[Memory] 가상 메모리

가상메모리

process 전체가 메모리에 올라오지 않더라도 실행이 가능하도록 하는 기법

가상 메모리 (virtual memory)

실제의 물리 메모리 개념과 개발자 입장의 논리 메모리 개념을 분리한 것

• 개발자는 메모리 크기에 관련한 문제를 염려할 필요 없이 쉽게 프로그램을 작성할 수 있음
• 논리적 주소 영역에서 필요한 부분만 물리적 메모리에 적재하고, 필요하지 않은 부분은 디스크(Swap 영역)에 저장

요구 페이징(demand paging)

당장 사용될 주소 공간을 page 단위로 메모리에 적재하는 방법

• 특정 page에 대해 cpu 요청이 들어온 후에 해당 page를 메모리에 적재
• 당장 실행에 필요한 page만을 메모리의 적재
  -> 메모리 사용량 감소 & 프로세스 전체를 메모리에 적재하는 입출력 오버헤드 감소
• 유효 / 무효 비트를 두어 각 page가 메모리에 존재하는지 표시

Page fault

CPU가 무효 비트로 표시된 page에 엑세스 하는 상황

발생 순서

1. CPU가 페이지 N을 참조
2. Page table에서 페이지 N이 무효 비트(invalid bit)임을 확인
3. MMU에서 page fault를 발생시킴
4. 디스크에서 페이지 N을 빈 프레임에 적재하고 page table 업데이트(invalid -> valid)

page 교체 알고리즘

물리적 메모리 공간이 부족할 때, 어떤 page를 교체할 것이냐를 결정하는 알고리즘

알고리즘	설명
FIFO	메모리에 올라온지 가장 오래된 page를 교체
최적 페이지 교체	앞으로 가장 오랫동안 사용되지 않을 page 교체 -> 실제 구현의 어려움
LRU	가장 오랫동안 사용되지 않은 page 교체 ( Least Recently Used )
LFU	참조 횟수가 가장 적은 page 교체 ( Least Frequently Used ) -> 비용대비 성능이 좋지 않아 잘 쓰이지 않음

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참조

Inflearn - 기출로 대비하는 개발자 전공면접