개발자면접을 위한 CS전공지식 | CS면접 - 운영체제

운영체제

#_운영체제의 역할

1. CPU 스케줄링과 프로세스 관리 : CPU 소유권을 어떤 프로세스에 할당할지, 프로세스의 생성과 삭제, 자원 할당 및 반환 관리

2. 메모리 관리 : 한정된 메모리를 어떤 프로세스에 얼마나 할당해야하는지 관리

3. 디스크 파일 관리 : 디스크 파일을 어떤 방법으로 보관할지 관리

4. I/O 디바이스 관리 : I/O 디바이스들인 마우스, 키보드와 컴퓨터 간에 데이터 주고받는 것 관리

 

#_운영체제의 구조

 

GUI : 사용자가 전자장치와 상호 작용이 가능하도록하는 사용자 인터페이스의 한 형태, 단순 명령어 창이 아닌 아이콘을 마우스로 클릭하는 단순한 동작으로 컴퓨터와 상호작용(리눅스 서버는 GUI가 없음)

드라이버 : 하드웨어를 제어하기 위한 소프트웨러

CUI : 그래픽이 아닌 명령어로 처리하는 인터페이스

 

 

 

#_컴퓨터 구조

DMA 컨트롤러	I/O 디바이스가 메모리에 직접 접근가능토록 하는 하드웨어 장치, CPU 부하를 막아주며 CPU의 일을 부담하는 보조 역할, CPU와 DMA 컨트롤러가 동시작업 방지
메모리	데이터, 상태, 명령어 등을 기록하는 장치, RAM, 메모리가 클수록 동시에 여러 작업 가능
타이머	특정 프로그램 시간제한, 일부 프로그램 작동시에 작동
디바이스 컨트롤러	컴퓨터와 연결되어 있는 IO 디바이스(키보드, 프린터 등)들의 작은 CPU
CPU	인터럽트에 의해 단순히 메모리에 존재하는 명령어를 해석하여 실행
	산술논리연산장치(ALU)	두 숫자의 산술연산과 배타적 논리합, 논리곱 같은 논리연산을 계산하는 디지털 회로
	제어장치(CU)	프로세스 조작 지시, 입출력장치간 통신제어, 명령어를 읽고 해석하며 데이터 처리를 위한 순서 결정
	레지스터	CPU내의 매우 빠른 임시기억장치, CPU와 연결되어 연산속도가 메모리보다 수십 수백배 빠르며, CPU가 자체 저장능력이 없으므로 레지스터를 거쳐 데이터 전달

#_CPU의 연산처리

 

#_인터럽트 : 신호가 들어왔을 때 CPU를 일시 정지시키는 것, 인터럽트가 발생되면 인터럽트 핸들러 함수가 모인 인터럽트 벡터로 가서 인터럽트 핸들러 함수가 실행, 인터럽트 간에는 우선순위가 있음

- 하드웨어 인터럽트 : 키보드, 마우스를 연결하는 등의 IO디바이스에서 발생하는 인터럽트, 인터럽트 라인이 설계된 이후 순차적인 인터럽트 실행을 중지하고 운영체제에 시스템콜을 요청, 필요한 디바이스에 있는 작은 로컬 버퍼에 접근하여 수행

- 소프트웨어 인터럽트 : 트랩(trap)이라고도 하며 프로세스 오류 등으로 프로세스가 시스템콜을 호출할 때 발동

* 인터럽트 핸들러 함수 : 인터럽트가 발생했을 때 이를 핸들링하기 위한 함수, 커널 내부의 IRQ를 통해 호출되며 request_irq()를 통해 인터럽트 핸들러 함수 등록가능

 

#_시스템콜 : 운영체제가 커널에 접근하기위한 인터페이스, 유저 프로그램이 운영체제의 서비스를 받기위해 커널함수를 호출할 때 사용, 유저 프로그램이 I/O요청으로 트랩을 발동시 올바른 I/O요청인지 확인 후 유저모두가 시스템콜을 통해 커널모드로 변환되어 실행

*I/O요청 : 입출력 함수, 데이터베이스, 네트워크, 파일 접근 등에 관한 일

*드라이버 : 하드웨어를 제어하기 위한 소프트웨어

#_modebit : 시스템콜이 작동될 때 modebit을 참고해서 유저모드와 커널모드를 구분함, modebit은 1(유저모드)과 0(커널모드)의 값을 가지는 플래그 변수로 유저모드일 경우 반드시 시스템콜을 통해 커널모드로 변경된 상태에서 시스템 자원 사용

ex. 유저모드에서 카메라를 실행할 경우 해킹방지를 위해 시스템콜(올바른 요청이닞 확인)->커널모드에서 카메라 on (0) ->유저모드에서 카메라 실행(1) 순으로 카메라가 실행됨

*유저모드 : 유저가 접근할 수 있는 영역을 제한적으로 두며 컴퓨터 자원에 함부로 침범하지 못하는 모드

*커널모드 : 모든 컴퓨터 자원에 접근가능한 모드

*커널 : 운영체제의 핵심 부분이자 시스템콜 인터페이스를 제공하며 보안, 메모리, 프로세스, 파일시스템, I/O디바이스, I/O요청 관리 등 운영체제의 중추역할

 

#_메모리 계층 : 경제성의 이유로 계층을 두어 관리 (ex. 16GB RAM의 가격 >>> 16GB SSD의 가격), 하드디스크 또는 인터넷에서 데이터를 읽어 RAM으로 전송하는 과정중임을 '로딩중' 메시지로 표현

레지스터	CPU내의 작으 메모리, 휘발성, 가장 빠른 속도, 가장 적은 기억 용량
캐시 (L1, L2, L3)	휘발성, 빠른 속도, 적은 기억 용량
주기억장치 (RAM)	휘발성, 보통 속도, 보통 기억 용량	하드디스크로부터 일정량의 데이터를 복사하여 임시저장, 필요시마다 CPU에 빠르게 전달
보조기억장치 (HDD, SDD)	비휘발성, 낮은 속도, 많은 기억 용량

 

#_가상메모리(Virtual memory) : 메모리 관리 기법중 하나로 컴퓨터가 실제로 이용가능한 메모리 자원을 추상화하여 이를 사용하는 사용자들에게 매우 큰 메모리로 보이게 만드는 것

 

*MMU : 메모리관리장치로 가상 주소를 실제 주소로 변환시키는 역할

 

 

 

가상메모리는 가상 주소와 실제 주소가 매핑되어있고 프로세스의 주소정보가 들어있는 '페이지 테이블'로 관리되며 속도향상을 위해 TLB를 사용함

*TLB : 메모리와 CPU사이에 있는 주소 변환을 위한 캐시로 페이지 테이블에 있는 리스트를 보관하며 CPU가 페이지 테이블까지 가지않도록하여 속도를 향상시킬 수 있는 캐시 계층

 

#_페이지 폴트 : 프로세스의 주소공간(가상 메모리)에는 존재하지만 실제 메모리인 RAM에는 없는 데이터나 코드에 접근할 경우 발생

#_스와핑 : 페이지 폴트가 발생할 때 메모리에서 당장 사용하지 않는 영역을 하드디스크로 옮기고 하드디스크의 일부분을 메모리처럼 호출, 사용하여 페이지폴트가 발생하지 않은 것처럼 만듦

*페이지(page) : 가상 메모리를 사용하는 최소 크기 단위

*프레임(frame) : 실제 메모리를 사용하는 최소 크기 단위

#_페이지폴트와 스와핑 작동 과정

1. CPU는 물리 메모리를 확인하여 해당페이지가 없을 경우(페이지 폴트) 트랩(소프트웨어 인터럽트-프로세스 오류)을 발생해서 운영체제에 알림

2. 운영체제는 CPU의 동작을 일시 정지시킴

3. 운영체제는 페이지 테이블을 확인하여 가상 메모리에 페이지의 존재유무 확인, 없을 경우 프로스세 중단, 현재 물리 메모리의 빈 프레임을 찾고 빈프레임이 없을 경우 스와핑 발동

4. 비어있는 프레임에 해당 페이지 로드, 페이지 테이블(프로세스 주소정보) 최신화 (실제 메모리에 저장하는 과정)

5. 중지된 CPU 실행

 

#_스레싱(thrashing) : 메모리의 페이지 폴트율이 높은 것, 컴퓨터의 심각한 성능 저하 초래, 메모리에 너무 많은 프로세스가 동시에 올라가게되면 스와핑이 많이 일어나서 발생함

페이지 폴트 -> CPU 이용률 저하 -> CPU:가용성을 높이기위해 더 많은 프로세스를 메모리에 구동 -> 악순환

해결 : 메모리를 늘이거나 HDD를 SDD로 교체, 작업세트와 PFF(운영체제에서 해결) 등을 이용

*작업세트 : 프로세스의 과거 사용이력인 지역성을 통해 결정된 페이지 집합을 생성하여 미리 메모리에 로드하는 것, 탐색비용 저하, 스와핑 감소

*PFF(Page Fault Frequency) : 페이지 폴트 빈도 조절, 상ㆍ하한선을 만들어서 조절함

 

#_프로세스(process) : 컴퓨터에서 실행되고 있는 프로그램, CPU의 스케줄링 대상이 되는 작업(싱글스레드 프로세스, 멀티스레드 프로세스), 코드ㆍ데이터ㆍ스택ㆍ힙 메모리 영역을 기반으로 작업, 다른 프로세스와 통신을 위해서 IPC 사용

#_스레드 : 프로세스 내 작업의 흐름, 실행가능한 가장 작은 단위, 프로세스 내의 스택 메모리 영역을 제외한 다른 메모리 영역을 프로세스 내 다른 스레드들과 공유

장점) 메모리를 공유하기때문에 다른 스레드와 정보공유가 용이함, 프로세스 대신 스레드를 사용하는 웹서버는 훨씬 적은 리소스 소비, 한 스레드가 중단되어도 다른 스레드는 빠른 처리가 가능한 동시성

*동시성 : 서로 독립적인 작업들을 작은 단위로 나누고 동시에 실행되는 것처럼 보여주는 것

단점) 메모리를 공유하기 때문에 한 스레드에 문제발생시 다른 스레드에 영향을 끼쳐서 스레드로 이루어진 프로세스에 영향을 줄수 있는 동기화 문제의 단점이 있음

 

#_프로그램 : 컴파일러가 컴파일 과정을 거쳐 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어로 번역되어 실행가능한 파일이 되는 것, C언어 기반

#_프로세스 : 프로그램으로부터 인스턴스화된 것

ex. '구글크롬 프로그램(chrome.exe)'과 같은 실행파일을 더블클릭하면 구글 크롬 '프로세스'가 시작됨 

 

#_프로그램 컴파일 과정

1. 전처리 : 소스코드의 주석 제거, #include 등 헤더파일을 병합하여 매크로 치환

2. 컴파일러 : 오류처리, 코드 최적화 작업을 통해 어셈블리어로 변환

3. 어셈블러 : 목적코드(object code)로 변환

4. 링커 : 프로그램 내의 라이브러리 함수, 다른 파일들과 목적 코드를 결합하여 실행팡리 생성, 실행 파일의 확장자는 .exe 또는 .out

 

*정적 라이브러리 : 프로그램 빌드시 라이브러리가 제공하는 모든 코드를 실행파일에 넣는 방식으로 시스템 환경 등 외부 의존도가 낮고 코드 중복 등 메모리 효율성이 떨어짐

*동적 라이브러리 : 프로그램 실행시 필요시에만 DLL이라는 함수 정보를 통해 참조하는 방식으로 메모리 효율성이 좋고 외부 의존도가 높음

 

#_프로세스의 메모리구조

- 스택 : 지역변수, 매개변수, 함수 저장, 컴파일시 크기 결정, 동적인 특징이 있어 함수를 재귀적으로 호출시 동적으로 크기가 늘어날 수 있는데 힙과 스택의 메모리 영여깅 겹쳐선 안되므로 사이의 공간을 비워둠

- 힙 : 동적 할당시 사용되며 런타임시 크기가 결정됨, 벡터같은 동적배열은 힙에 동적 할당됨

- 데이터 영역 : 전역변수, 정적변수 저장, 정적인 특징을 갖는 프로그램이 종료되면 사라지는 변수가 들어있는 영역으로 초기화되지않은 변수가 0으로 초기화되어 저장되는 BSS영역과 0이 아닌 다른값으로 할당된 변수들이 저장되는 Data영역으로 나뉨

- 코드영역 : 프로그램에 내장된 소스 코드가 들어가는 영역으로 수정 불가능한 기계어로 저장, 정적인 특징

 

#_PCB(Process Control Block) : 운영체제에서 프로세스에 대한 메타데이터를 저장한 '데이터', 프로세스 제어 블록, 프로세스의 중요한 정보를 포함하므로 일반 사용자가 접근하지못하게 커널 스택의 가장 앞부분에서 관리됨

- 실행순서 : 프로그램 실행 -> 프로세스가 생성 -> 프로세스 주소값보다 먼저 스택, 힙 등의 구조를 기반으로 메모리 할당 -> PCB 생성 

- 구조 : 프로세스 스케줄링 상태, 프로세스 ID, 프로세스 권한, 프로그램 카운터, CPU레지스터, CPU 스케줄링 정보, 계정정보, I/O상태정보

*메타데이터 : 데이터에 관한 구조화된 데이터이자 데이터를 설명하는 작은 데이터, 대량의 정보 가운데에서 찾고있는 정보를 효율적으로 찾아내서 이용하기 위해 일정한 규칙에 따라 콘텐츠에 부여되는 데이터

#_컨텍스트 스위칭(context switching) : PCB교환관정, 한 프로세스에 할당된 시간이 끝나거나 인터럽트에 의해 발생, 프로세스사이의 컨텍스트 스위칭이 아주 빠른 속도로 실행되므로 컴퓨터가 여러 프로그램을 동시에 실행하는 것처럼 보임, 컨텍스트 스위칭이 일어날 때 유휴시간, 비용(캐시미스)이 발생함

*캐시미스 : 컨텍스트 스위칭이 일어날 때 프로세스가 가진 메모리 주소가 그대로있으면 잘못된 주소 변환이 생기므로 캐시클리어 과정이 발생하는 과정

*스레드에서의 컨텍스트 스위칭 : 스레드는 스택 영역을 제외한 모든 메모리를 공유하기때문에 스레드 컨텍스트 스위칭의 경우 비용, 시간이 줄어듦

 

#_멀티프로세싱 : 여러개의 프로세스, 동시에 두가지 이상의 일을 수행할 수 있는 것, 이를 통해 하나 이상의 일을 병렬처리가 가능하며 특정 프로세스의 메로리, 프로세스 중 일부에 문제가 발생해도 다른 프로세스를 통해 처리가 가능하므로 신뢰성이 높음

#_멀티스레딩 : 프로세스 내 작업을 여러개의 스레드로 처리하는 기법, 스레드끼리 자원을 공유하므로 효율성이 높음, 웹 요청시 스레드를 사용하는 웹 서버는 훨씬 적은 리소스를 소비하며 빠른 처리 가능, 동시성의 장점이 있음, 한 스레드에 문제 발생시 영향을 줄 수 있는 단점

*멀티프로세스 : 웹브라우저

 브라우저 프로세스 : 주소 표시줄, 북마크 막대, 뒤로가기 , 앞으로가기 등을 담당하며 네트워크 요청, 파일 접근 등의 권한 담당

렌더러 프로세스 : 웹사이트가 보이는 부분의 모든 것 제어

플러그인 프로세스 : 웹사이트에서 사용하는 플러그인 제어

GPU프로세스 : GPU를 이용해서 화면을 그리는 부분 제어

#_IPC(Inter Process Communication) : 프로세스끼리 데이터를 주고받고 공유데이터를 관리하는 메커니즘, 스레드보다 속도가 떨어짐 ex. 클라이언트와 서버, 공유메모리, 파일, 소켓, 익명 파이프, 명명 파이프, 메시지 큐 등

*공유메모리 : 여러 프로세스의 동일한 메모리 블록에 대한 접근 권한이 부여되어 프로세스가 서로 통신할 수 있도록 공유버퍼를 생성하는 것, 기본적으로는 각 프로세스의 메모리를 접근할 수 없지만 공유 메모리를 통해서는 공유 가능, 매개체가 아닌 메모리 자체를 공유하므로 불필요한 데이터복사의 오버헤드가 발생하지않아 가장 빠르며 동기화가 필요함

*파일 : 파일디스크에 저장된 데이터 또는 파일 서버에서 제공한 데이터

*소켓 : 동일한 컴퓨터의 다른 프로세스, 네트워크의 다른 컴퓨터로 네트워크 인터페이스를 통해 전송하는 데이터 ex.TCP, UDP

 *익명파이프 : 프로세스간 FIFO 방식으로 읽히는 임시공간의 파이프를 기반으로 단방향의 읽기전용, 쓰기전용으로 작동하는 방식으로 부모-자식 프로세스만 사용가능하며 다른 네트워크상에서는 사용이 불가능

*명명파이프 : 파이프서버와 하나 이상의 파이프 클라이언트 간의 통신을 위해 명명된 단방향/이중 파이프, 클라이언트-서버 통신을 위한 별도의 파이프 제공, 여러 파이프 동시 사용 가능, 컴퓨터의 프로세스끼리 또는 다른 네트워크상의 컴퓨터와 통신 가능

*메시지큐 : 메시지를 큐(queue) 데이터 구조 형태로 관리하는 것, 커널에서 전역적으로 관리되며 다른 IPC방법에 비해 사용방법이 직관적이고 간단하며 몇줄의 코드만으로 간단하게 접근이 가능함, 공유 메모리를 통한 IPC구현시 동기화때문에 기능구현이 복잡해질 경우 대안으로 사용하기도 함

 

#_공유자원 : 시스템안에서 각 프로세스, 스레드가 함께 접근 가능한 모니터, 프린터, 메모리, 파일, 데이터 등의 자원이나 변수

#_경쟁상태 : 공유자원을 두 개 이상의 프로세스가 동시에 읽거나 쓰는 상황, 동시접근시 타이밍이나 순서 등이 결괏값에 영향을 줄 수 있는 상태

#_임계영역 : 둘 이상의 프로세스 또는 스레드가 공유자원에 접근할 때 순서 등의 이유로 결과가 달라지는 코드 영역, 상호배제, 한정대기, 융통성을 만족하는 뮤텍스, 세마포어, 모니터를 활용하여 임계 영역을 해결함

*상호배제 : 한 프로세스가 임계 영역에 들어갔을 때 다른 프로세스에 들어갈 수 없음

*한정대기 : 특정 프로세스가 영원이 임계영역에 들어가지 못하면 안됨

*융통성 : 한 프로세스가 다른 프로세스의 일을 방해해서는 안됨

 

#_뮤텍스(mutex) : 스레드가 공유자원을 lock()을 통해 잠금설정하고 사용후 unlock()을 통해 잠금해제하는 객체, 잠금 또는 잠금해제라는 상태만 가짐, 하나의 프로세스 또는 스레드만의 임계영역접근 처리, 잠금기반 상호배제가 일어나는 잠금메커니즘이 들어간 객체

#_세마포어(semaphore) : 일반화된 뮤텍스, 간단한 정수값과 두가지 함수 wait(P함수, 자신의 차례를 대기) 및 signal (V함수, 다음 프로세스로 순서를 넘김)로 공유자원에 대한 접근 처리, 조건변수가 없고 프로세스의 동시 수정 불가, 여러개의 임계영역접근 처리 가능, 상호배제 명시 구현, 신호기반 상호배제가 일어나는 신호메커니즘이 들어간 객체

- 바이너리 세마포어 ; 0, 1 두가지 값만 가질 수 있는 세마포어

- 카운팅 세마포어 : 여러개의 값을 가질 수 있는 세마포어, 여러 자원에 대한 접근 제어시 사용

*신호메커니즘 : 폰으로 노래를 듣다가 전화가 오면 노래가 중지되고 통화작업에 대한 인터페이스가 등장하는 것

#_모니터 : 둘 이상의 스레드나 프로세스가 공유자원에 안전하게 접근하도록 공유자원을 숨기고 해당 접근에 대해 인터페이스만 제공, 공유자원에 대한 작업을 순차적으로 처리함, 세마포어보다 구현이 쉬어며, 자동 상호배제

#_교착상태 : 두 개 이상의 프로세스들이 서로가 가진 자원을 기다리며 중단된 상태

*교착상태의 원인

- 상호배제 : 한 프로세스가 자원을 독점하여 다른 프로세스들의 접근이 불가능

- 점유대기 : 특정 프로세스가 점유한 자원을 다른 프로세스가 요청하는 상태

- 비선점 : 다른 프로세스의 자원을 강제적으로 가질 수 없음

- 환형대기 : A는 B의 자원을, B는 A의 자원을 요구하는 상황

*해결방법

1. 자원 할당시 애초에 조건이 성립되지않도록 설계

2. 교착상태 가능성이 없을 때만 자원할당, 프로세스당 요청 자원들의 최대치를 통해 자원 할당가능 여부를 파악하는 '은행원 알고리즘' 사용

3. 교착상태 발생시 사이클을 찾고 관련된 프레세스를 하나씩 제거

4. 교착상태는 드물게 발생하며 이를 처리하기위한 비용이 크므로 작업을 종료시킴

*은행원 알고리즘 : 총 자원의 양과 현재 할당 자원의 양을 기준으로 안정/불안정으로 나누고 안정상태로 가도록 자원을 할당하는 알고리즘

 

#_CPU 스케줄러 : CPU스케줄링 알고리즘에 따라 프로세스에서 해야하는 일을 스레드 단위로 CPU에 할당, 프로그램이 실행될 때는 CPU 스케줄링 알고리즘이 어떤 프로그램에 CPU소유권을 줄것인지 결정, CPU이용률은 높게, 주어진 시간에 많은 일을 하도록, 준비 큐의 프로세스는 적게, 응답시간은 짧게하는 것을 목표로 함

#_비선점형 방식 : 프로세스가 스스로 CPU소유권을 포기하는 방식, 강제로 프로세스를 중지하지 않음, 컨텍스트 스위칭으로 인한 부하가 적음

- FCFS(First Come, First Served) : 가장 먼저 온 것을 가장 먼저 처리, 길게 수행되는 프로세스로 준비큐에서 오래 기다리는 현상(convoy effect)이 발생하는 단점

- SJF(Shortest Job First) : 실행시간이 가장 짧은 프로세스를 가장 먼저 실행하는 알고리즘, 긴 시간을 가진 프로세스가 실행되지 않는 현상(starvation)이 발생하며 평균 대기 시간이 가장 짧음

- 우선순위 : 오래된 작업일수록 우선순위를 높이는 방법(aging)으로 SJF의 단점 보완

#_선점형 방식 : 현대 운영체제가 쓰는 방식, 지금 사용하는 프로세스를 알고리즘에 의해 중단시키고 강제로 다른 프로세스에 CPU할당

- 라운드로빈(Round Robin) : 각 프로세스당 동일한 할당시간 제공, 시간내 끝나지않을 경우 다시 준비큐의 뒤로 가는 알고리즘, 할당시간이 너무 길면 FCFS가 되고 짧으면 컨텍스트 스위칭이 잦아저 비용이 커짐, 전체작업시간은 길어지나 평균 응답시간은 짧아짐, 로드밸러서에서 트래픽 분산 알고리즘으로도 사용

- SRF : 중간에 더 짧은 작업이 들어오면 수행하던 프로세스를 중지하고 해당 프로세스를 수행 (SJF(중간에 실행시간이 더 짧은 작업이 들어와도 기존 짧은 작업을 모두 수행 후 다음 짧은 작업 수행)와 비교)

#_다단계 큐 : 우선순위에 따른 준비큐를 여러개 사용, 큐마다 다른 스케줄링 알고리즘을 적용하는 것, 큐 간의 프로세스 이동이 안되므로 스케줄링 부담이 적지만 유연성이 떨어짐

 

#_캐시 : 데이터를 미리 복사해놓는 임시 저장소이자 빠른 장치와 느린 장치에서 속도차이에 따른 병목 현상을 주링기 위한 메모리, 데이터를 접근하는 시간이 오래 걸리는 경우 캐시를 통해 해결, 계산된 값을 저장해 다시 계산하지않도록 하는 장치 또는 메모리로 사용, 실제 메모리와 CPU의 속도차가 커서 중간 레지스터 계층을 두고 차이를 해결함, 계층간의 계층을 캐싱계층이라 함

캐시히트	캐시미스
원하는 데이터를 찾음	원하는 데이터를 찾지 못해서 주메모리에서 데이터를 찾아오는 것
위치 가까움	위치 멈
CPU 내부버스 기반	시스템 버스 기반
빠름	느림

자주 사용하는 데이터를 기반으로 설정해서 '캐시히트'를 높여야함, 자주 사용하는 데이터에 대한 근거로 시간, 공간지역성이 있음

- 시간 지역성 : 최근 사용한 데이터에 다시 접근하려는 특성

- 공간 지역성 : 최근 접근한 데이터를 이루고이쓴 공간이나 그 가까운 공간에 접근하는 특성

 

#_웹브라우저의 캐시 : 소프트웨어적 캐시, 작은 저장소 쿠키, 로컬 스토리지, 세션 스토리지 등, 보통 사용자의 커스텀한 정보나 인증 모듈 관련 사항을 웹 브라우저에 저장해서 추후 서버에 요청시 아이덴티티나 중복 요청 방지를 위해 사용

#_데이터베이스의 캐싱 계층 : 메인 데이터베이스 위에 레디스 데이터베이스 계층을 캐싱 계층으로 두고 성능을 향상시키기도 함

 

#_메모리할당 : 시작 메모리 위치, 메모리의 할당 크기를 기반으로 할당         !!!! 표로 정리하기

연속할당	연속적으로 공간을 할당하는 것
	고정분할 방식	메모리를 미리 나누어 관리, 융통성이 없고 내부 단편화가 발생함
	가변분할 방식	매시점 프로그램의 크기에 맞게 메모리를 분할하여 사용, 내부단편화는 없으나 외부단편화 발생
		최초적합	위쪽이나 아래쪽부터 시작해서 홀을 찾으면 바로 할당
		최적적합	프로세스 크기 이상인 공간 중 가장 작은 홀부터 할당
		최악적합	프로세스 크기와 가장 많이 차이나는 홀에 할당
불연속 할당	메모리를 연속적으로 할당하지 않음, 현대 운영체제가 쓰는 방법
	페이징기법	메모리를 동일한 크기로 나누고 서로 다른 위치에 프로세스를 할당, 주소 변환이 복잡해짐
	세그멘테이션	의미단위인 세그먼트로 나누는 방식, 프로세스는 코드, 데이터, 스택, 힙 등으로 이루어지는데 코드와 데이터 등 이를 기반으로 나누거나 함수 단위로 나눌 수 있음, 공유와 보안측면에서 좋으나 홀 크기가 균일하지 않음
	페이지드 세그멘테이션	공유나 보안을 의미단위의 세그먼트로, 물리적 메모리는 페이지로 나누는 것

*내부단편화 : 메모리를 나눈 크기보다 프로그램이 작아서 들어가지 못하는 공간이 많이 발생하는 현상

*외부단편화 : 메모리를 나눈 크기보다 프로그램이 커서 들어가지 못하는 공간이 많이 발생하는 현상

*홀 : 할당할 수 있는 빈 메모리 공간

 

#_페이지 교체 알고리즘 : 메모리는 한정되어 있어 스와핑이 많이 발생함, 스와핑을 최소화하기 위해 페이지 교체 알고리즘 기반으로 스와핑 발생

오프라인 알고리즘	먼 미래에 참조되는 페이지와 현재 할당하는 페이지를 바꾸는 알고리즘, 가장 좋은 방법이나 미래의 프로세스를 알 수 없음
FIFO (First In First Out)	가장 먼저 온 페이지를 교체 영억에 가장 먼저 놓는 방법
LRU (Least Recently Used)	참조가 가장 오래된 페이지를 바꿈, 오래된 것을 파악하기위해 각 페이지마다 계수기, 스택을 두어야하는 단점이 있음
NUR (Not Used Recently)	clock 알고리즘, 0은 참조되지않음ㆍ1은 최근 참조를 기반으로 시계방향으로 돌면서 0을 찾은 순간 해당 프로세스를 교체하고 1로 바꾸는 알고리즘
LFU (Least Frequently Used)	가장 참조 횟수가 적은 페이지, 많이 사용하지 않는 것을 교체