3.3.3 Memory Structure of a Process

프로세스의 메모리 구조

3.3.3 프로세스의 메모리 구조

프로세스는 실행 중인 프로그램으로, 메모리 내에서 여러 영역으로 나뉘어 관리됩니다. 이러한 메모리 구조는 운영체제가 프로세스를 효율적으로 관리하고 실행할 수 있도록 도와줍니다. 프로세스의 메모리 구조는 크게 네 가지 영역으로 구성됩니다: 코드(Code), 데이터(Data), 힙(Heap), 스택(Stack)입니다.

코드 영역 (Code Segment)

코드 영역은 실행할 프로그램의 코드가 저장되는 곳입니다. 이 영역은 보통 읽기 전용으로 설정되어 있으며, 프로그램의 명령어가 포함됩니다. 컴파일러는 소스 코드를 기계어로 변환하여 이 영역에 저장합니다. 코드 영역은 다음과 같은 특징을 가집니다:

• 내용: 실행할 기계어 코드

• 특징: 읽기 전용, 불변

• 역할: 프로그램 명령어 저장

데이터 영역 (Data Segment)

데이터 영역은 초기화된 전역 변수와 정적 변수가 저장되는 곳입니다. 이 영역은 프로그램이 실행될 때 메모리에 할당되며, 프로그램이 종료될 때까지 유지됩니다. 데이터 영역은 다음과 같이 나뉩니다:

• 초기화된 데이터 영역: 초기값이 있는 전역 변수와 정적 변수가 저장됩니다.

• 초기화되지 않은 데이터 영역: 초기값이 없는 전역 변수와 정적 변수가 저장됩니다.

데이터 영역은 프로그램이 실행되는 동안 수정이 가능하며, 변수의 값을 저장하고 유지하는 역할을 합니다.

힙 영역 (Heap Segment)

힙 영역은 동적으로 할당된 메모리가 저장되는 곳입니다. 이 영역은 런타임에 필요에 따라 메모리를 할당하고 해제할 수 있습니다. 힙 영역은 프로그램이 실행되는 동안 크기가 동적으로 변할 수 있으며, 주로 다음과 같은 목적으로 사용됩니다:

• 동적 메모리 할당: malloc, calloc, realloc과 같은 함수로 메모리를 할당하고, free 함수로 해제합니다.

• 데이터 구조 저장: 연결 리스트, 트리, 그래프 등의 동적 데이터 구조를 저장합니다.

힙 영역은 효율적인 메모리 관리를 위해 메모리 풀, 가비지 컬렉션 등의 기법을 사용하여 관리됩니다.

스택 영역 (Stack Segment)

스택 영역은 함수 호출과 관련된 정보가 저장되는 곳입니다. 스택은 후입선출(LIFO) 방식으로 동작하며, 함수가 호출될 때마다 스택 프레임이 생성되고, 함수가 종료되면 해당 스택 프레임이 해제됩니다. 스택 영역은 다음과 같은 내용을 포함합니다:

• 함수 호출 정보: 함수의 매개변수, 반환 주소, 지역 변수

• 제어 흐름 관리: 함수 호출 및 복귀 관리

스택 영역은 비교적 작지만, 함수 호출과 관련된 중요한 정보를 관리하며, 프로그램의 제어 흐름을 유지하는 데 필수적입니다.

프로세스의 메모리 구조 예시

프로세스의 메모리 구조를 시각화

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|      코드 영역      |
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|    초기화된 데이터   |
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| 초기화되지 않은 데이터|
+--------------------+
|      힙 영역        |
|    (동적 할당)      |
+--------------------+
|      스택 영역      |
| (함수 호출 스택)     |
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프로세스 메모리 구조의 중요성

프로세스의 메모리 구조는 프로그램의 효율적인 실행과 자원 관리를 위해 매우 중요합니다. 각 영역은 특정한 목적과 역할을 가지며, 운영체제는 이를 통해 프로세스를 관리하고 최적화합니다.