[운영체제] 기억장치 관리

기억장치 관리 전략 종류에는 반입전략(언제?), 배치전략(어디에?), 교체전략(어떻게?) 3가지 기법이 있다.

 

반입전략 (Fetch)

보조기억장치에 보관중인 프로그램 및 데이터를 주기억장치에 언제 적체할 것인지 결정하는 전략이다.

• 요구반입 : 실행중인 프로그램이 특정 프로그램이나 데이터 등의 참조를 요구할 때 적재하는 방법
• 요청반입 : 요구시점을 미리 예상하여 적재하는 방법

베치전략(Placement)

새로 반입되는 프로그램이나 데이터를 주기억장치의 어디에 적재시기는지 결정하는 전략이다.

최초적합, 최적적합, 최악적합

교체전략(RePlacement)

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

페이징 교체 알고리즘을 사용한다.

 

 

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페이지 교체 알고리즘

페이지 부재가 발생하면 어떤 페이지 프레임을 선택하여 교체할 것인지를 결정하는 기법이다.

페이징(Paging) 기법
가상기억장치에 보관되어 있는 프로그램과 주기억장치의 영역을 동일한 크기로 나눈 후 주기억장치의 영역에 적재시켜 실행하는 기법이다. 
- 프로그램을 일정한 크기로 나눈 단위 : 페이지
- 페이지 크기로 일정하게 나누어진 주기억장치의 단위 : 페이지 프레임
- 외부 단편화 발생하지 않음
- 내부 단편화 발생함.

세그먼테이션(Segmentation) 기법
가상기억장치에 보관되어 있는 프로그램을 다양한 크기의 논리적인 단위로 나눈 후 주기억장치에 적재시켜 실행시키는 기법이다.
- 프로그램을 배열이나 함수 등과 같은 논리적인 크기로 나눈 단위 : 세그먼트
- 세그먼트를 각각 고유한 이름과 크기를 갖는다.
- 주소 변환을 위해서 세그먼트가 존재하는 위치 정보를 가지고 있는 세그먼트 맵 테이블이 필요하다.
- 외부 단편화 발생함.
- 내부 단편화 발생하지 않음.

 

페이지 교체 알고리즘 종류

• OPT (OPTimal replacement, 최적교체) : 앞으로 가장 오랫동안 사용하지 않을 페이지를 교체하는 기법이다.
• FIFO (First In First Out) : 가장 먼저 들어와서 가장 오래 있었던 페이지를 교체하는 기법이다.
• LRU (Least Recently Used) : 최근에 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법이다.
• LFU (Least Frequently Used) : 사용빈도가 가장 적은 페이지를 교체하는 기법이다.
• NUR (Not Used Recently) : 최근에 사용하지 않은 페이지를 교체하는 기법이다. LRU와 비슷한 기법으로 참조비트와 변형비트를 사용한다.
• SCR (Second Chance Replacement, 2차 기회 교체) : 가장 오랫동안 주기억장치에 있던 페이지 중 자주 사용되는 페이지의 교체를 방지하기 위한 기법이다. FIFO 기법의 단점을 보완하는데 사용된다.

 

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기타 관리 사항

페이지 크기

	페이지 크기 작을 경우	페이지 크기 클 경우
내부 단편화	감소	증가
주기억장치 이동 시간	감소	증가
페이지 맵 테이블 크기	증가	감소
매핑 속도	감소	증가
디스크 접근 횟수 & 입출력 시간	증가	감소

 

Locality (국부성, 지역성, 구역성, 국소성)

프로세스가 실행되는 중 주기억장치를 참조할 때는 일부 페이지를 집중적으로 참조한다는 이론이다.

• 가상기억장치 관리와 캐시 메모리 시스템의 이론적인 근거이다.
• 데인교수에 의해 Locality 의 계념이 증명되었다.
• 종류에는 Temporal Locality(시간 구역성), Spatical Locality(공간 구역성)이 있다.

워킹셋 (Working Set)

프로세스가 일정한 시간동안 주기억장치에서 참조하는 페이지의 집합

 

스래싱 (Thrashing)

프로세스의 처리 시간보다 페이지 교체에 소요되는 시간이 더 많아지는 현상이다.