Windows 가상 메모리 관리자 (Virtual Memory Manager)

Jan 28, 2026

핵심 개념

Windows VM Manager는 Executive 구성 요소로, 프로세스별 가상 주소 공간 관리, 물리 메모리 할당, 페이징을 담당한다. 핵심 특징은 예약(Reserve)-커밋(Commit) 2단계 할당 모델이다.

물리 메모리는 유한하지만 프로세스마다 독립적인 주소 공간이 필요하고, 프로세스 간 메모리 격리와 공유를 동시에 지원해야 한다.

동작 원리

주소 공간 크기

아키텍처	전체	유저 공간	커널 공간
32비트 (IA-32, ARM)	4GB	2GB	2GB
64비트 (AMD64)	256TB	128TB	128TB

2단계 할당 모델

예약(Reserve): 가상 주소 범위만 확보, 물리 메모리 미할당
커밋(Commit): 실제 물리 메모리 또는 페이징 파일 공간 할당. 커밋 메모리에 쿼터를 적용하여 메모리 과다 사용을 방지한다.

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│                  Virtual Address Space                 │
├──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬───────────┤
│  Free    │ Reserved │ Committed│ Committed│   Free    │
│          │ (미커밋) │ (물리)   │ (페이징) │           │
└──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴───────────┘
                          │            │
                          ▼            ▼
              ┌───────────────┐  ┌─────────────┐
              │Physical Memory│  │ Paging File │
              │    (RAM)      │  │  (Disk)     │
              └───────────────┘  └─────────────┘

페이지 보호 속성

속성	설명
Read-only	읽기만 가능
Read-write	읽기/쓰기 가능
Read-write-execute	읽기/쓰기/실행 모두 가능
Execute-only	실행만 가능 (데이터 읽기 불가)
No-access	접근 시 예외 발생 (가드 페이지, 스택 오버플로 감지)
Copy-on-write	쓰기 시 복사본 생성 (공유 메모리 효율화)

물리 페이지 상태 (7가지)

상태	설명
Free	내용 없음
Zeroed	0으로 초기화됨 (zero-on-demand용)
Modified	수정됨, 디스크 쓰기 필요
Standby	디스크에 이미 기록됨 (재사용 대기)
Bad	하드웨어 오류로 사용 불가
Transition	디스크→메모리 전송 중
Valid	프로세스 워킹셋에 포함, 활성 사용 중

다단계 페이지 테이블 (AMD64)

Virtual Address (48-bit used)
┌─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬────────────┐
│ PML4 idx│ PDPT idx│  PD idx │  PT idx │Page Offset │
│  9 bits │  9 bits │  9 bits │  9 bits │  12 bits   │
└────┬────┴────┬────┴────┬────┴────┬────┴─────┬──────┘
     │         │         │         │          │
     ▼         ▼         ▼         ▼          │
   PML4 ──► PDPT ──► Page Dir ──► Page Table  │
   512      512       512         512         │
  entries  entries   entries     entries      │
                                   │          │
                                   └──────────┘
                                    ▼
                              Physical Page (4KB)

페이지 크기: 4KB (기본), 2MB, 1GB (하드웨어 지원 시)

예시

호텔 예약 시스템에 비유할 수 있다. Reserve는 “5월 10일 방을 잡아두세요”이고, Commit은 “실제로 방 배정해주세요”이다. 예약만 하면 방이 비어있어도 다른 손님에게 배정 안 되고, 커밋해야 실제 방(물리 메모리)이 할당된다.

프로세스가 VirtualAlloc(1GB, MEM_RESERVE) 호출 → 1GB 가상 주소 예약
필요할 때 VirtualAlloc(MEM_COMMIT) 호출 → 실제 페이지 할당
접근 시 페이지 폴트 → VMM이 물리 페이지 매핑 또는 페이징 파일에서 로드

장단점

장점: Reserve-Commit으로 가상 주소 낭비 없이 유연한 할당, 커밋 쿼터로 시스템 전체 메모리 관리, Copy-on-Write로 공유 메모리 효율화, 커널 주소 공간이 모든 프로세스에 매핑 → 시스템 콜 시 빠른 컨텍스트 전환
단점: 다단계 페이지 테이블 워킹 오버헤드 (TLB 미스 시), 페이지 테이블 자체도 페이징 대상 → 이중 페이지 폴트 가능, 64비트에서도 실제 사용 가능 주소는 256TB로 제한 (하드웨어 한계)