[System Security] 3.4 Virtual Memory 관리

Virtual Memory

- 사용자 입장에서 보이는 논리적인 메모리

- 필요한 블럭들만 Physical Momory에 적재시킴으로써 메모리를 절약

가상 메모리의 공간을 분할하는 기법

- Segmentation 기법

- Paging 기법

 

 

Segmentation Address Resolution

- GDT로 Virtual Address의 Segment 비트(16비트)를 Physical Address의 Segment 위치(Base, Limit)로 변환한다

- Virtual Address의 offset 비트(32비트)를 찾아낸 Segment의 위치와 더해 실제 주소를 구한다

Segmentation 장점

- Segment별로 서로 다른 protection 기능 제공 (Code Segment의 경우 write 권한 X)

- Segment 공유 가능

- Segment별 재배치가 쉬움

 

Segmentation 단점

- external fragmentation 발생

 

Paging

- Virtual Memory를 일정한 고정 크기(Page)로 분할하여 Physical Memory에 할당하는 방식

- 할당된 Page는 Frame이라고 한다

Paging Address Resolution

- Virtual Address의 Page 20비트가 페이지 테이블을 참조하여 Frame의 시작 주소가 된다

- 페이지 테이블의 주소는 PDBR(Page Directory Base Register)을 참고한다

Paging 기법의 장점

- 메모리 할당과 해제가 빠르다

   - 할당 : free page list에서 첫 page를 할당

   - 해제 : 해당 page를 free page list에 추가

 

Paging 기법의 단점

- Internal Fragmentation 발생

   - 프로세스마다 마지막 page에서 fragmentation 발생

   - page 크기각 클 수록 낭비되는 메모리 공간이 많아짐

- 프로그램 공유, 보호가 어렵다

 

혼합 기법

- 프로그램을 논리적인 segment 단위로 나누고 그 이후 page 단위로 한번 더 나눈다

2단계 Paging 장점

- Page Directory는 사용하는 페이지의 정보를 담고 있으므로 사용하지 않는 페이지만큼의 메모리를 절약할 수 있다

windows의 경우 2단계, 리눅스의 경우 3,4단계 Paging 사용

 

Multi-Segment Memory Model

- SS(Stack Segment), CS(Code Segment), DS(Data Segment) 등 각 Segment의 Base 주소를 레지스터에 저장한다

 

Flat-Segment Memory Model

- Intel에서 정의한 Multi-Segment Memory Model 을 사용하지 않고 Base, Limit 주소를 0, MAX로 사용한다