영 체제의 나머지 부분은 동일하게 유지됨

네이티브 코드 또는 의존성이 있는 모든 애플리케이션은 16KB 페이지 크기 디바이스와 호환되도록 다시 컴파일해야 함
대부분의 Android 애플리케이션 및 SDK 내의 네이티브 코드는 4KB 페이지 크기를 염두에 두고 빌드되었기 때문에 16KB로 다시 정렬하여 바이너리가 4KB 및 16KB 디바이스와 모두 호환되도록 해야 함
대부분의 애플리케이션 및 SDK에서 이는 2단계 프로세스임:
1. 16KB 정렬로 네이티브 코드 재빌드
2. 페이지 크기에 대한 하드코딩된 가정이 있는 경우 16KB 디바이스/에뮬레이터에서 테스트 및 수정

현재 생산되는 Android 기기는 16 KB 페이지 크기를 지원하지 않음
- 이 문제를 해결하기 위해 파트너와 협력하여 기존 기기에서 개발자 옵션을 사용할 수 있도록 조치를 취하고 있
개발자 옵션으로 16 KB 페이지 크기 지원을 제공할 예정임
Android Studio에서 16 KB 에뮬레이터 타겟을 사용할 수 있음

16KB 페이지 크기로의 전환은 Android 디바이스의 성능과 효율성을 향상시키기 위한 중요한 변화
더 큰 페이지 크기를 사용하면 메모리 관리 오버헤드가 감소하고 전반적인 시스템 성능이 향상될 수 있음
그러나 이 변화는 특히 네이티브 코드에 의존하는 앱 및 SDK에 대한 호환성 문제를 초래할 수도 있으므로 개발자는 16KB 페이지 크기를 염두에 두고 소프트웨어를 업데이트해야 함
Google은 16KB 개발자 옵션 및 에뮬레이터 지원을 통해 이 전환을 테스트하고 준비할 수 있는 도구를 개발자에게 제공하고 있음
16KB 페이지는 현재 ARM 기반 Android 디바이스에만 적용되지만, 미래에는 다른 하드웨어 플랫폼으로 확장될 가능성이 있음
개발자는 앱과 SDK를 16KB 페이지 크기에 맞게 조정하는 것 외에도, 더 큰 페이지 크기가 메모리 사용량에 미치는 영향을 고려하고 필요한 경우 메모리 최적화를 수행해야 함
16KB 페이지로의 전환은 Android 생태계 전반에 걸친 협력이 필요한 중요한 노력이지만, 결국 사용자에게 더 나은 성능과 효율성을 제공할 것임