윈도우 메모리 - 1

보다 나은 개발을 위해서는 윈도우 메모리에 대해서 전반적인 이해가 필요로 된다. 내가 김상형님의 책을 좋아하는 이유는 김상형님은 책을 쓰실때 항상 '왜' 라는 질문에 대답을 해주시기 때문이다.

과거 16비트 시절의 메모리 구조는 한 마디로 요약하자면 '위험천만'이었다. 가장 큰 문제는 사용자가 잘못 작성한 프로그램이 건드려서는 안되는 중요한 메모리 영역을 건드릴 수 있었다는 점이다. 메모리가 '전역 변수' 처럼 모든 프로그램 및 운영체제에게 통일된 표기 방식으로 공개 되어 있었기 때문이다.

그래서 실수로 운영체제의 영역을 지우거나 바꿔버리면 심지어 윈도우를 다시 깔아야 하는 말도 안되는 불상사가 종종 있었다고 한다. 안타깝게도 나는 그런 일을 겪어볼 행운(?)이 없었다. 

그러면서 32비트 운영체제가 도입되고 윈도우 95/98로 넘어오면서 드디어 새로운 메모리 체계가 완성된다. 바로 '가상 메모리' 시스템이다. 

가상 메모리는 간단히 말해서 물리적 메모리 + 페이징 파일이다. 여기서 물리적 메모리는 우리가 너무나 너무나 잘 알고 있는 바로 RAM이고 페이징 파일은 RAM을 흉내내고 있는 하드 디스크의 일부를 말한다.

RAM은 속도가 빠르지만 용량이 충분하지 않고 페이징 파일은 하드디스크를 이용하므로 용량은 방대하나 RAM에 비해 속도가 떨어진다.

하지만 이것이 전부가 아니다. 가상 메모리를 이용하는 운영체제는 각 프로그램이 운영체제가 제공하는 최대 주소 공간을 각 프로그램에게 할당해 준다. 즉, 32비트 운영체제라면 4GB의 주소 공간을 각 프로그램 다시 말하자면 하나의 프로세스에 할당해 준다.

이 4GB의 주소 공간은 사실 껍데기에 불과하며 물리적 메모리가 아니다. 예를 들어 malloc 함수를 통해 메모리 할당을 요청하면 프로그램이 가지고 있는 4GB 주소 공간의 어딘가에 요청한 메모리가 할당되었다고 알려주지만 실제로는 가상 메모리에 실질적인 메모리가 할당된 후 할당된 주소가 '페이지 테이블'이라고 불리는 맵에 저장되고 4GB에 할당 된 것 처럼 보이는 메모리는 실제로는 가상 메모리로 자동 연결되게 되어 있다.

이런 식의 이중 연결을 구현하는 이유는 이렇게 함으로써 이 프로그램이 다른 프로그램의 주소 영역, 혹은 운영체제의 고유 메모리 영역을 아예 터치 할 수 없도록 차단해 주기 때문이다. 고로 프로세스 A가 망해도 A만 망하지 B,C,D 기타 운영 체제에게는 눈꼽만큼의 영향도 안준다.

이는 16비트 운영체제의 단점을 한방에 커버 시켜주는 그야 말로 최대 강점이다. 최대 강점이면서 동시에 최대 단점이다. 왜냐면 프로세스간에 통신이 겁나 복잡해 졌기 때문이다. 보안성의 강화는 접근성을 약화 시킬수 밖에 없다.

다음 글타래에서는 가상 메모리 시스템에서 메모리를 할당하는 다양한 방법에 대해서 알아보자.