[운영체제] 페이징 & 세그먼테이션

메모리 관리 기법 

다중 프로그래밍 시스템에서 복수의 프로세스를 주메모리에 수용하기 위하여 주메모리를 동적 분할하는 메모리 관리 작업을 의미한다.  이러한 메모리 관리 기법은 크게 두가지로 나뉘어진다. 

참고) 다중 프로그래밍 시스템이란?
주기억장치 상에 2개 이상의 프로그램이 적재되어 하나의 프로그램이 입출력 동작을 하게 되면 CPU로 하여금 다른 프로그램을 수행하도록 하여 효율을 증가시키고자 하는 방법이다.

연속 메모리 관리

1. 프로그램 전체가 메모리에 연속적으로 할당되어야만 하는 관리 기법 
2. 고정 분할 기법 : 메모리가 고정된 파티션으로 분할, 내부 단편화 발생
3. 동적 분할 기법 : 파티션들이 동적 생성되며 자신의 크기와 같은 파티션에 적재, 외부 단편화 발생 

 

<연속 메모리 할당에서 단편화를 줄이는 프로세스 할당 방식>

1. 최초 적합(First Fit) : 가장 처음 만나는 빈 메모리 공간에 프로세스 할당
2. 최적 적합(Best Fit) : 빈 메모리 공간의 크기와 프로세스의 크기 차이가 가장 적게 나는 곳에 할당 
3. 최악 적합(Worst Fit) : 빈 메모리 공간의 크기와 프로세스 크기 차이가 가장 크게 나는 곳에 할당, 후에 빈 공간에 또 다른 프로세스를 할당할 수 있을 것이라는 가정하에 수행 

참고) 내부 단편화와 외부 단편화
내부 단편화 : 고정된 파티션보다 작은 프로세스 조각이 할당될 경우, 빈공간이 발생하는데 이를 내부 단편화라고 함
외부 단편화 : 서로 다른 크기의 프로세스 조각들이 생성,제거를 반복하다 보면 여유 공간이 작은 조각들로 나누어지는 것을 외부 단편화라고 함 

불연속 메모리 관리

1. 프로그램의 일부가 서로 다른 주소 공간에 할당될 수 있는 기법
2. 페이지 : 프로세스를 고정된 크기의 작은 블록들로 나눴을 때, 그 블록들을 페이지라고 칭함
3. 프레임 : 페이지 크기와 같은 주기억장치 메모리 블록 
4. 세그먼트 : 서로 다른 크기의 논리적 단위 

페이징 & 세그먼테이션 

단순 페이징(Paging)

1. 프로세스는 페이지로 나누어지고, 물리 메모리는 프레임으로 나뉘어지는 기법 
2. 페이지 테이블에는 각 페이지 번호와 해당 페이지가 할당된 프레임의 시작 물리 주소를 저장
3. 할당은 항상 프레임의 정수 배로 할당되는데, 만약 프로세스가 프레임의 정수 배보다 살짝 작다면 할당된 마지막 프레임은 전부 사용되지 않고 남아버리는 문제 발생 (내부 단편화) 

가상 메모리 페이징 

1. 단순 페이징과 다르게, 프로세스 페이지를 모두 적재 시킬 필요가 없음 
2. 복잡한 메모리 관리로 인해 오버헤드가 존재 

단순 세그먼테이션(Segmetation) 

1. 프로세스와 물리 메모리를 세그먼트로 분할 
2. 세그먼트 테이블에는 각 세그먼트의 기준(세그먼트의 시작 물리 주소)과 한계(세그먼트의 최대 길이)를 저장
3. 세그먼트들이 적재,제거 되는 일이 반복되면 자유 공간들이 많은 수의 작은 조각들로 나뉘어져 못쓰게 될 수 있음 (외부 단편화) 

가상 메모리 세그먼테이션

1. 필요하지 않은 세그먼트들은 로드되지 않음 
2. 복잡한 메모리 관리로 인해 오버헤드가 존재

 

Reference

https://github.com/gyoogle/tech-interview-for-developer

gyoogle/tech-interview-for-developer

https://technote-mezza.tistory.com/92

[운영체제 OS] 메모리 관리란? - 이유, 방법