Article - 깊게 탐구하기/OS - Deep Dive 6

스택과 힙, 힙의 단편화

최근 즐겨보는 유튜브 채널에서 재밌는 면접 질문을 보았다.웹 백엔드 개발자를 위한 주제는 아닌것 같긴 한데, 주제가 상당히 흥미롭고 재밌어서 작성해본다. GC에 대한 이해도를 높힐 수 있어 좋은 시간이었다.스택과 힙의 차이멀티스레딩 환경에서의 스택과 힙의 차이스택해당 스레드용메모리의 수명 파악 가능코드의 깊이로지나치게 깊은 스택은, 코드의 가독성을 떨어트린다.힙멀티스레드 환경에서의 전역변수 역할고수준 언어에서, 스택과 힙은 반드시 필요하다.메모리 단편화네이티브 메모리 할당의 문제점malloc은 느리다.시스템 콜이 필요함이는 nio의 native memory 할당에도 같이 적용된다.따라서, 메모리 할당과 해제에 신중해져야 한다.할당받은 native 메모리를, 직접 쪼개가며 재사용해야 할 수도 있다!메모리를..

메모리 압축(Memory Compaction), 그리고 Garbage Collector

우리는 단편화 문제에서 메모리 압축이 필요한 이유를 알 수 있었다. 지금부터 메모리 압축에 대해서 알아보자.메모리 압축 방식가장 기본적이고 간단한 메모리 압축은 두가지 방식으로 나뉘어진다.Sliding살아있는 객체들을 전부 한쪽 끝으로 몰아넣는다.장점추가 메모리의 요구가 없다.단점전체 메모리가 크게 이동해야 하기 때문에, stop-the-world 시간이 길어진다.Copying Compaction동작 방식공간을 절반으로 나눈다.1회 압축시마다, 데이터를 반대쪽으로 이동시킨다.이를 압축마다 반복한다.장점구현이 단순하다.Bump Allocator 연산을 사용할 수 있기 때문에, Stop-the-world 시간이 빠르다.sizeof(object) 연산을 이용해 다음 빈 포인터를 O(1)만에 찾는다.메모리의 이..

메모리 단편화와 페이징

메모리 단편화를 해결하는 방법, 페이징에 대해 알아보자.페이징페이징이란, 가상 메모리 공간의 메모리 관리 기법을 의미한다.페이징의 설계 방식메모리를 페이지 단위로 잘라서 사용한다.물리 메모리의 크기 단위를 프레임이라고 할 때, 가상 메모리를 위한 "페이지"라는 단위를 만들어하나의 페이지를 하나의 프레임과 1:1 크기로 매핑하는 것을 의미한다.프로세스는 자신이 할당받은 가상 주소 공간 내에서, 가상 메모리를 페이지 단위로 사용하게 된다.가상 주소 공간 관리 기법이다.페이징 자체에 가상 주소 공간 개념이 포함된다. 고정된 메모리 풀 할당 방식과 혼동하지 말자.페이징의 효과물리 메모리의 외부 단편화 문제를 해결한다.프로세스가 사용하는 메모리 계층과 할당되는 물리 메모리 계층을 분리한다.페이지의 크기가 줄어들수..

메모리 할당 문제, 그리고 메모리 단편화

메모리 할당 전략현재 다음과 같이 메모리가 할당되어 있다고 가정하자.만약 여기서, 어떤 프로세스가 세 칸의 메모리에 대한 할당을 요청했을 때, OS는 해당 메모리를 위한 빈 공간을 어떻게 지정할 수 있을까?우리는 이 상황에서 3가지 전략 중 하나를 선택할 수 있다.지금부터 각각 어떠한 전략인지를 알아보자.First-fitBest-fitWorst-fitFirst-fit순서대로 순회하다가, 가장 먼저 만나는 할당가능한 빈 공간을 지정한다.운이 없으면, 전체 메모리를 전부 순회해야 한다.여기서는 가장 먼저 만나는 빈 공간인 4칸을 선택한다.Best-fit모든 메모리 블록 중에서, 요청된 크기를 수용할 수 있는 블록 중 가장 작은 블록을 선택한다.항상 전체 메모리를 전부 순회해야 한다.여기서는 필요한 크기와 정..

Java I/O vs Java NIO - 왜 NIO는 단일 버퍼 모델을 채택했을까?

글의 목적JAVA I/O 와 Java NIO는 목적 자체가 다르고, 상황에 맞게 써야 한다는데, “그럼 대체 뭐가 달라서, 어떤 기준으로 사용해야 하는가?”에 대한 탐구를 수행한 과정을 기록한다.Java NIO 버퍼 입출력 메소드 - flip, clear, compact기본 개념 - ByteBuffer 동작 방식쓰기 모드 (Writing mode)데이터를 버퍼에 쓸 때 사용한다.position: 현재 쓸 위치limit: 쓰기 가능한 최대 범위(일반적으로 버퍼의 capacity)로 설정된다.읽기 모드 (Reading mode)버퍼에 쓰여진 데이터를 읽어올 때 사용한다.position: 현재 읽을 위치limit: 읽기 가능한 최대 범위(일반적으로 write 모드때의 마지막 position)로 설정된다.쓰기→..

[OS] Thread의 정의와 Thread Pool, 그리고 적절한 Thread의 갯수

글의 목적우리가 컴퓨터를 살때, CPU가 8코어 16스레드라고 하는 수치를 보고, 오... 16개의 스레드까지 병렬 프로그래밍이 가능하구나... 라는 생각을 하게 된다.근데 운영체제에서 마주치는 "스레드"라는 단어는 위 내용과는 사뭇 다른 느낌으로 정의된 단어라는 느낌이 강렬하게 들게 된다.또한, 스레드 풀에서의 스레드와도 비슷한 개념이면서 미묘하게 다른 점을 갖고 있고, 이게 혼동되기 쉽다고 생각한다.따라서, 이를 체계적으로 정리하고자, 해당 글을 작성한다.CPU 에 존재하는 스레드는 무엇인가?해당 스레드라는 단어는, 원래 정식 명칭이 아니다.과거에 이 "스레드"는, Simultaneous Multi-Threading 이라는 기법으로 불렸으나, 인텔(Intel) 의 상술로 "하이퍼스레딩" 이라는 상표명..