2 - 메이슨

OS/masonkimseoul.md

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+## 메모리 주소 바인딩
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+- 프로세스가 실행을 위해 메모리에 적재되면 프로세스를 위한 독자적인 주소 공간이 생긴다. 이를 논리적 주소라고 하며, 프로세스마다 독립적으로 할당된다.
+- 그런데 논리적 주소만으로는 실제 물리적 메모리의 주소를 알 수 없기에, 이를 연결시키는 작업을 메모리 주소 바인딩이라고 한다.
+- 종류
+    - 컴파일 타임 바인딩 : 컴파일 시 물리적 메모리 주소가 결정됨
+    - 로드 타임 바인딩 : 실행 시작 시 물리적 메모리 주소가 결정됨
+    - 런타임 바인딩 : 프로그램 실행한 후에도 물리적 메모리 주소가 변경 가능함
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+### 런타임 바인딩
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+- 주소 매핑 테이블을 통해 해당 데이터가 물리적 메모리의 어느 위치에 있는지 점검
+- 기준 레지스터, 한계 레지스터, MMU(Memory Management Unit)이 필요
+    - 기준 레지스터 : 프로세스의 물리적 메모리 시작 주소를 가지고 있음
+    - 한계 레지스터 : 현재 CPU에서 수행중인 프로세스의 논리적 주소의 최대값, 프로세스의 크기를 가지고 있음
+    - MMU : 논리적 주소를 물리적 주소로 매핑해주는 하드웨어
+- MMU는 요청된 논리적 주소에 레지스터에 저장된 값을 활용하여 실제 주소를 알려준다.
+- 컨텍스트 스위칭이 일어날 때마다 프로세스에 해당하는 값으로 레지스터의 값을 교체해야 한다.
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+## Swapping
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+- 메모리에 올라와 있는 프로세스를 보조 기억장치로 옮기는 행위(Swap-out)
+- 보조 기억장치로 옮겨진 프로세스를 다시 메모리로 올리는 행위(Swap-in)
+- 이 둘을 합쳐서 Swapping이라고 한다.
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+## 메모리 단편화
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+- 메모리 공간이 작은 조각으로 나뉘어져 있어, 사용 가능한 메모리의 공간은 충분하지만 할당이 불가능한 상태를 말함
+- 내부 단편화 : 프로세스가 필요한 양보다 더 큰 양의 메모리가 할당되어 낭비되는 공간이 생김
+- 외부 단편화 : 할당, 해제 작업이 반복되어 총 사용 가능 메모리 공간은 충분하지만 실제로 할당이 불가능하게 남아있는 상황. e.g. 0.5kb씩 여러 군데 남아있어 애매한 상황
+- 해결 방법
+    - 압축 : 메모리 공간을 재배치해 단편화되어 분산된 메모리 공간을 하나로 합침
+    - 통합 : 인접한 여유 메모리 공간을 통합해 하나의 큰 메모리 공간으로 합치는 방법
+    - 페이징 : 가상 메모리를 같은 크기의 블록으로 나눈다. 실제 메모리 공간을 프레임으로 나누고, 페이지와 프레임을 대응시켜 내부 단편화를 최소화한다. 외부 단편화는 해결할 수 있다.
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+## 페이징
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+물리 메모리를 일정 크기인 프레임으로 나누고, 논리 메모리를 프레임과 동일한 크기의 페이지로 나눈다.
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+이후 필요한 페이지를 프레임에 적재하고 실행한다.
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+페이지의 일부만 메모리에 들어오게 된다.
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+## 세그멘테이션
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+페이징과 다르게 프로세스를 논리적 내용을 기반으로 나눠 메모리에 배치한다.(페이징은 물리적 메모리를 일정 크기로 나눈 프레임과 동일한 크기로 분할)
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+다만 세그먼트 크기가 일정하지 않고 다양하기 때문에, 외부 단편화가 발생할 수 있다.
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+## 세그멘테이션 - 페이징 혼합
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+프로세스을 큰 단위의 세그먼트로 나눔(PCB, Code, Data, Stack 등 각각 따로)
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+이후 각 세그먼트를 페이지로 나눈다.
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+Virtual Address = Segment number + Page number + offset
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+Segment Table Entry = Control Bits + Length + Segment Base
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+Page Table Entry = PM Control Bits + Frame number(페이징)
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+![image](https://github.com/user-attachments/assets/d7c3846b-837a-4d4e-97f6-ab9e3e4276c6)
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+## 가상 메모리
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+프로세스의 일부분만 메모리에 로드하고 나머지는 보조 기억장치에 두는 것.
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+MMU를 사용하여 논리주소, 물리주소로 나누어 프로세스의 메모리를 관리한다.
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+실제 메모리보다 더 큰 공간을 사용할 수 있으며, 가상 주소이기 때문에 논리적 연속성을 제공할 수 있다. 또한 물리 메모리의 주소 공간을 몰라도 된다.
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+## Page Fault
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+프로세스가 참조하려는 가상 메모리 페이지가 현재 물리적 메모리에 로드되어 있지 않을 때 발생하는 인터럽트
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+- 마이너 페이지 폴트 : 메모리 내에 페이지가 존재하지만 페이지 테이블에 매핑되지 않았을 때 발생
+- 메이저 페이지 폴트 : 물리적 메모리에 페이지가 존재하지 않고, 디스크에서 로드해야 할 때 발생
+- 과정
+    - 프로세스 Block → OS가 디스크에 IO request → Block된 동안 다른 프로세스 실행 시작 → IO 작업 후 메모리로 원하는 페이지가 올라오고 다시 시작
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+## 페이지 교체
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+1. OPT - Optimal
+    1. 앞으로 가장 오랫동안 사용되지 않을 페이지 교체
+    2. 프로세스가 앞으로 사용할 페이지를 미리 알고 있어야 하기 때문에 불가능한 교체 방식
+2. FIFO - First in First out
+    1. 가장 먼저 들어온 페이지를 교체
+    2. 프레임 수가 많아질수록 페이지 결함 횟수가 감소할 것 같은데, 그렇지 않을 수도 있다.
+3. LRU - Least Recently Used
+    1. 가장 오랫동안 사용하지 않은 페이지를 교체
+    2. 각 페이지별로 존재하는 논리적인 시계인 카운터가 필요 - 페이지가 사용될 때마다 0으로 클리어되고, 시간이 지날수록 증가
+    3. 오랫동안 사용하지 않은만큼 앞으로 사용할 확률이 적다는 것이 전제
+4. LFU - Least Frequently Used
+    1. 페이지 참조 횟수로 교체할 페이지 결정
+    2. LRU는 직전 참조된 시점만을 반영하지만, LFU는 참조횟수를 통해 장기적 시간규모에서 참조성향을 고려할 수 있다.
+    3. 단점은 가장 최근에 불러온 페이지가 교체될 수 있다는 점, 구현이 복잡하고 오버헤드가 크다.
+5. MFU - Most Frequently Used
+    1. 참조 횟수가 가장 많은 페이지 교체
+    2. 가장 많이 사용된 페이지가 앞으로는 사용되지 않을 것이란 것이 전제
+6. NRU - Not Recently Used
+    1. LRU와 비슷함, 최근에 사용하지 않은 페이지를 교체한다.
+    2. 그러나 교체되는 페이지의 참조 시점이 가장 오래되었다는 것을 보장하지 않는다.
+    3. 동일 그룹 내에서 무작위 선택
+    4. 적은 오버헤드로 적절한 성능
+    5. 각 페이지마다 참조비트와 변형비트를 사용
+        1. 참조 비트 - 페이지가 참조되지 않았을 때 0, 호출되었을 때 1, 모든 참조비트를 주기적으로 0으로 변경한다.
+        2. 변형 비트 - 페이지 내용이 변경되지 않았을 때 0, 변경되었을 때 1
+        3. 우선순위는 참조 비트가 변형 비트보다 높다.
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+## Thrasing
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+실제로 실행하는 것보다 하드 디스크와 메모리 사이 페이지 이동에 더 많은 시간이 걸리는 현상을 말한다.
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+A 페이지 실행 중 B 페이지가 필요하여 A를 버린다. 이후 B 실행 중 A가 필요하여 B를 버린다.
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+이 과정이 계속 반복되는 것을 말함
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+## 파일 시스템
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+### 접근 방식
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+- Sequential Access(순차 접근) - offset을 사용하여 순서대로 탐색
+- Direct Access(직접 접근) - 임의로 특정 데이터에 접근한다.
+- Index Access(색인 접근) - 색인을 먼저 찾고 대응되는 포인터를 얻어 데이터에 접근한다.
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+### 디렉터리 구조
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+- Single Level Directory - 모든 파일들이 디렉터리 밑에 존재, 모든 파일 이름은 유일해야 한다. 한 사용자만 사용해야 한다.
+- Two Level Directory - 각 사용자별로 별도 디렉터리를 갖는 형태, UFD, MFD
+    - UFD - 자신만의 사용자 파일 디렉터리
+    - MFD - 사용자 이름과 계정 번호로 색인되어 있는 디렉터리, 각 엔트리는 사용자 UFD를 가리킨다.
+- Tree Structured Directories - 각 사용자들이 자신의 서브 디렉터리를 만들어 파일을 구성한다.
+    - 각 사용자가 하나의 디렉터리를 가지며 모든 파일은 고유한 경로(절대/상대)를 갖는다.
+    - 비트로 파일을 구분한다.(0 = 일반 파일, 1 = 디렉터리)
+- Acyclic Graph Directory(비순환 그래프) - 디렉터리가 서브 디렉터리와 파일을 공유할 수 있음
+- General Graph Directory(일반 그래프) - 순환 허용 그래프 구조, 무한 루프가 가능해서 잘 안쓰임
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+## 디스크 블록 할당 방법
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+### 연속할당
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+- 디스크 내에서 선형적으로 연속된 블록을 차지하도록 할당
+- 한 파일의 연속 할당은 디스크 주소와 블록 단위 길이로 정의된다.
+- 탐색 시간이 최소화되며 순차 접근, 직접 접근이 가능하다. 구현이 단순하다.
+- 파일 생성 시 필요한 공간 크기를 명시해야 하며, 할당 공간보다 필요 공간이 커지면 새 영역으로 파일을 옮겨야 한다. 단편화가 발생할 수 있다. 파일 크기 계속 변하면 구현이 복잡해진다.
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+### 연결할당
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+- 디스크 내의 파일 위치와 상관없이 접근이 가능한 동적 할당 기법
+- 압축이 필요하지 않으며, 파일 공간 확장에 용이하며 단편화가 발생하지 않는다.
+- 직접 접근 방식은 지원하지 않는다. 검색에 긴 시간이 필요하다. 연결 리스트로 관리되기 때문에 낭비되는 공간이 발생한다. 하나의 포인터가 없어지거나 값이 오염된다면 모든 데이터를 잃을 수도 있다.
+- 이를 보완하기 위해 파일 할당 테이블(FAT)을 사용한다.(이러면 직접 접근 가능)
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+### 색인할당
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+- FAT 없이 직접 접근 방식을 사용할 수 있다.
+- 각 파일은 디스크 블록 주소를 모아 놓은 배열인 색인 블록을 가진다.
+- 색인 블록 항목에서 포인터를 얻어 그 블록을 읽는다.
+- 디렉터리는 그 디렉터리에 속한 각 항목의 색인 블록에 대한 포인터를 소유한다.
+- 탐색 속도가 빠르고 단편화 없이 직접 접근을 제공한다.
+- 중간에 파일을 삽입하려면 색인 블록을 완전히 재구성해야 한다. 공간 낭비 문제가 있으며, 하나의 색인 블록으로 모든 블록을 색인할 수 없을 정도의 큰 파일은 저장할 수 없다.
+- 보완하기 위한 방법 중 혼합 색인 방법이 있다.
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+## 캐시의 지역성
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+### 시간적 지역성
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+- 최근 참조된 주소 내용은 빠른 시일 내에 다시 참조되는 특성
+- 메모리 상의 같은 주소에 여러 차례 읽기 쓰기를 수행하면 상대적으로 작은 크기의 캐시를 사용해도 효율적일 수 있다.
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+### 공간적 지역성
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+- 인접하여 저장되어 있는 데이터들이 연속적으로 접근 될 가능성이 높아지는 특성
+- CPU 캐시나 디스크 캐시의 경우 한 메모리 주소에 접근할 때 해당 주소를 포함하여 해당 블록을 전부 캐시로 가져오는데, 오름차순이나 내림차순으로 다른 메모리 주소에 접근하게 된다면 효율적이다.
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+## 캐싱 라인
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+- 캐시가 아무리 가까이 있더라도, 사용할 데이터가 어디에 있는지 모르면 모든 데이터를 순회할 수밖에 없다.
+- 그래서 캐시에 데이터를 저장할 때 특정 자료구조를 사용해 묶음으로 저장하는데, 이를 캐싱 라인이라 한다.

SPRING/masonkimseoul.md

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+## Spring vs Spring Boot
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+1. Dependency
+    1. 스프링 부트가 의존성 주입, 버전 관리가 더 쉬움.(XML 안 써도 됨)
+    2. 모든 Dependency를 일일히 관리하지 않고, 묶음으로 사용할 수 있음
+        1. e.g. spring-boot-starter-web, spring-boot-starter-test vs hamcrest, mockito, junit, springtest 등등…
+2. Configuration
+    1. 스프링은 빈 관리를 일일히 해줘야 하지만, 스프링 부트는 application.properties 또는 yml 파일로 설정할 수 있음
+    2. 스프링부트의 AutoConfiguration(@SprintBootApplication)
+        1. ComponentScan - component, controller, service, repository 어노테이션 붙은거 자동으로 빈등록
+    3. @EnableAutoConfiguration
+        1. 컴포넌트 스캔 후 사전 정의된 라이브러리를 빈 등록한다.
+        2. spring-boot-autoconfigure-META_INF-spring.factories에 있는 라이브러리들이 등록된다.
+3. 배포가 편리
+    1. Spring은 war파일을 WAS에 담아 배포했는데, Spring Boot는 Tomcat이나 Jetty 같은 내장 WAS가 있어 jar파일로 간단히 배포가 가능하다.
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+## Spring IOC
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+- Inversion of Control, 제어의 역전
+- 프로그램의 제어 흐름을 각 객체가 관리하는 것이 아니라, 외부에서 관리하는 것
+- 원래는 프로그램의 구현 객체가 스스로에게 필요한 객체를 직접 생성했다.
+- Spring은 AppConfig에서 객체 선택과 같은 제어 흐름을 가져감.
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+## DI
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+- 의존관계 주입
+- 외부에서 구현 객체를 생성하고 클라이언트에 주입한다.
+- 정적 클래스 의존관계 : 프로그램을 실행하지 않아도 코드만 보고 알 수 있는 의존 관계
+- 동적 클래스 의존관계 : 런타임에서 생성된 객체 인스턴스의 참조가 연결된 의존 관계