Memory Management : 세그먼테이션

세그먼테이션 Segmentation

불연속 할당 방식의 하나
세그먼테이션은 페이징과 달리 프로세스를 물리적 단위인 페이지가 아닌 논리적 단위인 세그먼트로 분할해서 메모리에 적재하는 방식을 말한다.

분할 방식을 제외하면, 페이징과 세그멘테이션이 동일하기 때문에 매핑 테이블의 동작 방식도 동일하다.
- 가변 분할 다중 프로그래밍에서 이용된 방법과 동일하게 배치되며
- 일반적으로 최초적합First-fit과 최적적합Best-fit이 이용된다.
세그멘테이션은 프로세스를 논리적 내용을 기반으로 나눠서 메모리에 배치하는 것을 의미한다.
참고하고자 하는 세그먼트가 주 기억장치에 있으면 프로세스에 의해 계속 실행되며, 현재 주 기억장치에 없으면 보조기억장치로부터 주기억장치로 옮겨온다. 주기억장치에 옮겨지는 세그먼트가 들어갈 만큼의 충분한 공간이 연속적으로 확보되어야 한다.

가상 메모리를 서로 크기가 다른 논리적 단위로 분할한 것을 의미한다.
논리적 단위가 되는 프로그램 모듈, 자료구조 등
고유한 이름과 길이를 가진다.
<segment, offset> 형태로 구성되며, 세그먼트 번호를 통해 세그먼트의 기준 (세그먼트의 시작 물리 주소)와 한계 (세그먼트의 길이)를 파악할 수 있다.

세그먼트 번호 S , 변위 d

가상주소 v = (s,d)

세그먼트는 특정 크기를 갖도록 제안받지 않는다.
- 배열에 대응되는 세그먼트의 크기 == 배열의 크기
- 동적 자료구조에 대응되는 세그먼트의 크기 == 자료구조가 가지는 크기

세그먼트 부재 결함 segment missing fault
- 발생원인 : 존재 비트 r을 점검하여 만약 없으면 세그먼트 부재 결함을 발생
- 대처 : 운영체제가 보조기억장치 주소 a로부터 세그먼트를 적재시킨다.
세그먼트 오브플로우 결함 segment overflow fault
- 발생 원인 : 세그먼트가 적재되면 변위d가 세그먼트 길이L보다 작거나 같은지 점검하면서 주소 변환하다 d가 L보다 크면 세그먼트 오버플로우 결함 발생
- 대처 : 운영체제가 그 프로세스에 대한 처리를 종결시킨다.

프로세스를 code 영역, data 영역, stack 영역 등으로 나누는 것 또한 세그먼테이션이라고 할 수 있다.

외부단편화, 내부단편화와 함께 반드시 미리 정리해두자. 단편화 복습

페이징 : 프로그램을 같은 일정 크기의 페이지로 분할. 외부 단편화를 해결할 수 있지만, 내부단편화가 발생한다.
세그멘테이션 : 논리적 의미를 기준으로 필요한 크기만큼 세그먼트를 분할. 프로세스 크기만큼 할당하므로 내부 단편화는 생기지 않는다. 다만 외부 단편화가 발생한다.

세그먼테이션은 페이징보다 보호와 공유 면에서 더 좋은 방법이다.

세그먼테이션은 code, data, stack을 논리적으로 나누기 때문에 비트를 설정하기 간단하고 안전하다. 반면 페이징은 각 영역을 무시하고 일정한 크기로 나누기 때문에 영역이 섞여 비트 설정에 까다로워질 수 있다.

공유할 때도 페이징은 순서가 섞일 가능성이 존재한다.

하지만 현재 대부분 페이징 기법을 주로 사용하는데, 그 이유는 세그먼트가 다양한 hole이 발생하는 외부단편화가 있기 때문에 메모리 낭비가 크기 때문이다.