제9장.가상 메모리 관리

• 가져오기 정책 : 프로세스가 필요로 하는 데이터를 언제 메모리로 가져올지 결정하는 것
• 요구 페이징 : 프로세스가 요청할 때 메모리로 가져오는 방법

1-1. 요구 페이징의 개요

• 프로세스의 일부만 메모리로 가져오는 이유

  • 메모리를 효율적으로 관리하기 위해 : 메모리가 꽉 차면 관리하기 어려우므로 가급적으로 적은 양의 프로세스만 유지
  • 응답속도를 향상하기 위해 : 용량이 큰 프로세스를 전부 메모리로 가져와 실행하면 응답이 늦어질 수 있으므로 필요한 모듈만 올려 실행

• 포토샵 예

  • 메모리에는 포토샵의 메인 프로그램만 올리고 필터는 사용자가 필요로 할때마다 메모리로 가져오는것이 효율적

    

• 요구 페이징

  • 사용자가 요구할 때 해당 페이지를 메모리로 가져오는 것

• 미리 가져오기 :

  • 요구 페이징과 반대. 예상되는 페이지를 미리 가져오는 방식으로 대표적인 에는 캐시. 미리 가져온 페이지를 쓰지 않으면 메모리 낭비
  • 장점 : 시스템 성능 향상
  • 단점 : 미리 가져온 데이터가 쓸모없으면 피해가 큼

1-2. 페이지 테이블 엔트리의 구조

• 요구 페이징과 스왑 영역

  • 페이지가 스왑 영역에 있는 경우는 크게 두가지
    • 요구 페이징으로 인해 처음부터 물리 메모리에 올라가지 못한 경우
    • 메모리가 꽉차서 스왑 영역으로 옮겨 온 경우
    • 유효비트 : 페이지가 메모리에 있는지, 스왑영역에 있는지 페이지 테이블에 표시할 때 사용하는 비트

• 페이지 테이블 엔트리(PTE)의 구성

  

  • 페이지 테이블의 한 행
  • 페이지 번호 + 플래그 비트 + 프레임 번호
  • 플래그 비트
    • 접근비트 : 페이지가 메모리에 올라온 후 사용한 적이 있는지 알려주는 비트
    • 변경비트 : 페이지가 메모리에 올라온 후 데이터의 변경이 있었는지 알려주는 비트
    • 유효비트 : 페이지가 실제 메모리에 있는지를 나타내는 비트
    • 읽기, 쓰기, 실행비트

1-3. 페이지 부재

• 유효 비트 : 가상메모리의 페이지 테이블에는 페이지가 물리 메모리에 있는지, 스왑 영역에 있는지 표시하기 위해 유효비트를 사용

  • 유효비트 0 : 페이지가 메모리에 있다 → 주소필드에 물리 메모리의 프레임 번호 저장
  • 유효비트 1 : 페이지가 메모리에 없다 → 주소필드에 스왑영역의 페이지 주소 저장

• 페이지 부재(page fault) → 인터럽트 발생

  • 프로세스가 페이지를 요청했을 때 그 페이지가 메모리에 없는 상황
  • 페이지 부재가 발생하면 프로세스가 해당 페이지를 사용할 수 있도록 스왑영역에서 물리 메모리로 옮겨야 함

• 페이지 부재 처리 과정

  • 1. 프로세스가 페이지 3요청하면 페이지 테이블의 유효 비트가 1이므로 페이지 부재 발생
  • 2. 메모리 관리자는 스왑 영역의 0번에 있는 페이지를 메모리의 비어 있는 프레임인 5로 가져옴(스왑인)
  • 3. 프레임 5로 접근하여 해당 데이터를 프로세스에 넘김

  

• 페이지 교체

  • 페이지 부재가 발생하면 스왑 영역에 있는 페이지를 메모리의 빈 영역에 올리고 페이지 테이블 갱신(업데이트)
  • 빈 프레임이 없을 때는 메모리에 있는 프레임 중 하나를 스왑 영역으로 내보낸 후 해당 페이지를 가져올 수 있음

• 페이지 교체 알고리즘

  • 어떤 페이지를 스왑 영역으로 내보낼지 결정하는 알고리즘

• 대상 페이지

  • 페이지 교체 알고리즘에 의해 스왑 영역으로 보낼 페이지

• 메모리가 꽉 찬 상태에서 페이지 부재가 발생했을 때 조치