운영체제#4, 성과를 내고 싶으면 실행해라 독후감#2

[yoonminsang]

운영체제

7. 메모리 관리

• 보통 4kb(2^12 byte) 단위로 묶어서 페이지(page)라는 행정 구역을 만든다.
• 페이지 하나의 크기가 2^12바이트이므로 페이지내에서 바이트별 위치 구분을 위해 12비트가 필요하다.
• 총 32비트의 주소 중 하위 12비트는 페이지 내에서의 주소를 나타낸다.

12비트가 왜 필요한가?
4096개의 위치를 구분하려면:

0 = 000000000000 (12비트)
1 = 000000000001 (12비트)
...
4095 = 111111111111 (12비트)

즉, 0~4095를 표현하려면 정확히 12비트가 필요해요.

1. 주소 바인딩

• 프로그램이 실행을 위해 메모리에 적재되면 그 프로세스를 위한 독자적이 주소 공간이 생긴다. 이걸 논리적 주소(logical address) 또는 가상 주소(virtual address)라고 부른다.
• 물리적 주소(physical address)는 물리적 메모리에 실제로 올라가는 위치를 말한다.
• 주소 바인딩의 방식은 프로그램이 적재되는 물리적 메모리의 주소가 결정되는 시기에 따라 세 가지로 분류할 수 있다.
  • 1. 컴파일 타임 바인딩(compile time binding)
    • 물리적 메모리 주소가 컴파일할 때 결정
    • 물리적 메모리 위치 변경할 때마다 컴파일 다시 해야되는 수고 필요. 현대에는 잘 사용하지 않음.
  • 2. 로드 타임 바인딩(load time binding)
    • 프로그램의 실행이 시작될 때에 물리적 메모리 주소가 결정되는 주소 바인딩 방식
    • 로더의 책임하에 물리적 메모리 주소가 부여되며 프로그램이 종료될 때까지 물리적 메모리 위치 고정.
    • 로더: 사용자 프로그램을 메모리에 적재시키는 프로그램
    • 컴파일러가 재배치 가능 코드(relocatable code)를 생성한 경우에만 가능
  • 3. 실행시간 바인딩(execution time binding or run time binding)
    • 프로그램이 실행을 시작한 후에도 그 프로그램이 위치한 물리적 메모리상의 주소가 변경될 수 있는 바인딩 방식
    • 주소 매핑 테이블, 기준 레지스터, 한계 레지스터, MMU(Memory Management Unit: 메모리 관리 유닛. 논리적 주소 물리적 주소 매핑 장치) 필요
      
    • 다중 프로그래밍 환경에서는 MMU 방식을 이용해서 주소 변환했을 때 메모리 보안을 신경써야한다. 이때 한계 레지스터를 통해 메모리 주소를 넘어선다면 트랩을 발생시킨다.

2. 메모리 관리와 관련된 용어

1. 동적로딩(dynamic loading)

• 여러 프로그램이 동시에 메모리에 올라가서 수행되는 다중 프로그래밍 환경에서 메모리 사용의 효율성을 높이기 위해 사용하는 기법
• 프로세스가 시작될 때 주소 공간 전체를 메모리에 올리지 않고 필요한 부분만 불릴때만 메모리에 적재
• 사용하지 않는 많은 양의 코드가 메모리에 올라가는 것을 막아 메모리를 좀 더 효율적으로 사용할 수 있게 한다.
• 운영체제가 라이브러리를 통해 지원하기도 하고, 프로그램 자체에서 구현이 가능하기도 하다.

2. 동적연결(dynamic linking)

• 연결(linking): 프로그래머가 작성한 소스 코드를 컴파일하여 생성된 목적 파일(object file)과, 이미 컴파일된 라이브러리 파일들을 묶어 하나의 실행파일을 생성하는 과정
• 동적연결: 컴파일을 통해 생성된 목적 파일과 라이브러리 파일 사이의 연결을 프로그램의 실행 시점까지 지연시키는 기법
• 동적연결을 가능하게 하기 위해 실행파일의 라이브러리 호출 부분에 해당 라이브러리의 위치를 찾기 위한 스텁(stub)이라는 작은 코드를 둔다.
• 라이브러리 호출 시 스텁을 통해 해당 라이브러리가 메모리에 이미 존재하는지 확인하고 존재하면 그 주소의 메모리 위치에서 직접 참조(메모리 상의 실제 주소로 바로 점프), 없다면 디스크에서 동적 라이브러리 파일을 찾아 메모리로 적재한 후 수행
• 운영체제의 지원이 필요하다.

3. 중첩(overlays)

• 프로세스의 주소 공간을 분할해 실제 필요한 부분만을 메모리에 적재하는 기법
• 동적로딩과 유사하지만 다름.
• 중첩은 물리적 메모리의 크기 제약으로 인해 하나의 프로세스조차 메모리에 한꺼번에 올릴 수 없을 때, 프로세스의 주소 공간을 분할해서 당장 필요한 일부분을 메모리에 올려 실행하고 해당 부분에 대한 실행이 끝난 후에 나머지 부분을 올려 실행.
• 초창기 시스템에서 프로그래머들이 손수 구현함. 하지만 이런 중첩 구현은 상당히 복잡하다.

4. 스와핑(swapping)

• 메모리에 올라온 프로세스의 주소 공간 전체를 디스크의 스왑 영역에 일시적으로 내려놓은 것
• 휘발성이고 충분히 커야하고 어느정도의 접근속도가 보장되어야한다.
• 주의할점: 프로세스가 종료되면 디스크로 내쫓는 것이 아니라, 특정한 이유로 수행 중인 프로세스의 주소 공간을 일시적으로 메모리에서 디스크로 내려놓는 것.
• 스왑 인(swap in): 디스크에서 메모리로 올리는 작업
• 스왑 아웃(swap out): 메모리에서 디스크로 내리는 작업
• 일어나는 과정: 중기 스케줄러에 의해 스왑 아웃시킬 프로세스 선정
• 가장 중요한 역할: 메모리에 존재하는 프로세스의 수를 조정
• 컴파일 타임 바인딩, 로드 타임 바인딩 방식에서는 스왑 아웃된 프로세스가 다시 스왑 인될 때에는 원래 존재하던 메모리 위치로 다시 올라가야 한다.
• 반면 실행시간 바인딩 기법에서는 추후 빈 메모리 영역 아무 곳에나 프로세스를 올릴 수 있다.
• 스와핑에 소요되는 시간은 디스크의 탐색시간이나 회전지연시간보다는 실제 데이터를 읽고 쓰는 전송시간이 대부분을 차지한다.
• ex) 워드프로세서와 웹 브라우저가 모두 실행중인데 웹 브라우저를 사용할 때 메모리가 부족하면 워드프로세서에 할당된 메모리 공간을 통째로 빼앗아 디스크의 스왑 영역으로 스왑 아웃시키고 웹 브라우저 프로그램 주소 공간을 스왑인 시킨다.

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성과를 내고 싶으면 실행해라

1부. 4단계 실행 원칙

원칙1: 가장 중요한 목표에 집중하라

• 인간은 멀티태스킹을 못한다. 가중목에 집중하라.

리더의 도전

• 함정 두가지에 빠지지 말자
  • 1. 좋은 아이디어는 언제나 실행 능력을 넘어 쏟아진다.
    • ex) 애플은 제품이 몇개 없는데 수입이 엄청나다. 삼성은 40개를 넘게 만들고 애플은 1개를 만드는데 애플이 이겼다.
    • 우선순위가 가장 높지 않은 일이라면 기본 좋게, 웃으며, 미안해하지 않고 거절하는 용기가 필요하다.
  • 2. 회오리바람 안의 모든 것을 가장 중요한 목표로 만들려는 함정
    • 모든 지표를 획기적으로 개선하려다 보면 시간은 다 가고 성과는 없다.

가장 중요한 목표 찾기

우리 사업에서 딱 한 분야만 바뀌고 나머지 분야는 모두 현재 수준을 유지한다면, 그 변화의 파급력이 가장 큰 분야가 어디겠는가?

• 팀은 80퍼센트를 회오리바람을 견디는데 사용한다.
• 가장 중요한 목표가 나오는 곳은 둘 중 하나다. 회오리 바람 안이거나 밖이거나
• 팀의 진짜 목적은 단지 그 목표를 달성하는 것만이 아니라 새로운 차원의 업무 수행력을 팀에 자연스럽게 스며들게 하는 것이다.

조직을 가장 중요한 목표에 집중시키기

1. 어떤 팀도 두개가 넘는 가장 중요한 목표에 동시에 집중할 수 없다.
2. 내가 택한 전투는 전쟁을 승리로 이끌어야 한다.

• 최상부의 가중목이 정해지면 그다음 질문이 매우 중요하다. "이 전쟁에서 승리하기 위해 우리가 할 수 있는 일을 모두 나열한다면" 이라고 물으면 안된다. "이 전쟁에서 승리할 수 있는 최소한의 전투 수는 몇번인가?"라고 물어야 한다.
• 전략을 명확히, 단순히 해야한다.

3. 시니어 리더는 거부권을 행사할 수 있지만 명령해서는 안 된다.

• 시니어 리더는 최고 수준의 가중목을 정한다. 각 단계의 리더들은 '자기 팀'의 가중목을 정한다. 그래야 높은 주인 의식과 참여 의식을 끌어낼 수 있다.
• 단, 시니어 리더는 팀이 정한 전투로 전쟁을 이길 수 없다고 판단하면 거부권을 행사할 수 있다.

4. 가장 중요한 목표는 '특정 일까지 X에서 Y로'라는 형식으로 결승선을 정해야 한다.

달을 향해 쏘다

• 1958년 막 설립된 NASA는 매우 중요한 목표가 많았다. "대기와 우주의 현상에 관한 인류의 지식 확장" 이렇게 명료함이 부족했고 성과도 소련보다 떨어졌다.
• 1961년 존 F. 케네디 대통령이 "1960년대가 가기 전에, 인간을 달에 착륙시키고 다시 지구로 안전하게 귀환시킨다"라고 발표했다.
• 주요 전투로는 항해, 추진력, 생명 유지가 결정되었다.
• 케네대 대토령은 원칙1의 또 다른 중요한 면이 담겨있다. 좋은 아이디어를 거절하기.
• 인간을 달에 보낸다는 도전이 공개되었을 때 나사 내부의 책임 부담은 엄청났을거다.
• 책임 부담이 최고조에 이르면 사기가 떨어질거라고 생각하기 쉽지만 사실은 반대다. 어느 하나에만 집중하다 보면 팀의 책임감과 참여도가 모두 올라간다.

나는 우리가 하지 않은 일도 해낸 일 못지않게 자랑스럽다. - 스티브 잡스

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좀 놀랐다. 이번에도 책에 빠져들었다. 특히 케네디 대통령 얘기가 나왔을 때는 약간 전율이 흘렀다. 그리고 그동안 살면서 이 원칙을 알았다면 조직에서 더 좋은 결과를 얻었을텐데 하는 아쉬움도 든다.

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