[Computer Architecture] 가상 메모리 (Virtual Memory)

July 14, 2025

💾 가상 메모리

가상 메모리는 물리 메모리 한계를 극복하는 메모리 관리 기법이다. 프로세스가 실제 물리 메모리 크기보다 큰 메모리 공간을 사용할 수 있도록 해주는 추상화 계층이다.

가상 메모리를 사용하면 물리 메모리보다 큰 프로그램을 실행할 수 있고, 프로세스 간 메모리를 보호할 수 있으며, 메모리를 효율적으로 공유할 수 있다.

Windows는 Virtual Memory Manager(VMM)를 통해 가상 메모리를 관리한다.

기본적으로 페이징 방식을 사용하며, 메모리는 고정 크기의 페이지 단위로 나누어 관리한다.
메모리 예약과 커밋을 분리하여 메모리를 효율적으로 할당할 수 있다.
가상 메모리의 일부는 페이지 파일(pagefile.sys)에 저장되며, 물리 메모리가 부족할 때 디스크 공간을 활용하여 메모리 부족 문제를 해결한다.
각 페이지별로 읽기, 쓰기, 실행 권한을 설정해 메모리 보호 기능을 제공한다.

Linux도 페이징 기반 가상 메모리 관리를 사용한다.

프로세스별 가상 주소 공간과 물리 주소 공간은 페이지 테이블을 통해 매핑된다.
Linux는 요구 페이징과 스왑 공간을 활용해 메모리가 부족할 때 사용하지 않는 페이지를 디스크로 옮긴다.
프로세스의 메모리 영역은 /proc/[pid]/maps 파일에서 확인 가능하며, 공유 메모리와 메모리 매핑 파일을 이용해 메모리를 효율적으로 사용한다.

macOS는 Mach 커널을 기반으로 가상 메모리를 관리한다.