가상 메모리 주소

Virtual Memory Address. 가상 메모리 시스템에서 사용하는 가상 주소를 뜻한다.

가상 메모리 -> 페이지 테이블 -> 물리 메모리

이렇게 접근을 하면서 우리가 사용하는 가상 메모리 주소(VA라고 칭한다)는 물리 메모리 주소(PA라고 칭한다)로 변환된다.

각 프로세스는 page table을 개별로 가지고 있으며 이는 PA로 변환될 수 있다.
항상 메모리에 적재된 페이지 테이블을 참고하여 주소를 변환하면 어떻게 될까?

주소를 사용하려고 할 때마다 process의 kernel space에 있는 page table을 읽어들여야 하기때문에 memory access가 빈번하다.

하지만 이를 캐싱(Caching)을 통해 해결할 수 있지 않을까?

이를 이용한 것이 TLB(Translation Lookaside Buffer)이다.
TLB는 MMU(Memory Management Unit)에 포함되어 있으며 최근에 변환한 VA와 PA를 가지고 있다.

VA를 PA로 바꿔야 하는 상황이 올때 MMU는 먼저 TLB에서 찾아본다(TLB look-up)
있으면? TLB hit!, 없으면 TLB miss라고 표현하며

• 전자의 경우에는 알맞는 PA를 얻어 물리 메모리에 접근할 수 있게 해준다.
• 후자의 경우에는 다시 process의 page table을 찾아본다 (page table look-up)
  그리고 찾은 PA를 따라 물리메모리에 접근해 데이터를 읽어온다.

malloc-lab 왜 DWORD 단위?

malloc-lab 프로젝트를 진행하면서 왜 DWORD(64bit, 32bit 컴파일 기준)으로 할당하는가 정말 많은 고민을 했다.

WORD단위로 데이터를 할당한다면 (초기 할당에 한정적이지만) 충분히 효율적으로 메모리를 분배할 수 있다고 생각했다.
심리적인 문제로 필요한 데이터량을 어느정도 비슷하거나 같은 값으로 할당해서 사용할 것이다 라는 추측도 들어있었다.

• page 크기인 4kb와 관련이 있을까?
• 외부 단편화 문제때문에? 내부 단편화보다 외부 단편화 문제가 훨씬 큰 영향이 있나?
  • 이건 동료와의 이야기를 통해 그렇다 라고 판단했다.
• long unsigned int 는 8byte 크기니까 이를 고려해서?
  • malloc의 인자로 넣는 값은 주로 sizeof를 사용하기 때문에 이도 확신하지는 못했다.

내가 내린 결론은 WORD 단위로 할당하면 malloc을 수행하는 과정에서 추가적인 계산이 필요하기 때문이다.

WORD(32bit)로 블록을 나누어 할당한다면 malloc(sizeof(int))를 요청했을 때 헤더 4byte만 가득찬 한블록에 payload로만 가득차는 경우가 생긴다.

이때는 어떻게 할것인가? 하나의 블록을 더 만들어서 head(4) + payload(4)로 구성해서 반환해 줄 것이다.

그럼 어떤일이 일어나는가?
어떠한 요청이 오든 payload를 원하는 크기 k 만큼 공간을 확보하고, 앞에 header를 붙여서 반환해 줄 것이다.

그럼 우리가 block단위로 할당할 필요가 있을까? 내 생각엔 주객전도라고 생각한다. (block단위로 끊어서 주려는 개념인데, 그냥 원하는 만큼 던져주는 방식이 된다.)

추가로 block 이 WORD 단위로 할당되어 원하는 값만큼만 주게된다면 사용자의 입력값(원하는 메모리의 공간 크기)에 따라 외부 단편화 문제가 크게 좌우된다. (나는 충격완충장치가 사라진다고 이해했다.)

그래서 최소한 2WORD단위로 블럭을 만들어서 제공한다! 라고 생각했다.