[운영체제] 커널 메모리

커널 메모리를 관리할 때 사용자 공간과 분리하는게 일반적이다. 그 이유는 다음과 같다.

1 ) 커널은 크기가 서로 다른 다양한 자료 구조를 사용

-> 단편화 문제가 발생함.

2 ) 사용자 모드 프로세스는 연속적인 메모리가 필요 없는데 특정 하드웨어 장치는 물리적으로 연속적인 메모리가 있어야 한다.

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[커널 메모리 할당 방법]

1 ) 버디 시스템

-> 2의 지수승 크기로 할당한다.

 

256KB의 메모리 사용이 가능하다고 할 때, 21K의 메모리를 할당하는 방법에 대해 확인해보자

21보다 크지만 내부 단편화가 가장 적어질 때 까지 2로 나누는 과정을 반복한다. (32KB에 할당됨.)

만약 할당된 프로세스( 21KB )가 종료되었다면 32KB 두개를 합칠 수 있다. 이것을 합병(coalesce)라고 한다. 

 

2 ) 슬랩 할당(Slap Allocator)

• Slab : 하나 이상의 연속된 페이지들로 구성 

           -> full / empty / partial 상태

           -> partial -> empty -> new empty 순으로 할당이 이루어짐.

• Cache : 하나 이상의 슬랩들로 구성

       -> 캐쉬는 커널 자료구조 하나당 하나의 캐쉬 존재 ( 파일 객체를 위한 캐시, 세마포어를 위한 캐시 등)

 

3KB 크기의 2개의 커널 객체와 7KB 크기의 3개의 객체가 있고 각 객체는 개별 캐시에 저장된다.

캐시는 객체의 크기만큼 물리메모리를 쓰기 때문에 단편화 문제가 발생하지 않는다.

  <슬랩 할당 장점> 

       1. 단편화에 의해 낭비되는 메모리가 없다

       2. 메모리 요청이 빠르게 처리된다.

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이외의 이슈들

 

[프리페이징]

작업 집합을 사용하는 시스템에서는 프로세스마다 작업 집합에 속한 페이지 리스트들을 가지고 있음. 나중에 프로세스가 실행을 다시 시작할 때 작업 집합을 모두 메모리에 올려 놓음. 

 -> 주로 초기 지역성을 메모리로 가져올 때 유리

 

[페이지 크기를 정할 때 고려해야 할 점들]

1. 단편화
2. 페이지 테이블 사이즈
3. 정밀도 : 얼마나 정밀하게 로딩하는지 (작을수록 좋음)
4. I/O오버헤드 : 클수록 빠름.
5. 페이지 폴트 수
6. 지역성 : 작을수록 잘 반영
7. TLB 크기와 성능 : 클수록 좋다.

[I/O interlock]

페이지 교체를 할 때 I/O장치에 의해 사용되고 있다면 페이지 교체하면 안된다. (덮어쓰기가 되기 때문)

 -> 페이지가 다른 쪽에서 사용 못하도록 LOCK을 건다.