[운영체제] - 연속 메모리 할당과 비연속 메모리 할당 (기본)

연속 메모리할당

연속 메모리할당이란 멀티 프로세스 환경에서 여러 프로세스 메모리에 연속적으로 로드하는 방법. 크게 고정 분할, 동적 분할 두가지 방식이 있음

고정 분할 방식

메모리 영역을 구분한뒤 각 영역에 프로세스를 할당하는 기법, 분할된 영역의 크기는 서로 다를 수 있음. 메모리에 올릴 수 있는 프로세스 수와 각 프로세스 크기가 제한된다는 단점이 있고, 단편화(Fragment) 문제가 발생할 수 있음.

 

Process Queue 에 들어오는 순서대로 메인메모리에 프로세스를 할당함 멀티프로그래밍 정도는 메모리에서 동시에 실행할 수 있는 프로세스의 수를 나타냄. 따라서 RAM에 형성된 블록의 수에 따라 시스템의 멀티프로그래밍 수준이 결정됩니다.

장점

• 추가로 메모리에 할당할 수 있는 프로세스의 수를 결정하는 것이 쉬움
• 순차적으로 할당하기 때문에 상대적으로 구현하기 쉬움
• 한번에 많은 프로세스를 메모리에 유지할 수 있어서 다중 프로그램이 필요한 시스템에서 사용가능

단점

• 내부 단편화, 외부 단편화 발생
• 블록의 개수보다 많은 프로세스 할당 불가능

가변 분할 방식

고정크기의 블록이 제공되지 않음, 대신 필요에 따라서 각 프로세스에 가변 크기 블록이 제공됨. 즉, 공간을 사용할 수 있는 경우 새 프로세스가 요청할때 마다 이 양의 RAM 이 할당 되는 방식임

장점

• 내부 단편화가 발생하지 않음
• 큰 프로세스에도 공간할당 가능

단점

• 프로세스 및 사용가능한 메모리 공간에 대한 기록을 유지하기 어려움

메모리 할당 알고리즘

가용 메모리 공간에서 프로세스가 로드 될수 있는 메모리 공간을 찾음

최초 적합 (First-Fit)

• 프로세스의 메모리를 가용할 수 있는 가장 첫번째 영역(hole)에 데이터를 넣는것

최적 적합 (best-Fit)

• 프로세스의 메모리를 가용할 수 있는 가장 fit 한 장소에 넣는것

최악 적합 (worst-Fit)

• 가용영역중 프로세스의 메모리 크기와 가장 차이가 많이 나는 곳에 넣는것

메모리 압축

프로세스가 사용중인 메모리 영역을 재배치하여 외부 단편화 영역중 hole 을 합쳐서 새 프로세스에게 메모리를 할당해주기 위해 사용할 수 있음

비연속 메모리 할당

프로세스의 메모리 영역을 나눠서 물리 메모리 공간에 저장하는 방식 대표적으로 페이징과 세그멘테이션이 있음

페이징

프로세스의 논리 메모리 영역과 물리 메모리 영역을 각각 일정한 크기의 페이지(page) 와 **프레임(**frame)으로 나눔. 이때 페이지와 프레임의 크기는 동일함

페이지와 프레임을 매핑하는데는 Page Table을 사용함 => 페이지 테이블은 각 프로세스의 PCB에 저장됨

 

• 장점
  • 프로세스의 주소 공간 사용 방식과 상관없이 효율적으로 주소 공간 개념을 지원할 수 있음
  • 힙과 스택이 커지는 방향, 어떻게 사용되는가에 대한 가정을 하지 않아도 됨
  • 주소 공간의 각 가상 페이지에 대한 물리 메모리 위치 기록을 위하여 운영체제는 프로세스마다 페이지 테이블이라는 자료구조를 유지함
  • 페이지 테이블은 프로세스마다 존재함
• 단점
  • 내부 단편화 문제 발생가능 페이지 크기 나누었을때 로 메모리가 딱 떨어질 수 없는 경우도 발생할 수 있기때문에

세그멘테이션

프로세스의 메모리 영역을 논리적 단위인 세그멘트로 분할하여 메모리에 할당함. 파일 내 함수단위나 스택, 힙 영역을 의미하기도 함

세그멘테이션 테이블을 사용해 세그멘트의 논리주소를 물리주소로 매핑함

세그멘테이션 테이블의 구성

• 세그멘트 인덱스 (index)
• 세그멘트 크기 (limit)
• 시작 주소 (base)

• 단점
  • 프로세스의 메모리를 할당/해제 하는 과정에서 외부 단편화 문제 발생가능
  • 메모리에 로드된 스택 세그멘트에서 오버플로가 발생하면 다른 프로세스와 영역이 겹칠 수 있음

참고

https://www.javatpoint.com/contiguous-memory-allocation-in-operating-system