[OS] Memory Management
Contents
Memory Management에 대해 알아보자.
Background
메모리 계층구조
- 레지스터
- 캐시
- 메인 메모리
- 보조기억장치
레지스터쪽으로 갈수록 용량이 작고 비싸다. 레지스터와 캐시는 HW(CPU)가 관리하고 나머지 2개는 SW(OS)가 관리한다.
- block
- 보조기억장치와 주기억장치 사이의 데이터 전송 단위
- 보조기억장치에서 메인메모리로 1bit에 해당하는 데이터만 올려도 block단위(1~4kb)로 올라간다
- word
- 메인메모리와 레지스터 사이의 데이터 전송 단위 (16~64bit)
Address Binding
- 프로그램의 논리 주소를 실제 메모리의 물리 주소로 매핑하는 과정
- binding 시점에 따라 구분
- complie time binding
- load time binding
- run time binding
- 대부분의 OS가 사용하는 방법
- Address binding을 수행시간(running state)까지 연기
- HW(Memory Management Unit)의 도움이 필요
Memory allocation
Continuous memory allocation
프로세스를 하나의 연속된 메모리 공간에 할당하는 정책이다. 이는 크게 두가지로 나눈다.
- Uni-programming
- 하나의 프로세스만 메모리 상에 존재
- Multi-programming
Multi-programming
두 가지로 나눠서 생각할 수 있다.
Fixed(static) partition multi-programming
- 메모리 공간을 고정된 크기로 미리 분할, 메모리 관리는 편함
- 각 프로세스는 하나의 partition에 적재
- start address, size를 통해서 partition 관리
- 프로세스가 kernel이나 다른 partition을 침범하지 않도록 Boundary address를 통해 방지한다
- 문제: Fragmentation (단편화)
- Internal fragmentation: Partition 크기 $>$ Process 크기
- External fragmentation: (남은 메모리 크기 $>$ Process 크기)이지만 연속된 공간이 아니라 사용불가
- 메모리가 낭비된다
Variable(dynamic) partition multi-programming
- 초기에는 전체가 하나의 영역인데 프로세스를 처리하는 과정에서 메모리 공간이 동적으로 분할된다
- 프로세스가 필요한 메모리 크기 만큼 할당되는 것이다
- 그렇다면 프로세스들이 끝나고 메모리를 반납한 공간이 생기고 새로운 프로세스가 들어가야 할 때, 배치전략이 다양하다
- First-fit
- 첫 번째 partition을 선택
- simple, low overhead지만 공간 활용률은 떨어질 수 있다
- Best-fit
- 프로세스가 들어갈 수 있는 partition 중에서 가장 작은 곳 선택
- 탐색시간이 걸린다, 크기가 큰 partition을 낭비하지 않을 수 있다, 작은 크기의 partition이 계속 발생할 수 있다
- Worst-fit
- best-fit 과 반대
- First-fit
- coalescing holes (공간 통합)을 통해서 인접한 빈 메모리를 하나의 patition으로 통합하는 방법도 존재한다
- storage compaction (메모리 압축)은 모든 빈 공간을 하나로 통합하는 방법이다, 모든 process를 중지하고 재배치해야 할 수도 있어서 high overhead라는 단점도 존재
Non-continuous memory allocation
- 이 부분은 virtual memory에서 다룬다