[운영체제] 메모리 관리 (3) : physical memory 할당에 관하여

메모리 관리 (3)

 

# Allocation of Physical Memory
# 연속 할당
# 고정 분할 방식
# 가변 분할 방식

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✍️ 본 포스팅은 이화여자대학교 반효경 교수님의 "운영체제" 강의를 들으며 정리한 내용입니다.

 

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＊Allocation of Physical Memory

- 메모리는 일반적으로 두 영역으로 나뉘어 사용한다.

• 여기서 말하는 메모리는 physical memory를 말함
• OS 상주 영역 : inherrupt vector와 함께 낮은 주소 영역 사용
• 사용자 프로세스 영역 : 높은 주소 영역 사용

- 사용자 프로세스 영역의 할당 방법

• Contiguous allocation
  • 각각의 프로세스가 메모리의 연속적인 공간에 적재되도록 하는 것
  • 고정 분할 방식(Fixed partitiion allocation)
  • 가변 분할 방식(Variable partition allocation)
• Noncontiguous allocation
  • 하나의 프로세스가 메모리의 여러 영역에 분산(불연속)되어 올라갈 수 있음
  • Paging
  • Segmentation
  • Paged Segmentation

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＊연속 할당(Contiguous allocation)

- 고정분할(Fixed partitiion) 방식

• 물리적 메모리를 몇 개의 영구적 분할 (partition)로 나눔
• 분할의 크기가 모두 동일한 방식과 서로 다른 방식이 존재
• 분할 당 하나의 프로그램 적재
• 융통성이 없음
  • 동시에 메모리에 load되는 프로그램의 수가 고정됨
  • 최대 수행 가능 프로그램 크기 제한
• 내부조각 (Internal fragmentation), 외부조각(external fragmentation) 발생
• 내부 조각 : 분할된 메모리보다 할당된 프로그램이 작아서, 쓰고 남은 메모리 공간
• 외부 조각 :  올리려는 프로그램보다 분할된 메모리가 작아서, 사용되지 않은 메모리 공간

- 가변분할(Variable partition) 방식

• 프로그램의 크기를 고려해서 할당
• 분할의 크기, 개수가 동적으로 변함
• 기술적 관리 기법 필요
• 외부 조각(External fragmentation) 발생

- Hole

• 가용 메모리 공간
• 다양한 크기의 hole들이 메모리 여러 곳에 흩어져 있음
• 프로세스가 도착하면 수용가능한 hole을 할당
• 운영체제는 다음의 정보를 유지
  1. 할당 공간
  2. 가용 공간 (hole)

-> 그럼 가용 메모리 공간(hole) 중 어디에 새로운 프로그램을 할당할 것인가?

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- Dynamic Storage-Allocation Problem

가변 분할 방식에서 size n인 요청을 만족하는 가장 적절한  hole을 찾는 문제

- First-fit

• Size가 n 이상인 것 중 최초로 찾아지는 hole에 할당

- Best-fit

• Size가 n 이상인 가장 작은 hole을 찾아서 할당
• hole들의 리스트가 크기순으로 정렬되지 않은 경우 모든 hole의 리스트 탐색해야함
• 많은 수의 아주 작은 hole들이 생성됨

- Worst-fit

• 가장 큰 hole에 할당
• 역시 모든 리스트를 탐색해야 함
• 상대적으로 아주 큰 hole들이 생성됨

-> First-fit과 best-fit이 worst-fit보다 속도와 공간 이용률 측면에서 효과적인 것으로 알려짐

-> 사용 중이지 않은 hole들을 보다 효과적으로 관리하려면 어떻게 해야할까??

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- Compaction

• 외부 조각(external fragmentation) 문제를 해결하는 한 가지 방법
• 사용 중인 메모리 영역을 한 군데로 몰고 hole들을 다른 한 곳으로 몰아 큰 block을 만드는 것
• 매우 비용이 많이 드는 방법임
• 최소한의 메모리 이동으로 compation하는 방법 (매우 복잡한 문제)
• Compaction은 프로세스의 주소가 실행 시간에 동적으로 재배치 가능한 경우에만 수행할 수 있다.