메모리 단편화(Memory Fragmentation)의 개념과 해결 방안

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1. 메모리 단편화의 개념

메모리 단편화는 사용가능한 메모리가 충분하지만 메모리 공간이 조각으로 분할되어 프로그램이 필요한 만큼의 메모리 공간을 할당 받지 못하는 상태를 말합니다. 메모리 단편화의 원인으로는 메모리 할당 정책이나 알고리즘이 메모리를 비효율적으로 사용하게 되는 경우, 메모리 할당 및 해제 과정에서 메모리 블록들이 불연속적으로 배치되는 경우, 메모리를 할당하고 해제하는 순서나 크기가 문제가 되는 경우, 프로그램 실행 중에 메모리 사용량이 바뀌는 경우 등 다양한 원인들이 있습니다.
2. 내부 단편화와 외부 단편화의 개념

내부 단편화는 메모리를 할당할 때 비효율적으로 사용되는 경우입니다. 예를 들어 프로그램이 8KB의 메모리를 요청했지만 실제로 2KB만 사용하고 있을 때 비효율적인 메모리를 할당 받아 내부 단편화가 6KB만큼 생긴 것입니다. 외부 단편화는 메모리 블록들이 메모리의 할당 및 해제 과정에서 불연속적으로 배치되는 경우를 말합니다. 총 메모리 공간은 충분하지만 중간의 사용하지 않는 메모리가 많이 존재하여 실제로 할당될 수 없는 상황입니다.
3. 내부 단편화 해결 방안

내부 단편화를 해결하기 위한 방안으로 세그먼테이션 기법이 있습니다. 세그먼테이션 기법은 가상 메모리를 서로 다른 크기의 논리적 단위인 세그먼트로 나누어 관리하고 메모리를 할당하여 실제 메모리 주소로 변환합니다. 연속적인 공간에 저장되어 있는 세그먼트는 프로세스가 필요한 메모리만큼 적재될 때 할당되므로 내부 단편화 문제를 해결합니다.
4. 외부 단편화 해결 방안

외부 단편화를 해결하기 위한 방안으로 페이징 기법과 메모리 풀 기법이 있습니다. 페이징 기법은 가상메모리를 일정한 크기의 블록으로 나누고 필요한 메모리를 페이지 단위로 프레임에 옮겨 외부 단편화를 해결합니다. 메모리 풀 기법은 미리 정해진 크기의 메모리 블록을 사전에 할당 받아 놓고 필요할 때마다 사용하고 할당된 블록이 반환되면 다시 재사용 할 수 있어 외부 단편화가 발생하지 않습니다.

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1. 메모리 단편화의 개념

메모리 단편화는 메모리 공간이 효율적으로 사용되지 않는 현상을 말합니다. 이는 프로그램이 실행되면서 메모리 할당과 해제가 반복되어 발생하게 됩니다. 메모리 단편화가 발생하면 프로그램의 성능이 저하되고 메모리 사용 효율이 떨어지게 됩니다. 따라서 메모리 단편화를 해결하는 것은 시스템 성능 향상을 위해 매우 중요한 과제입니다.
2. 내부 단편화와 외부 단편화의 개념

내부 단편화는 메모리 블록의 크기가 프로세스가 요구하는 크기보다 크게 할당되어 발생하는 현상입니다. 이로 인해 메모리 공간이 효율적으로 사용되지 않습니다. 외부 단편화는 메모리 블록들이 연속적으로 배치되지 않아 발생하는 현상입니다. 이로 인해 프로세스가 요구하는 크기의 연속적인 메모리 블록을 찾기 어려워집니다. 내부 단편화와 외부 단편화는 메모리 관리 측면에서 서로 다른 문제를 야기하므로, 각각에 대한 해결 방안이 필요합니다.
3. 내부 단편화 해결 방안

내부 단편화를 해결하기 위한 방안으로는 가변 크기 할당 기법, 이동형 메모리 할당 기법, 이중 리스트 기법 등이 있습니다. 가변 크기 할당 기법은 프로세스의 요구 크기에 맞춰 메모리 블록을 할당하는 방식입니다. 이동형 메모리 할당 기법은 메모리 블록을 압축하여 단편화를 해결하는 방식입니다. 이중 리스트 기법은 메모리 블록의 크기와 위치 정보를 관리하여 단편화를 해결하는 방식입니다. 이러한 기법들을 통해 내부 단편화를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
4. 외부 단편화 해결 방안

외부 단편화를 해결하기 위한 방안으로는 압축 기법, 병합 기법, 재배치 기법 등이 있습니다. 압축 기법은 메모리 블록을 압축하여 연속적인 공간을 확보하는 방식입니다. 병합 기법은 인접한 메모리 블록을 합쳐 더 큰 연속적인 공간을 확보하는 방식입니다. 재배치 기법은 메모리 블록의 위치를 변경하여 연속적인 공간을 확보하는 방식입니다. 이러한 기법들을 통해 외부 단편화를 효과적으로 해결할 수 있습니다.