메모리 관리 전략

멀티 프로세스 환경에서 성능을 향상시키기 위해서는 주 메모리에 여러 개의 프로세스가 올라와서 서로 공유하도록 해야 한다. 이때 운영체제가 어떤 프로세스를 메모리에 올릴 것인지를 판단한다.

​우선 메모리 계층 구조를 간단하게 살펴보고 넘어가자. 메모리 계층 구조는 다음과 같이 레지스터, 캐시 기억장치, 주기억장치, 보조기억장치로 이루어져 있다.

 

여기서 주의 깊게 봐야 할 메모리는 보조기억장치와 주기억장치이다. 각각 하드디스크, RAM을 생각하면 쉽다.

​과거의 프로그램들은 메모리 크기가 작았기 때문에 주기억장치에 모두 올릴 수 있었지만 현대의 프로그램들은 메모리가 굉장히 크기 때문에 모든 프로그램을 주기억장치에 올릴 수 없다. 주기억장치의 공간은 제한적이기 때문이다. 따라서 제한된 공간에 적절한 프로그램을 올려서 효율적으로 메모리를 관리해야 한다.

​즉, 보조기억장치의 프로그램이나 데이터를 주기억장치에 적재시키는 시기, 적재 위치 등을 지정하여 한정된 주기억장치의 공간을 효율적으로 사용하기 위한 방법이 바로 메모리 관리 전략이다.

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메모리 관리 전략은 반입(Fetch) 전략, 배치(Placement) 전략, 교체(Replacement) 전략이 있다. 하나씩 살펴보도록 하자.

​반입 전략은 보조기억장치에 보관중인 프로그램이나 데이터를 언제(When) 주기억장치로 적재할 것인지를 결정하는 전략이다.

 

​ㅁ 요구 반입(Demand Fetch)

• 실행 중인 프로그램이 특정 프로그램이나 데이터 등의 참조를 요구할 때 적재하는 방법
• 즉, 메모리에 올라가야 할 때 요청하는 방식

 

ㅁ 예상 반입(Anticipatory Fetch)

• 실행 중인 프로그램에 의해 참조될 프로그램이나 데이터를 미리 예상하여 적재하는 방법
• 즉, 참조 가능성이 높은 프로그램을 미리 메모리에 올리는 방식

 

 

배치 전략은 새로 반입되는 프로그램이나 데이터를 주기억장치의 어디에(Where) 위치시킬 것인지를 결정하는 전략이다.

 

ㅁ 최초 적합(First Fit)

• 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 첫 번째 분할 영역에 배치시키는 방법
• 다른 배치 방법에 비해 빠름
• 메모리 공간 활용도가 떨어질 수 있음

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ㅁ 최적 적합(Best Fit)

• 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 단편화를 가장 작게 남기는 분할 영역에 배치시키는 방법
• 메모리 단편화가 가장 작지만, 그만큼 탐색 비용이 발생

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ㅁ 최악 적합(Worst Fit)

• 프로그램이나 데이터가 들어갈 수 있는 크기의 빈 영역 중에서 단편화를 가장 많이 남기는 분할 영역에 배치시키는 방법
• 최적 적합과 동일하게 전체 탐색이 필요

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단편화(Fragmentation)는 주기억 장치의 분할된 영역에 프로그램이나 데이터를 할당할 경우, 분할된 영역이 프로그램이나 데이터보다 작거나 커서 생기는 빈 기억 공간을 의미한다. 단편화는 두 가지 종류로 나뉜다.

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ㅁ 내부 단편화(Internal Fragmentaion)

• 프로세스가 필요한 메모리보다 더 많은 메모리가 할당되어서 메모리가 남는 상황

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ㅁ 외부 단편화(External Fragmentation)

• 부분부분 사용하지 않는 메모리 공간이 존재해서 총 메모리 공간은 충분하지만 실제로 사용할 수 없는 상황

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교체 전략은 주기억장치의 모든 영역이 이미 사용 중인 상태에서 새로운 프로그램이나 데이터를 주기억장치에 배치하려고 할 때, 이미 사용되고 있는 영역 중에서 어느 영역을 교체하여 사용할 것인지를 결정하는 전략이다.

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페이지 교체 알고리즘(FIFO, OPT, LRU, LFU, NUR, SCR 등)을 통해 교체하는 방식이다. 교체 전략은 주로 가상기억장치와 함께 사용된다.

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