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Spring 핵심원리 - 기본편 : 빈 생명주기 콜백

2023-01-24

devFancy

Spring
- Contents
이 글의 코드와 정보들은 [스프링 핵심원리 기본편] 강의를 들으며 정리한 내용을 토대로 작성하였습니다.

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Spring 핵심원리 - 기본편 : 의존관계 자동 주입

2023-01-23

devFancy

Spring
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이 글의 코드와 정보들은 [스프링 핵심원리 기본편] 강의를 들으며 정리한 내용을 토대로 작성하였습니다.

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HTTP 웹 기본 지식 : HTTP 상태코드

2023-01-23

devfancy

HTTP
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16. Segmentation

2023-01-22

devfancy

OS
- Motivation
- Segmentation
이 글의 사진과 내용은 공룡책 과 컴퓨터학부 수업인 운영체제 강의자료를 기반으로 작성했습니다.

Motivation
- 주소 변환하면서 몇가지 비효율적인 문제가 발생한다.
- 기존 가상 주소 공간에서는 Heap과 Stack 사이의 사용하지 않는 공간도 할당되므로 비효율성이 발생한다.
  - [1] 사용하지 않는 크기가 발생하므로 메모리 공간이 낭비된다.
  - [2] 위의 그림과 같이 (16KB 이상의) 메모리가 큰 주소 공간에는 프로세스를 지원할 수 없다.
  - [3] Code 공간에 여러 코드가 들어가서 중복이 발생할 수 있다.
- 이러한 문제점을 해결하기 위해 Segmentation 이라는 아이디어가 나오게 되었다.
Segmentation
- 세그먼테이션은 가상 주소 공간을 세그먼트 단위로 실제 메모리 주소 공간에 독립적으로 각각 매핑하는 방식이다.
- 이로 인해 heap과 stack 사이의 사용하지 않는 비효율성인 문제를 해결하게 되었다.
  - [1] 더이상 메모리 공간이 낭비되지 않는다.
  - [2] 이전보다 훨씬 더 많은 주소 공간을 지원할 수 있다.
  - [3] 세그먼트는 주소 공간 간에 Code를 공유하면서 메모리를 절약할 수 있다.
- 세그먼트(Segment)는 메모리에서 일정 부분을 의미하며 일반적인 주소 공간은 3개의 세그먼트(Code, Stack, Heap)으로 구성된다.
- OS는 3개의 세그먼트를 메모리에 배치하여 heap과 stack 사이의 공간을 낭비하지 않도록 하는 것이다.
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15. Address Translation

2023-01-21

devfancy

OS
이 글의 사진과 내용은 공룡책 과 컴퓨터학부 수업인 운영체제 강의자료를 기반으로 작성했습니다.

Prologue
- 이번 글의 목적은 주소 변환은 무엇이고,
  
  base, bound 레지스터를 사용한 동적 재배치 기술로 가상화를 하는 방법,
  
  base, bount 레지스터를 구현하기 위해서 OS가 언제 개입해야 하는지에 대해서 알아보자.
Per Process Address Space
- 위의 그림처럼 OS가 Address space를 Physical memory 주소로 변환하는 과정에 대해 알아보자.
Memory Virtualizing with Efficiency and Control
- 이전 Chapter13 Address space에서 말했던 것처럼 메모리를 가상화한다는 것은 OS가 프로세스에게 자신의 개인적인 메모리 공간이 있는 것처럼 착각하게 만드는 것을 의미한다.
- 효율성(Efficiency), 제어성(Controllability), 그리고 유연성(Flexibility)을 위해 LDE(Limited Direct Execution)와 비슷한 전략을 가진다.
- LDE를 간단히 소개하면, 프로그램을 하드웨어에서 직접 실행하도록 하는데 특정 시점(디스크에 대한 I/O 요청이 발생하거나, CPU 혹은 메모리에서 더 많은 시스템 리소스에 대한 접근 권한을 획득하는 경우)에는 OS가 프로그램의 실행에 직접 관여하는 방식이다.
- 메모리를 가상화를 도입할 수 있는 방법은 하드웨어 지원을 받아서 OS가 virtual address(=logical address)를 physical address로 변환하는 주소 변환 기법을 사용한다.
Address Translation
- 메모리 가상화를 위한 매커니즘을 위해 하드웨어 기반 주소변환에 대해 알아보자.
- 주소 변환이란 CPU에 있는 가상 주소를 DRAM에 있는 실제 메모리의 주소로 변환하는 하드웨어의 지원을 의미한다. 주소 재배치와 같은 말이다.
- 이를 통해 OS가 프로세스를 가상 주소에서 실제 메모리 주소로 착각하게 만드는 가상화를 수행하게 된 것이다.
Base and Bounds Register
- 주소 변환 기법을 사용하기 위해서는 CPU에 2개의 하드웨어 레지스터가 필요하다.
- 하나는 base 레지스터, 다른 하나는 bound 레지스터라고 한다.
  - base 레지스터 : 가상 주소 공간이 실제 메모리에 재배치되었을 때 주소 공간의 시작 부분을 가리킨다.
  - bound 레지스터 : 가상 주소 공간의 크기를 나타낸다.
- 참고로 base, bound 레지스터 모두 CPU에 존재하는 하드웨어(DRAM)라는 점을 잊지 말자.
- 위의 그림과 같이 bound register 는 16KB로 가상 주소 공간의 크기를 알려준다. 그리고 base register 는 32KB로 실제 메모리 주소 공간의 시작 부분을 가리킨다.
- 2개의 레지스터를 사용하면 실제 메모리의 원하는 위치에 가상 주소 공간을 배치할 수 있고, 프로세스가 자신의 주소 공간에 접근할 수 있게 해준다.
Dynamic(Hardware-based) Relocation
- base, bound 레지스터를 이용하여 하드웨어 기반 주소 변환하는 방법인 동적 재배치 기술에 대해 알아보자.
- 프로그램 실행이 시작했을 때 OS는 프로세스를 로드해야 하는 물리적 메모리 위치를 결정한다.
  - 먼저 base register에 값을 결정한다.
  physical address = virtual address + base
  - 가상 주소는 bound 보다 크면 안되고 0보다 크거나 같아야 한다.
  0 <= virtual address < bound
- 이를 통해 주소변환 처리와 프로세스를 보호할 수 있고, 만약 base, bound 레지스터에 문제가 발생하게 되면 OS가 개입해서 문제를 처리할 수 있다.
Essential prerequisite(필수 전제조건)
- 오로지 OS에 의해서만 base, bound 레지스터에 접근해서 값을 바꿀 수 있다.
Memory Management Unit
- 다음은 단순한 MMU에 대해 알아보자.
- MMU는 Memory Management Unit의 약자로 메모리 관리 장치라고 말하며, CPU가 메모리에 접근하는 것을 관리해 주는 하드웨어 장치이다.
- 가상 주소가 실제 주소로 주소 변환 기법을 사용할 때 도와주는 역할이다.
- MMU는 bound 레지스터의 범위 안에 들어가면 가상 주소(virtual address)가 실제 주소(physical address)로 변환해 준다.
- 즉, 다른 physical address로 가는 것을 막아주면서 메모리를 보호해 준다.
- 정리하자면, MMU를 통해 가상 주소와 Base 레지스터의 합이 bound 레지스터(=Limit 레지스터)의 범위 안에 들었으면 실제 주소로 변환해 주고, 범위에 벗어나면 예외 처리를 해준다.
OS Issues for Memory Virtualizing
- 지금까지 하드웨어가 주소 변환에서 어떤 역할을 하는지 알아봤다면, 이제는 OS의 역할을 알아보자.
- base 레지스터와 bound 레지스터를 구현하기 위해 OS가 개입해야 하는 상황들은 다음과 같다.
1. 프로세스가 생성될 때(When a process start running), 주소 공간(address space)을 위해 실제 메모리(physical memory)에서 여유 공간이 있는지 찾아야 한다.
2. 프로세스가 종료될 때(When a process is terminated), 종료된 프로세스가 사용하던 메모리 공간을 다른 프로세스가 사용할 수 있도록 확보해야 한다.
3. Context Switch가 발생할 때(When context switch occur), base 레지스터와 bound 레지스터의 정보를 저장하고 복원하는 작업을 해줘야 한다.
4. 위에 설명한 3가지를 제외한 다른 예외가 발생했을 때 호출할 핸들러(exception handlers)나 함수(functions)를 제공해야 한다.
OS Issues: 1. When a Process Starts Running
- 프로세스가 생성될 때, OS는 새로운 주소 공간을 위해 반드시 여유 공간을 찾아야 한다.
- Free list는 사용되지 않는 physical memory의 범위 목록을 의미한다. 쉽게 말해 사용할 수 있는 여유 공간이다.
- 즉, 왼쪽의 Free list가 가리키고 있는 (동그라미로 표시된) 16KB, 48KB는 사용되지 않는 여유 공간을 의미한다.
- 실제로 OS는 physical memory(DRAM)에서 어디에 빈 공간이 있는지 계속 추적하고 있어야 한다.
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