단편화, 페이징과 세그멘테이션

[bradbrad97]

• 단편화란 무엇이고 해결하기 위한 방안은 무엇이 있을까요?
• 페이징과 세그멘테이션에 대해 각각 설명해주세요.

[bradbrad97]

내부 단편화 : 페이지의 크기가 50인데 30짜리 프로세스가 들어가서 20만큼의 낭비가 생기는 것

외부 단편화 : 남아있는 메모리의 총 크기는 프로세스의 크기보다 크지만, 남아있는 메모리 영역이 분할되어 있어 프로세스가 들어가지 못해 낭비가 생기는 것

=⇒ 압축으로 해결할 수 있다.

💎 페이징(Paging)

• 프로세스의 주소 공간을 고정된 사이즈의 페이지 단위로 나누어 물리적 메모리에 불연속적으로 할당하는 방식
• 메모리는 Frame이라는 고정크기로 분할되고, 프로세스는 Page라는 고정크기로 분할됨
• 페이지와 프레임은 크기가 같음
• 페이지와 프레임을 대응시키는 page mapping 과정이 필요하여 paging table을 생성해야 함
• 연속적이지 않은 공간도 활용할 수 있기 때문에 외부 단편화 문제 해결
• 페이지 테이블에는 각 페이지 번호와 해당 페이지가 할당된 프레임의 시작 물리 주소를 저장

But, 프로세스의 크기가 페이지 크기의 배수가 아닐 경우 마지막 페이지에 내부 단편화가 발생하고 페이지의 크기가 클수록 내부 단편화가 커짐=> 페이지 단위를 작게 하면 내부 단편화 문제도 해결할 수 있겠지만 page mapping 과정이 많아지므로 효율이 떨어짐

💎 세그멘테이션(Segmentation)

• 프로세스를 서로 크기가 다른 논리적인 블록 단위인 세그먼트(Segment)로 분할하여 메모리에 할당
• 각 세그먼트는 연속적인 공간에 저장
• 세그먼트들의 크기가 서로 다르기 때문에 프로세스가 메모리에 적재될 때 빈 공간을 찾아 할당하는 기법
• 페이징과 마찬가지로 mapping을 위한 segment table 필요

But, 프로세스가 필요한 메모리 공간만큼 메모리를 할당해주기 때문에 내부 단편화 문제는 발생하지 않지만, 중간에 메모리를 해제하면 생기는 외부 단편화 문제가 발생

[anuu0916]

• 고정 분할 방식 : 내부 단편화 일어남
• 가변 분할 방식 : 외부 단편화 일어남
• 버디 알고리즘 : 가변 분할 방식의 외부 단편화 문제를 해결하기 위한 알고리즘 -> 버디 알고리즘이 효율적이기는 하나 메모리 관리 측면에서는 고정 분할 방식이 더 좋다.. https://velog.io/@chappi/OS%EB%8A%94-%ED%95%A0%EA%BB%80%EB%8D%B0-%ED%95%B5%EC%8B%AC%EB%A7%8C-%ED%95%A9%EB%8B%88%EB%8B%A4.-13%ED%8E%B8-%EA%B0%80%EB%B3%80-%EB%B6%84%ED%95%A0-%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC%EC%99%80-%EA%B3%A0%EC%A0%95-%EB%B6%84%ED%95%A0-%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC-%EB%8B%A8%ED%8E%B8%ED%99%94