Contiguous Allocation, Noncontiguous Allocation

[JoisFe]

운영체제의 메모리 관리 전략인 Contiguous Allocation, Noncontiguous Allocation의 차이점을 설명해주세요.

[JoisFe]

Contiguous Allocation (연속 메모리 할당)

• 연속적인 메모리 공간을 process에 할당하는 방식

장점

• 주소 변환으로 인한 CPU 오버헤드 줄임 -> process 수행 상대적으로 빠르게 만듬

단점

• 단편화 현상 발생
  • Fixed Partition Allocation 경우 Internal Fragmentation (내부 단편화) 발생
  • Variable Partition Allocation 경우 External Fragmentation (외부 단편화) 발생

Fixed Partition Allocation (고정 파티션 할당)

• 메모리를 고정 크기의 파티션으로 나누고 각 파티션을 하나의 process에만 할당 -> 연속적인 메모리 할당 달성
• 동시에 실행할 수 있는 process 갯수가 고정 파티션 갯수로 제한
• 실행중인 프로세스가 종료되어야 다른 프로세스에서 파티션 다시 사용 가능
• ==> Internal Fragmentation 발생

Variable Partition Allocation (가변 파티션 할당)

• 프로그램 크기를 고려하여 process에 할당할 파티션 크기와 갯수 결정
• ==> External Fragmentation 발생

Non Contiguous (비연속 메모리 할당)

• 연속적이지 않은 메모리 공간을 프로세스에 할당하는 방식

장점

• 흩어진 메모리 공간을 자유롭게 사용 -> 단편화로 인한 메모리 낭비 줄임

단점

• 주소 변환으로 인한 CPU 오버헤드 증가 -> process 수행 상대적으로 느리게 만듬

EX)

�Paging

• process를 일정한 크기의 page로 분할해서 메모리에 적재하는 방식
• external fragmentation 해결 (반대로 internal fragmentation 문제 생길 수 있음)

Segmentation (세그먼테이션)

• 가상 메모리를 서로 크기가 다른 논리적 단위로 분할한 것을 의미함
• process를 물리적 단위인 page가 아닌 논리적 단위인 segment로 분할해서 메모리에 적재하는 방식
• internal fragmentation 해결 (반대로 external fragmentation 문제 생길 수 있음)

Paging, Segmentation 은 다음 회차 스터디에 집중있게 다룰 예정

참고

• https://m.blog.naver.com/techref/222268960849

[Tokwasp]

❓ 운영체제의 메모리 관리 전략인 Contiguous Allocation, Noncontiguous Allocation의 차이점을 설명해주세요.

🌱 [ 연속 할당 ( Continuous Memory Allocation ) ]

• 프로세스를 연속된 메모리 공간에 할당 하는 정책

[ Uni - programming ]

• 하나의 프로세스만 메모리에 존재
• 간단한 메모리 관리 기법

각 영역을 침범 하지 못하게 Boundary register 사용 합니다.

🌱 [ 고정 분할 할당 ( Fixed Partition Multiprogramming ) ]

• 메모리를 고정된 크기로 분할 하는 방법 ( 미리 분할 )
• 각 프로세스는 하나의 분할 ( partition ) 에 적재 됩니다.

[ 단편화 ]

• 내부 단편화 ( 노란색 ) : 고정된 분할로 인한 프로세스 할당 후 남는 크기의 메모리 낭비
• 외부 단편화 ( 검은색 ) : 남은 메모리 공간이 프로세스 크기보다 크기만, 할당 하지 못한 메모리 낭비

🌱 [ 동적 분할 할당 ( Variable Partition Multiprogramming ) ]

• 프로세스를 처리하는 과정에서 메모리 공간을 동적으로 분할

[ 배치 전략 ] : 추가 8MB 프로세스가 할당된다면 어디에 배치 할것인가?

• [ First- fit ] : 가장 처음 메모리 조건을 충족한 파티션에 할당
  공간 활용률이 떨어 질수 있습니다.
• [ Next - fit ] : 마지막으로 조회한 파티션 부터 조회
• [ Best - fit ] : 프로세스 크기와 파티션의 크기 차이가 가장 작은 곳에 배치
  모든 파티션을 조회 해야 하기 때문에 성능이 좋지 않지만, 남은 파티션을 크게 유지할 수 있습니다.
• [ Worst - fit ] : 프로세스 크기와 파티션의 크기 차이가 가장 큰 곳에 배치
  모든 파티션 조회로 인해 성능이 좋지 않지만, 작은 크기의 파티션을 줄일수 있습니다.

🌱 [ 통합 전략 ] : 메모리의 크기 > 프로세스 크기 파티션이 연속 되지 않는 경우

[ 공간 통합 ] : 인접한 영역을 하나의 파티션으로 통합

[ 메모리 압축 ] : 모든 빈 공간을 하나로 통합

• 모든 프로세스 재배치로 인한 자원 소비

자료 출처 : https://www.youtube.com/watch?v=es3WGii_7mc&list=PLBrGAFAIyf5rby7QylRc6JxU5lzQ9c4tN&index=24
한기대 교수님 운영체제 유튜브

[jay200333]

운영체제의 메모리 관리 전략인 Contiguous Allocation, Noncontiguous Allocation의 차이점을 설명해주세요.

✅답변
외부 단편화 : 남아있는 메모리의 크기가 실행하고자 하는 프로세스보다 크지만, 연속적이지 않은 공간에 존재하여 실행하지 못하는 현상

내부 단편화 : Partition의 크기가 프로세스의 크기보다 커서 메모리가 남지만, 다른 프로세스가 사용할 수 없는 상태

Contiguous Allocation

하나의 프로세스를 연속적으로 저장하는 기법, 프로세스 시작 주소만 알면됨

→ 주소 변환으로 인한 CPU 오버헤드를 줄임으로써 프로세스 수행을 빠르게 함

→ 내부 단편화(Internal Fragmentation)이 발생할 수 있음

→ 프로세스에 사용할 수 있는 메모리 파티션과 프로세스에 의해 점유되고 있는 파티션을 알려주는 테이블이 있다.

Fixed Partition Allocation(고정 파티션 할당)

메모리를 고정 크기의 파티션으로 나누고 각 파티션을 하나의 프로세스에만 할당하여 연속적인 메모리 할당함. 동시에 실행할 수 있는 프로세스의 개수가 고정 파티션 개수에 제한된다. 실행 중인 프로세스가 종료되어야 다른 프로세스에서 파티션을 다시 사용할 수 있다.

Variable Partition Allocation(가변 파티션 할당)

프로그램의 크기를 고려하여 프로세스에 할당할 파티션의 크기와 개수를 결정한다.

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Non Contiguous Allocation

여러 개의 연속적이지 않은 메모리 공간을 프로세스에 할당하는 방식

→ 여러 군데 흩어져 있는 메모리 공간을 자유롭게 사용할 수 있어 내부 단편화와 외부 단편화로 인한 메모리 낭비를 줄일 수 있음

→ 할당된 메모리가 연속적이지 않기에 주소 변환으로 인한 CPU 오버헤드가 증가하여 프로세스 수행 시간이 느림

→ 외부 단편화(External Fragmentation)가 발생할 수 있음

→ 프로세스에 할당된 메모리 블록들의 주소를 가리키는 테이블을 가지고 있다

Paging

프로세스의 가상 메모리를 동일한 크기의 페이지 단위로 나누어, 물리적 메모리 공간에 불연속적으로 저장하는 방식

→ 모든 프로세스는 가상 메모리 주소를 실제 메모리 주소로 벼노한하기 위한 테이블을 가짐

→ 내부 단편화가 발생할 수 있음

Segmentation

프로세스의 가상 메모리를 논리적 단위인 세그먼트 단위로 나누어 물리적 메모리 공간에 저장하는 방식

→ 논리 단위이기 때문에 공유와 보안에 효과적

→ 일반적으로 Code, Data, Stack으로 세그먼트로 정의되며, 세그먼트의 크기가 균일하지 않음

→ 페이징과 다르게 프로그램을 의미 단위로 나누었기 때문에 메모리 관리 오버헤드가 발생함

→ 외부 단편화가 발생할 수 있음

Contiguous	Non Contiguous
연속된 하나의 메모리 블록을 프로세스에 할당	여러 개의 연속적이지 않은 메모리 블록을 프로세스에 할당
프로세스 실행 속도가 빠름	프로세스 실행 속도가 느림
OS 제거가 쉽다	OS 제어가 어렵다
주소 변환이 줄어서 CPU 오버헤드가 감소한다	주소 변환이 많아져 CPU 오버헤드가 증가한다
주로 내부 단편화가 발생한다	주로 외부 단편화가 발생한다
메모리 낭비가 많다	메모리 낭비가 적다