운영체제를 공부하기 위해 운영체제 아주 쉬운 세 가지 이야기 라는 책을 읽고 공부한 내용을 정리합니다.
잘못되거나 부족한 부분이 있으면 언제든 댓글로 가르침 부탁드립니다.
페이지 테이블의 2가지 문제점 중 이전 포스팅에서 접근성 문제에 대해 얘기했다. 두 번째로 페이지 테이블 자체의 크기가 너무 크다는 문제점이 있다. 이를 단순하게 해결하는 방법은 페이지 크기를 증가시켜서 PTE 개수를 줄이는 방법이 있다. 하지만 이는 부작용도 수반한다. 페이지 내부의 낭비 공간이 증가하는 내부 단편화 문제가 발생한다. 프로세스가 페이지를 할당받지만 그 페이지의 일부만 사용하게 되고 이는 금방 메모리 고갈로 이어진다.
페이징과 세그멘테이션을 결합하여 페이지 테이블의 크기를 감소시키는 방법이 있다. 세그멘트마다 따로 페이지 테이블을 두는 것이다. 베이스, 바운드 레지스터 또한 마찬가지로 3개로 나뉜다. 각 바운드 레지스터 값은 세그멘트의 최대 유효 페이지의 개수를 나타내고, 유효 범위를 넘어가는 곳에 대한 메모리 접근은 예외를 발생시켜, 선형 페이지 테이블에 비해 메모리 사용을 개선시킬 수 있다.
하지만 여전히 문제점은 존재한다. 1) 세그멘테이션은 일반적인 드문드문 사용되는 주소 공간을 지원할 만큼 충분히 유연하지 않다.(크기가 큰, 드문드문 사용되는 힙이 하나의 세그멘트로 배정되었을 때 이 힙에 접근하려면 힙 전체가 메모리에 존재해야 한다.) 2) 하이브리드 기법은 외부 단편화를 유발한다. 페이지 테이블은 다양한 크기를 갖기 때문이다.
선형 페이지 테이블을 트리 구조로 변형하여 크기를 줄이는 방법이다. 페이지 테이블을 페이지 크기 단위로 나눈 다음, 페이지 테이블의 유효하지 않은 항목이 있다면 해당 페이지는 할당하지 않는다. 또한 페이지 디렉터리라는 자료구조를 이용하여 페이지 테이블 각 페이지 할당 여부와 위치를 파악한다.