윈도우 메모리 - 4 (힙과 메모리 맵)

마지막으로 힙과 메모리 맵이 남았다. 힙은 프로세스의 주소 공간 상의 예약 영역으로 가상 메모리 (VirtualAlloc 함수) 방식에 비해서 훠어얼씨인 더 효율적이다. 다만 '예약' 상태가 없기 때문에 편리성은 쬐에끔 떨어진다.

간단하게 결론만 말해서 작은 데이터의 연속적인 생성과 삭제 그리고 접근이 필요하다면 당연히 힙을 이용해야 한다. 만약 거대 메모리를 할당해야 한다면 VirtualAlloc 함수를 이용하여 적극적인 '예약'을 통해 보다 효율적으로 주어진 주소 공간을 사용하면 된다. 그리고 마지막으로 무지막지하게 큰 데이터를 불러와야 하거나 프로세스 간에 서로 메모리를 공유해야 한다면 최선의 방식은 메모리 맵이다.

힙의 할당과 해제는 다음과 같은 명령으로 수행 가능하다.

ptrHeap = HeapAlloc(GetProcessHeap(), 0, sizeof(int));
HeapFree(GetProcessHealp, 0, ptrHeap);

사실 힙은 사용하는 방법은 간단한 편인데 왜 힙이 좋은 녀석인가에 대한 논의가 좀 필요하다. 우선 힙이 어떤 원리를 가지는가 알아보면, 힙은 프로세스 실행시 기본으로 1MB의 영역을 예약하게 된다. 중요한 것은 이 주소 공간은 프로세스가 가지는 다수의 스레드에서 접근 가능하므로 운영체제는 힙에 대해 순차적 접근 및 처리를 기본적으로 하게 된다. 다수의 스레드에 의한 경쟁 상태를 방지 하기 위해서 이다.

고로 바로 이 순차적 처리 부분에서 성능의 저하가 약간 있을 수 있다. 하지만 힙은 여러개 생성할 수 있으며 생성시에 HEAP_NO_SERIALIZE 플래그를 주면 동기화 문제를 고려하지 않고 즉각적인 접근과 변경을 허용하게 된다.

만일 다수의 스레드가 접근해서 읽기와 쓰기를 하는 경우라면 반드시 순차적 접근을 하도록 내버려 두어야 하지만 만약 사용자가 단일 스레드를 위한 하나의 힙을 생성하고 그 스레드만 접근한다는 보장이 된다면 순차적 접근을 무시하도록 하여 보다 빠른 성능을 내게 할 수 있다.

또한 하나의 통일된 힙에 모든 자료와 데이터가 섞이게 되는 경우 자료 A의 오류로 인한 자료 B로의 침범이 일어났을때 에러가 발생하면 운영체제는 자료 B에 의한 에러로 오판 할 수 있다. 

적절한 새로운 힙의 생성은 메모리 공간을 보다 효율적으로 사용하게 해주는 방법이 되기도 한다. 다양한 크기의 자료가 뒤섞여있는 힙에서는 조각화 현상이 나타나게 되므로 실제로 비어있는 여유 공간이 추가적인 데이터를 삽입하기에 충분하더라고 데이터의 배열 문제로 공간이 없다고 생각하게 된다. 이런 문제는 같은 사이즈를 가지는 데이터 별로 힙을 생성해 관리하면 쉽게 해결된다. 

그런 식으로 함으로써 추가적으로 유사한 데이터들이 한 주소 영역에 뭉치는 결과를 가져오며 이것은 시스템 램과 페이징 파일 사이의 스와핑을 줄여준다. 사실 이 스와핑이야 말로 성능 저하의 가장 큰 주범인데 이것을 예방 할 수 있다면 아주 효과적이라고 할 수 있겠다.

그리고 앞서 말했듯이 단일 스레드가 단일 힙을 엑세스 한다는 조건만 만족시켜주면 순차적 접근을 할 필요가 없으므로 동기화 비용을 줄일 수 있다. 

마지막으로 빠른 해제도 가능하다. 해제해야 할 데이터가 한군데 모여 있기 때문에 해제가 매우 빠르다. 마구 마구 섞여 있는 경우에는 해제도 번거롭다.

이런 여러가지 이유 때문에 힙은 아주 유용하게 쓰일 수 있는 놈이다. 

이런 장점을 이용해 클래스의 오브젝트 생성시 힙을 따로 할당하는 방법을 제프리 리처의 WIndows via C/C++ 책에서는 제시하고 있다. 작은 데이터 구조를 여러개 관리하는 프로그램에서는 매우 효과적인 클래스 관리법이 될 수 있을 것 같다.

메모리 맵은 하드디스크 공간에 존재하는 파일을 메모리로 맵핑 시키는 기법이다. 이로써 서로 다른 프로세스가 하나의 맵 파일을 공유할 수 있고 프로세스 간에 자료 교환이 가능하다.