1. 일반 메모리 구조

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프로그램이 실행되기 위해선 OS가 프로그램을 메모리에 로드 해야한다.

이 때 메모리에 프로그램의 코드와 변수들이 로드 된다.

따라서 메모리 공간을 다음과 같이 나눠 구분한다.

TEXT 영역

• 프로그램에 있는 함수 코드, 제어문, 상수들이 저장되는 영역이다.

• 실행할 코드는 프로그래머가 작성한 코드를 의미하고, 프로그램이 종료될 때 까지 메모리에 계속 남아있는다.

• CPU는 이 영역에 저장된 명령어를 하나씩 가져와 처리한다.

• GVAR/BSS 섹션

  • 범위(Scope)가 정해지지 않은 전역(Global) 변수를 포함한다.
  • GVAR는 초기값을 0이 아닌 특정한 값으로 지정한 경우 사용한다.

STACK 영역

• 함수를 호출할 때마다 지역 변수, 매개 변수가 저장되는 영역이다.

• 함수의 호출과 함께 할당 되며 리턴 시 소멸한다.

• 예시

function main() {
  func1();
}

function func1() {
  func2();
}

function func2() {
  return;
}

main();

Step1. main()에서 func1()이 실행되면 관련 값들이 스택에 적재된다.

• 매개변수
• 반환 주소 값 ( 함수 리턴 시 컨트롤 포인터를 어디로 반환할지 지정해주기 위한 값이다.)
• 지역변수

Step2. func2(), ... 함수들이 차례로 적재된다.

Step3. func2()가 종료되면 리턴 시 관련 변수(매개변수, 반환 주소, 지역변수)들이 스택에서 삭제 된다.

Step4. func2()가 종료됨에 따라 func1(), main() 또한 스택에서 제거 된다.

출처: http://tcpschool.com/c/c_memory_stackframe

HEAP 영역

• 힙 영역은 사용자가 직접 관리할 수 있는 영역이다.
• 메모리 공간이 동적으로 할당되고 해제된다.
• 힙 영역에 할당한 메모리 공간에 대한 주소를 참조하는 경우가 많다.
• 스택과 힙의 연관 예시

스택에 동적 할당된 Heap의 주소 값이 저장 되며, 참조할 수 있다.

2. V8 엔진 메모리 구조

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자바스크립트를 실행할 수 있는 Node.js의 기반인 V8엔진 메모리 구조를 살펴보자. 먼저 힙과 스택으로 크게 구분되어 있는 것을 볼 수 있다.

2.1 V8 메모리 영역

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힙 메모리 영역

• New space 영역
  • 새로 만들어진 모든 객체를 저장하고 이 객체들은 짧은 생명 주기를 가진다.
  • 이 영역은 크기가 작고 JVM에서 S0, S1과 같은 2개의 세미(semi) 영역을 가진다.
• Old space 영역
  • New space 영역에서 살아남은 객체들이 이동하는 영역이다.
  • Old 포인터 영역은 살아남은 객체들이 저장되고, 이 객체들은 다른 객체를 참조한다.
  • Old 데이터 영역은 데이터만 가진 객체들(참조 x)이 저장된다.
• Large obejct 영역
  • 다른 영역의 제한된 크기보다 큰 객체들이 살고 있는 영역이다.
  • 각 객체는 자체 mmap 메모리 영역을 갖는다.
  • Large object들은 가비지 컬렉터로 이동하지 않는다.
• Code space 영역
  • 실시간 컴파일러가 컴파일된 코드들을 저장하는 곳이다.
  • 유일하게 실행 가능한 메모리가 있는 영역이다.
• Cell, Property, Map space 영역
  • 이 영역들은 각각 Cells, PropertyCells, Maps를 포함한다.
  • 각 영역은 모두 같은 크기의 객체들을 포함하며, 어떤 종류의 객체를 참조하는지에 대한 제약이 있어서 수집을 단순하게 만든다.

스택 영역

• 스택은 메모리 영역이고 V8 프로세스마다 하나의 스택을 갖는다.
• 스택은 메서드와 함수 프레임, 원시 값, 객체 포인터를 포함한 정적 데이터가 저장되는 곳이다.

2.2 V8 메모리 관리: 가비지 컬렉션

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V8 엔진이 힙 메모리를 어떻게 관리하는지 알아보자.

• 가비지 컬렉션이란?
  애플리케이션이 할당한 메모리 공간을 주기적으로 검사하여 더 이상 사용되지 않는 메모리를 해제하는 기능을 말한다.
  더 이상 사용되지 않는 메모리란 간단히 말하자면 어떤 식별자도 참조하지 않는 메모리 공간을 의미한다.
• 가비지 컬렉션이 필요한 이유?
  • javascript에서는 malloc과 free와 같은 함수를 사용해서 메모리 컨트롤을 하지 않는다.
  • 따라서 메모리의 최대 용량을 사용하려 하면 메모리 부족 현상이 발생한다. (memory leak)
  • 위의 문제를 방지하기 위해 가비지 컬렉션이 필요하다.

3. 가상 메모리

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3.1 가상 메모리란 ?

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메모리 관리 기법의 하나로, 실제 자원을 추상화 하여 사용자에게 마치 메모리를 전부? 사용하는 듯한 느낌을 주는 방식이다.

즉, 실제로 존재하지는 않지만 가상의 메모리 주소를 부여해 사용자에게 있어 메모리 역할을 하는 가상의 자원이다. 그러나 가상메모리에 수용된 프로그램이 실행될 때는 실제 메모리를 사용해야한다.

• 가상 메모리와 실제 메모리의 관계
  가상 메모리 안에 프로그램이 실행될 때는 실제 메모리에 반드시 있어야 한다.
  하지만 프로그램의 전체가 실제 메모리에 있을 필요는 없다.
  즉, 당장 필요한 부분만 실제 메모리에 적재시켜 메모리를 효율적으로 사용할 수 있게된다.
  따라서 실제 메모리 보다 큰 용량을 가진 프로그램도 가상 메모리 기법을 통해 실행 시킬 수 있는 것 이다.

3.2 Paging

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앞서 말한 가상메모리를 이용하기 위해 Paging이란 기법이 사용된다.

• Paging 기법이란 가상 메모리와 실제 메모리를 매핑하기 위한 기술이다.
• Paging 방식에서는 가상 메모리와 실제 메모리를 page와 frame을 단위로 나누어 사용한다.
• 그리고 매핑을 위한 Page Table이 존재한다.

출처: http://board.theko.co.kr/

따라서 Paging 기법을 이용한 가상메모리는 실제 메모리에 연속적으로 적재되지 않아도 마치 연속적으로 적재된 것 처럼 이용할 수 있다.

4. Process 노드 모듈

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4.1 Process 객체란 ?

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프로그램을 실행 했을 때 만들어지는 프로세스 정보를 다루는 객체

4.2 Process 객체의 주요 속성과 메소드

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• 시스템 정보 관련

console.log(process.env); // 컴퓨터 환경과 관련된 정보를 가진 객체
console.log(process.version); // node.js의 버전
console.log(process.versions); // node.js와 연관된 프로그램들의 버전을 가진 객체
console.log(process.arch); // 프로세서의 아키텍처(arm/ia32/x64)
console.log(process.platform); // 플랫폼(win32/linux/sunos/freebsd/darwin)
console.log(process.memoryUsage()); // 메모리 사용 정보를 가진 객체
console.log(process.uptime()); // 현재 프로그램이 실행된 시간

• 프로세스를 실행할 때 전달되는 파라미터 정보

예제

process.argv.forEach(function (val, index, array) {
  console.log(index + ': ' + val);
});

실행

$ node processArgv.js one two three
0: node
1: /(path)/processArgv.js
2: one
3: two
4: three

• 프로세스 종료

$ node
> console.log("REPL을 실행한 화면입니다.");
REPL을 실행한 화면입니다.
undefined
> process.exit();
$

exit()에 매개변수를 넘겨 줄 수 있고, 0은 정상 종료, 1은 비정상 종료를 의미한다.

출처: opentutorials.org