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세그먼테이션

1. 세그먼테이션이란?
2. 보호와 공유
3. 메모리 단편화(Memory Fragmentation)
4. 페이지 세그먼테이션(Page Segmentation)
5. 참고 자료

세그먼테이션이란?

프로세스를 논리적 내용을 기반으로 나누어 물리적 메모리의 서로 다른 위치에 저장하는 메모리 관리 기법.

세그먼테이션(Segmentation) 기법은 프로세스를 논리적 의미 단위(Segment)로 나누어 불연속적인 메모리 공간에 할당하는 기법이다. 일반적으로 프로세스 메모리 영역 중 Code, Data, Heap, Stack 등의 기능 단위로 세그먼트를 정의하는 경우가 많다.

페이징 기법과 유사하게 세그먼테이션에서도 프로세스를 정상적으로 사용하려면 각 세그먼트를 물리 주소로 변경(주소 바인딩)해야 한다. 이를 세그먼트 테이블(Segment Table)이라 한다.

세그먼트는 그 크기가 일정치 않기 때문에 논리적 주소가 (세그먼트 번호, 오프셋)으로 표현된다. 만약 오프셋 값이 해당 세그먼트의 리미트 값보다 크면 세그먼테이션 부재(Segmentation Fault)가 발생한다.

보호와 공유

세그먼테이션에서의 보호와 공유는 페이징보다 효율적이다.

보호에서는 세그먼테이션에 r(읽기), w(쓰기), x(실행) 비트를 테이블에 추가하는데, 세그먼테이션은 논리적으로 나뉘기 때문에 해당 비트의 설정이 매우 간단하고 안전하다. 페이징은 code + data + stack 영역이 있을 때, 이를 일정한 크기로 나누므로 두 가지 이상의 영역이 섞일 수 있다. 이 경우 비트 설정이 매우 까다롭다.

공유에서도 마찬가지다. 페이징에서 code 영역을 나눈다 하더라도 타 영역이 포함될 확률이 매우 높으나, 세그먼테이션은 정확히 code 영역만 나누기 떄문에 효율적으로 공유를 수행할 수 있다.

메모리 단편화(Memory Fragmentation)

세그먼테이션 기법에서는 세그먼트의 크기만큼 메모리를 할당하므로 내부 단편화가 발생하지 않는다. 그러나 서로 다른 크기의 세그먼트들이 메모리에 적재/제거되는 과정이 반복되면 외부 단편화가 발생할 수 있다.

페이지 세그먼테이션(Page Segmentation)

세그먼테이션을 기반으로 하여, 세그먼트를 다시 동일 크기의 페이지로 나누어 물리적 메모리에 할당하는 메모리 관리 기법.

세그먼테이션과 페이징 기법을 합친 방법이다. 따라서 두 방법의 장점인 보호와 공유에서의 효율성(세그먼테이션), 외부 단편화 문제 해결(페이징)을 동시에 누릴 수 있다는 이점이 있다. 그러나 이 역시 단점이 존재하는데, 세그먼트와 페이지가 동시에 존재하기에 주소 변환도 두 번 수행해야 한다.

참고 자료

• [운영체제(OS)] 14. 세그먼테이션