[OS] 세그멘테이션 Segmentation

D0HAN. 2021. 6. 27. 21:42

페이징 : 프로세스를 정확하게 일정한 간격(페이지)으로 잘라 메모리에 적재하는 방법
세그멘테이션 : 프로세스를 논리적 단위(세그먼트)로 잘라서 메모리에 적재하는 방법

✔️세그멘테이션

페이징과 같이 가상 메모리를 관리하는 기법 중 하나.
세그멘테이션에서는 프로세스= 세그먼트의 집합
프로세스를 논리적 내용을 기반으로 나눠 메모리에 배치. => 각 세그먼트는 연관된 기능을 수행하는 하나의 모듈 프로그램
한 프로세스는 기본적으로 세가지 segment로 나눌 수 있음 (그 안에서 각각 더 작은 세그먼트로 나눌수도 OO)
- Text(=code) segment(Read) - 프로그램의 기계어 명령이 들어있음
- Data segment(Read & write) - 초기화 된 전역변수, 정적 변수 저장
- Stack segment & Heap segment - 크기가 가변적.
보호와 공유 용이
- 보호 : 테이블에 r,w,x 비트를 테이블에 추가. 논리적으로 나눠진 세그먼트별로 해당 비트를 설정하기 때문에 간단하고 안전함. paging은 크기로 나누기 때문에 영역이 섞일 수 있어 비트를 설정할 때 까다롭다.
- 공유 : 필요한 부분이 연관된 기능을 수행하는 세그먼트로 나눠지기 때문에 효율적인 공유 가능

✔️세그먼트를 메모리에 할당하는 법

페이징과 같음
*MMU내의 재배치 레지스터를 이용하여 논리주소 -> 물리 주소로 바꿈.

* MMU(Memory Management Unit): CPU가 물리적 메모리에 접근하는 것을관리하는 하드웨어 장치.
MMU는 세그먼트 테이블로 CPU에서 할당한 논리주소에 해당하는 물리주소의 위치를 가지고 있음
MMU의 STBR(Segment Table Base Register)에 segment table 시작주소 넣어줘서 접근 가능하게 함.

세그먼트 테이블은 physical 메모리의 unmap된 영역에 저장됨.
세그먼트 테이블: 세그먼트 번호, 시작 주소(base), 세그먼트 크기(limit)을 엔트리로 가짐

✔️논리-물리 주소 변환 법

페이징과 비슷, 테이블이 다름(페이징은 페이지 테이블 사용)
논리주소는 v = (s,d) 로 표현됨
논리주소 = s 세그먼트 번호(테이블의 인덱스로 사용) + d 오프셋(길이랑 비교)
물리주소 = a 세그먼트 테이블에서 base (시작 물리 주소) + d 오프셋
ex. 논리주소 (2,100) = 물리주소 4400
논리주소 (1,500) = 인터럽트로 인해 프로세스 강제 종료(limit 벗어남)
리눅스에서 자주 볼 수 있는 오류인 segmetation fault 도 권한,범위 밖의 메모리를 참조하려 할 때 일어남.
논리주소에서 보내는 주소값에서 하위 변위비트(오프셋,d) 빼고, 앞의 비트들은 세그먼트 번호(세그먼트 테이블 인덱스로 사용)

✔️장점

보호와 공유 면에서 효과적
- 두 user process가 동일한 코드(text segment)를 공유하기 용이.
- 각 memory section 들에게 각기 다른 read/write권한 설정할수있음
내부단편화 발생하지 않음

✔️단점

세그먼트는 크기고정 x, 가변적이라 동적 메모리 할당을 해야함. -> 외부단편화가 발생할수있다
=> 너무 큰 단점이라 segmentation 거의 사용하지 않음
평균 세그먼트 크기가 작을수록 외부 단편화 작음

보완

세그먼트를 페이징. -> 세그먼트 안에 별도의 페이지 테이블 존재
논리 주소 = 세그먼트 번호/페이지 번호/오프셋
외부 단편화 적음.
but 테이블 두개를 거쳐야 해서 속도 느림(각 사용자의 메모리 3번참조)
CPU -> 세그먼트 테이블 -> 페이지 테이블
오버헤드가 커짐
Multics, 인텔 386계열에서 사용