스미스요원

메모리 관리가 필요한 이유

• 멀티프로그래밍 환경으로 변화하면서 한정된 메모리를 효율적으로 사용할 필요가 생겼다.

• 프로세스는 독립된 메모리 공간을 갖고, 운영체제 혹은 다른 프로세스의 메모리 공간에 접근할 수 없기 때문에

    이를 자체적으로 관리하지 못한다.

• 운영체제만 메모리 영역과 프로세스 메모리 공간의 접근에 제약을 받지 않으므로 운영체제에서 이를 관리해줄 필요가 있다.

• 프로세스 주소

    ◦  논리적 주소(Logical address)

          -  CPU가 생성하는 주소. 가상 주소(Virtual address)라고도 부른다.

          -  프로세스마다 독립적으로 가지는 주소 공간 (힙/데이터/텍스트/스택 공간 등)

          -  프로세스 내부에서 사용하며 각 프로세스 마다 0의 주소 부터 시작한다.

    ◦  물리적 주소(Physical address)

          -  프로세스가 실행되기 위해 실제로 메모리(RAM)에 올라가는 위치

          -  Address Binding : 프로세스가 메모리의 어느 위치(어떤 물리적 주소)에 올라갈지 결정하는 작업

• 연속 할당 기법

    ◦  프로그램 전체를 하나의 커다란 공간에 연속적으로 할당하는 기법

    ◦  물리적 메모리를 다수의 분할로 나누어 하나의 분할에 하나의 프로세스가 적재되도록 한다.

    ◦  크게 고정 분할 방식과 가변 분할 방식으로 나뉜다.

• 불연속 할당 기법

    ◦  하나의 프로세스가 사용하는 메모리 공간이 연속적이어야 한다는 제약을 없앤 메모리 관리 방법

    ◦  프로그램의 일부가 서로 다른 주소 공간에 할당될 수 있다.

    ◦  불연속 할당 기법에서 등장하는 개념들

          -  페이지 : 고정 사이즈의 작은 프로세스 조각

          -  프레임 : 페이지 크기와 같은 주기억장치 메모리 조각

          -  단편화 : 기억 장치의 빈 공간 or 자료가 여러 조각으로 나뉘는 현상

          -  세그먼트 : 서로 다른 크기를 가진 논리적 블록이 연속적 공간에 배치되는 것

고정 분할 방식

• 물리적 메모리를 정해진 개수의 영구적인 분할로 나누어두고 각 분할에 하나의 프로세스를 적재하는 방식

• 동시에 메모리에 올릴 수 있는 프로그램 수가 고정되어 있으며, 수행 가능한 프로그램의 최대 크기 또한 제한되기 때문에

    가변분할 방식에 비해 융통성이 떨어진다.

• Internal/External Fragmentation이 발생할 수 있다.

가변 분할 방식

• 메모리에 적재되는 프로그램의 크기에 따라 분할의 크기, 개수를 동적으로 조절하는 방식

• 프로그램의 크기를 고려하여 메모리를 할당하고, 이를 관리할 수 있는 기술이 필요한 방식이다.

• Internal Fragmentation은 발생하지 않지만, 메모리에 새로운 프로세스를 올릴 공간이 충분하지 않으면

    External Fragmentation이 발생할 수 있다.

    ◦  이는 컴팩션(compaction) 기법으로 해결 가능하지만, 비용이 매우 많이 든다.

          -  컴팩션 기법이란? : 중간중간 사용하지 않은채 뻥 뚫려있는 메모리 영역을 한쪽으로 모으기 위해 자원들을 한쪽으로 몰아넣는 기법

          -  수행중인 프로세스의 물리적 메모리 위치를 하나하나 옮겨야 하므로 비용이 매우 크다.

• 가변 분할 방식에서는 메모리 공간의 어디에 프로세스를 올려야 할지 결정해야 한다. (동적 메모리 할당 기법)

• 이를 결정하는 방법으로 아래 세가지 정도가 있다.

    ◦  최초 적합 방법

          -  가용 공간을 차례대로 살펴보면서 프로그램 크기 < 가용 공간 크기가 최초로 발견될 때 할당

          -  모든 가용 공간을 탐색할 필요가 없어 시간적으로 효율적이다.

    ◦  최적 적합 방법

          -  프로세스 크기 < 가용 공간 크기인 가장 작은 공간을 찾아 할당

          -  모든 가용 공간 리스트가 크기 순으로 정렬되어 있지 않으면 탐색에 오버헤드가 발생할 수 있다.

    ◦  최악 적합 방법

          -  프로세스 크기 < 가용 공간 크기인 가장 작은 큰 공간을 찾아 할당

          -  최적 적합과 동일하게 탐색 오버헤드가 발생할 수 있다.

참고자료