연속 메모리 할당 (Contiguous Memory Allocation)

핵심 개념

연속 메모리 할당은 각 프로세스를 메모리의 연속된 하나의 영역에 통째로 배치하는 방식이다. 마치 주차장에서 차 한 대가 연속된 칸을 차지하는 것처럼, 프로세스가 필요한 만큼의 메모리를 한 덩어리로 받는다.

가변 파티션(Variable Partition) 방식에서는 프로세스 크기에 맞는 파티션을 동적으로 생성한다. 프로세스가 종료되면 그 영역은 Hole(사용 가능한 메모리 블록)이 되고, OS는 이 Hole들의 목록을 관리한다.

각 프로세스의 메모리 영역은 base 레지스터(시작 주소)와 limit 레지스터(크기)로 보호된다.

동작 원리

프로세스가 메모리를 요청하면, OS는 Hole 목록에서 적절한 공간을 찾아야 한다. 이때 사용하는 전략이 세 가지 있다.

전략	방식	탐색 범위	잔여 Hole 특성
First-fit	첫 번째 충분한 Hole에 할당	처음부터 탐색, 빠름	다양한 크기
Best-fit	가장 작은 충분한 Hole에 할당	전체 탐색 필요	아주 작은 잔여 Hole
Worst-fit	가장 큰 Hole에 할당	전체 탐색 필요	큰 잔여 Hole

First-fit과 Best-fit이 Worst-fit보다 속도와 메모리 활용 면에서 우수하다.

외부 단편화와 50% 규칙

프로세스들이 할당과 해제를 반복하면, 메모리 곳곳에 작은 Hole들이 흩어지는 외부 단편화가 발생한다. 통계적으로 N개 블록이 할당되면 약 0.5N개 블록이 단편화로 낭비된다 (50% 규칙).

예시

메모리 상태: [OS][  P1  ][  Hole  ][  P2  ][ Hole ][ P3 ]

P4(크기 5) 할당 요청 시:
- First-fit → 첫 번째 Hole(크기 10)에 할당 → [OS][P1][P4|Hole(5)][P2][Hole][P3]
- Best-fit  → 두 번째 Hole(크기 6)에 할당  → [OS][P1][Hole(10)][P2][P4|1][P3]
- Worst-fit → 첫 번째 Hole(크기 10)에 할당 → [OS][P1][P4|Hole(5)][P2][Hole][P3]

관련 개념

• 논리 주소와 물리 주소
• 메모리 단편화
• 페이징