Jump to:
Navigation

18. Memory 관리 기법 종류

in Study / Computer Science / Operating System on Blog

Memory 관리 기법 종류

  • Fixed Partitioning

    • 균등 고정 분할 방식

      실행 이전에 Memory를 동등한 크기의 Partition으로 쪼개서 Program마다 Partition 단위로 할당

      • 장점
        • 단순함
        • 아무 Partition에나 할당하면 됨
      • 단점
        • Internal Fragmentation (내부 단편) 발생 가능 => Partition 내에 비어 있는 공간이 생기는 것
        • Active 가능한 Process 수가 정해져 있음
        • Partition보다 큰 Process는 실행 불가 => overlay나 swap과 함께 사용해서 해결하고자 함
          • Overlay

            Program의 명령어와 Data들을 Module로 나누어서 먼저 실행되어야 하는 Module을 Memory에 우선적으로 할당했다가, 다음 모듈을 실행할 때 이전 Module을 Swap 해서 Memory를 관리하는 기법

    • 비균등 고정 분할 방식

      General 하게 사용불가

      미리 Process가 얼마나 사용할 건지 안다면 그나마 괜찮음 => But 근본적인 문제 해결 X

      • 할당 방법

        • 사용 가능하면서 Process가 실행 가능한 공간 중 가장 작은 공간을 줌 => Single Queue

        • 딱 맞는 공간에 할당해서, 자리가 생길 때까지 기다리게 함 => Multi Queue

  • Dynamic Partitioning

    RunTime에서 필요에 따라 동적 할당 => 실행 시에 Partition 분할

    Partition 내의 Fragment는 없으나, Partition간 Fragment가 발생 => External Fragmentation (외부 단편화) => Memory Compaction(메모리 압축)으로 메모리를 움직여서 개선

    • Partition 할당 방법

      • First-Fit

        처음 위치부터, 빈공간들을 탐색하다가 할당할 수 있으면 할당

      • Next-Fit

        마지막으로 할당된 곳부터 빈공간 탐색하다 할당할 수 있으면 할당

      • Best-Fit

        할당 가능한 주소들 중 가장 Fit한 곳에 할당

    Memory Compaction이 빈번하고, Fit한 공간을 찾기 위해 다 뒤져봐야 해 성능은 최악
      + ##### Worst-Fit
      가장 차이가 큰 곳에 할당
		
      Partition을 최대한 재활용해서 Compaction을 늦춰보려는 것   +#### 장점
  + Internal Fragmentation해결
  + 효율적인 Memory 사용

    • Weakness

      • External Fragmentation
      • Compaction을 위한 Overhead 발생

  • Buddy System

    Fixed Partitioning과 Dynamic Partitioning을 Hybrid 한 것

    • Buddy Allocation

      가용 메모리 영역을 가지고 있다가 요청이 오면 2^k 꼴의 가장 Fit한 Memory Block을 줌

      만약 Fit하지 않으면 계속 절반씩 쪼개가면서 찾고, 이 때 Split된 Block을 Buddy라고 함

      Block의 크기가 2^k 꼴로 정해져 있다는 점에서 Fixed Partitioning과 유사하지만, Fit한 메모리 크기를 찾는다는 점에서 Dynamic Partitioning과 비슷

      만약 쓰고 나서 반환했는데, 동일한 크기의 사용 가능한 Block이 존재하면 Merge함

  • Slap Allocator

    물리적으로 할당된 공간에 미리 다양한 사이즈의 캐시를 해둔다던가 여러개의 오브젝트를 빠르게 할당해둘 수 있다던가 Buddy시스템은 Internal Fragmentation이 필연적으로 나타나지만, Slap은 그걸 줄이고 메모리의 요청 처리 속도가 빠르다 보완 필요

  • Paging

    분산 적재

    • Page

      고정된 사이즈의 조각 단위

      프로세스를 조각으로 나눈 것

    • Segmentation

      가변 길이의 조각

    • Frame

      메모리를 조각으로 나눈 것

    프로세스가 불연속적으로 배치됨 => 시작 주소만으로는 정확한 위치를 알 수가 없음

    => 순서쌍을 Mapping 해야 함 => Page Table or Page Mapping Table 자료구조 사용하며 순서대로 앞에서부터, 몇번째 Frame Number에 존재하는지가 저장됨

    • 장점

      • 오직 Process의 마지막 Page에서만 내부 단편화 생김 (프로세스를 page 크기로 나누어서 적재하므로)
      • 외부 단편화 없음

    • 단점

      • PageTable로 인해 공간적, 시간적 오버헤드가 발생

    • Address Translation

      • 기존의 Base, Bound를 통한 계산의 문제점

        이전까지는 Logical한 주소를 Physical한 주소로 바꿀 때, Base 주소와 Relative한 주소 값을 계산해 접근하면서, Bound를 통해 해당 Process가 접근 가능한 임계점을 알 수 있었지만, 이제 Page로 메모리 적재가 불연속적으로 변하면서, 더 이상 Base와 Bound로는 할 수가 X

      • 새로운 방법

        Frame 사이즈를 2의 배수로 한다면, Page Number와 Offset의 결합이 Relative Address와 동일해진다는 것을 이용, Page Number와 Offset으로 표현

        ex : ) 0000~9999 까지를 표현할 때, Page 크기를 1024라고 하면 Page는 0 ~ 8까지 존재, 이때 Offset은 0 ~ 1023이 되고 각각 2진법으로 변환하면 Page는 4비트로 모두 표현 가능(3비트는 최대 7임)하고, offset은 10비트로 모두 표현이 가능

        만약 1502라는 값이 들어오면 PageNumber은 1이 되고, offset은 478이 됨 => Relative 주소로 바꾸면 0001 (478을 2진수로 변환한 10자리) 로 바뀌게 됨

        • 계산하는 법

          2진수의 논리적인 주소가 주어졌을 때, Page Number Bit가 n Bit면 왼쪽에서부터 N자리만큼 추출해서 계산 후 Page Table에서 Frame Number를 찾고, Frame Number * 2^(offset 표현하는데 사용되는 비트 수) + offset을 하면 Physical Address가 됨

  • Segmentation

    가변적인 조각으로 Process를 나눠 비연속적으로 할당하는 것

    • Segment Table

      각 Segment의 Base와 Limit를 가지고 저장하는 구조

    • 장점

      • 내부 단편화 X
      • 논리적으로 Segment를 구분하기 때문에, Segment별 Permission을 설정하여 Share나 Protect 하기에 Paging보다 유리

    • 단점

      외부 단편화 존재 (만약에 해당 프로세스가 다 끝나서 Release 되고 나서 그 공간이 빔, 가변 길이라 해당 공간을 재활용 하기 어렵고, 그냥 Dummy로 남음)

    • 계산하는 법

      Logical 주소가 Sement Number와 Offset으로 구성되고, Segment Number에 해당하는 Segment의 Base 값에 Offset만큼을 더하면 됨

      만약 Offset이 Length보다 크다면 불가능

  • Page와 Sementation 특징

    • 공통점

      • Process를 조각으로 나누고, 연속적으로 배치할 필요 X
      • Physical Address와 Logical Address가 다르고, 재배치가 가능함

    • 차이점

      • Page는 고정된 크기이지만, Segment는 가변 길이의 크기

© 2025. Na2te All rights reserved.