15장. 애플리케이션에서 가상 메모리 사용 방법 16장. 스레드 스택

1. Windows
via
C/C++
15장.
애플리케이션에서
가상 메모리 사용 방법
16장.
스레드 스택
이영권
whiletrue0222@gmail.com
아꿈사
2012-02-11

2. 15장. 애플리케이션에서
가상 메모리 사용 방법
가상 메모리 관리 함수들
의 사용법을 알아봅니다.

3. 가상 메모리 함수들을 사용하면
• 주소 공간 내에 직접적으로 영역을 예약
• 예약된 영역에 물리적 저장소를 커밋
• 필요한 보호 특성을 설정

4. 1. 주소 공간 내에 영역 예약하기
LPVOID 예약된 메모리 주소
VirtualAlloc( 가상 메모리를 예약하는 함수
LPVOID lpAddress, 예약하고자 하는 메모리 주소
SIZE_T dwSize, 영역의 크기
DWORD flAllocationType, 예약할 것인지 커밋할 것인지
DWORD flProtect 보호 특성
);
가상 메모리를 예약하는 함수

5. LPVOID 대부분의 경우 NULL값을 전달.
VirtualAlloc( 시스템이 프리 주소 영역 중 가장 적절
한 공간을 찾아낸다.
LPVOID lpAddress,
SIZE_T dwSize, 주소를 지정할 때에는
DWORD flAllocationType, 꼭 프로세스의 유저 모드 파티션을 가리
키는 값을 전달해야 한다.
DWORD flProtect
); 주소는 할당 단위어야 한다.
(13장 sec3 참조)

6. LPVOID 시스템은 항 상 CPU의 페이지 크기의
VirtualAlloc( 배수로 영역을 예약
LPVOID lpAddress, 4KB, 8KB, 16KB 페이지 크기를 사용하
SIZE_T dwSize, 는 머신에서
DWORD flAllocationType, 62KB를 예약하려 하면
64KB로 예약한다.
DWORD flProtect
);

7. LPVOID MEM_RESERVE:
VirtualAlloc( • 영역 예약
MEM_TOP_DOWN:
LPVOID lpAddress, • 단편화를 피하기 위해 높은 주소 공
SIZE_T dwSize, 간 상에 영역을 예약하기 원할 때.
DWORD flAllocationType,
다른 값들은 나중에 살펴봅니다.
DWORD flProtect
);

8. LPVOID
VirtualAlloc( 13장 section6 보호특성을 참조. P501
LPVOID lpAddress, PAGE_NOACCESS
SIZE_T dwSize, PAGE_READONLY
DWORD flAllocationType, PAGE_READWRITE
…
DWORD flProtect
);

9. LPVOID NUMA(Non-Uniform Memory Access) 머신에서
VirtualAllocExNuma( 수행되는 경우 성능 개선을 위해 특정
HANDLE hProcess, 노드에 탑재된 램으로부터 가상 메모리
를 확보할 때 사용한다.
LPVOID lpAddress,
SIZE_T dwSize, 참조
DWORD flAllocationType, 14.3 NUMA 머신에서의 메모리 관리
DWORD flProtect,
DWORD dwPreferredNumaNode
);

10. 2. 예약 영역에 저장소 커밋하기
메모리에 접근하기 위해 커밋
커밋이 필요함. 할당된 물리적 저장소에
메모리 영역을 매핑하는
커밋은 페이지 크기 단위 것.
로 수행된다. 13장 section4 물리적 저
장소를 영역으로 커밋하
기. p496

11. 커밋 방법
LPVOID MEM_RESERVE 대신
VirtualAlloc( MEM_COMMIT을 사용한다.
LPVOID lpAddress, dwSize 전달하여 전체를 커밋하지 않을
SIZE_T dwSize, 수 있다.
DWORD flAllocationType,
DWORD flProtect
);

12. 3. 영역에 대한 예약과 저장소 커밋을
동시에 수행하는 방법
LPVOID MEM_RESERVE와
VirtualAlloc( MEM_COMMIT을 동시에 사용한다.
LPVOID lpAddress,
SIZE_T dwSize,
DWORD flAllocationType,
DWORD flProtect
);

13. 큰 페이지 단위(Laarge-Page Granularity)를 사용하게 되면 성능을 개
선할 수 있다.
‘큰 페이지’의 최소 크기를 얻어오는 함수
GetLargePageMinimum
MEM_LARGE_PAGE를
사용하면 메모리 공간을 페
VirtualAlloc을 호출할 때 이징 불가능 영역으로 설정
하여 항상 렘에 유지된다.
MEM_LARGE_PAGE 플래그를 사용. 성능↑

14. 4. 언제 물리적 저장소를 커밋하는가
가상 메모리 기법의 유일한 문
제점은
언제 물리적 저장소를
커밋할지 판단해야 한다는 것.

15. 커밋되었는지 확인하는 방법
1. 항상 커밋해 본다.
– 가장 쉽지만 느려진다.
2. VirtualQuery로 확인한다.
– 1번보다 느리다.
3. 페이지 커밋 여부를 따로 기록한다.
– 복잡한 작업이 될 수 있다.

16. 4. 구조적 예외 처리(SEH)를 사용한다.
• 코드가 적고
• 가장 빠르다.
SEH는 23, 24, 25장에서 자세히 다뤄진다.

17. 5. 물리적 저장소의
디커밋과 영역 해제하기
BOOL 해제할 때 MEM_RELEASE를 사용.
VirtualFree( 해제 시에는
LPVOID lpAddress, lpAddress는 시작 주소
dwSize는 0이어야 한다.
SIZE_T dwSize,
DWORD dwFreeType 예약했던 영역을 한번에 해제해야 함.
);

18. BOOL 디커밋할 때 MEM_DECOMMIT을 사용.
VirtualFree( 페이지 단위로 가능
LPVOID lpAddress,
lpAddress 시작주소, dwSize 0이면
SIZE_T dwSize, 전체를 디커밋.
DWORD dwFreeType
lpAddress + dwSize가 페이지 중간쯤이면
); lpAdress ~ lpAdress + dwSize까지
모든 페이지 디커밋

19. 6. 보호 특성 변경하기
VirtualProtect로 변경 가능.
잘 활용하면 잠재적인 버그로부터 보호할 수 있다.
예) 메모리를 사용할 때만 PAGE_READWRITE
사용하지 않을 때 PAGE_NOACCESS로 변경해서
접근 위반 에러를 발생하게 하는 것.

20. 7. 물리적 저장소의 내용 리셋하기
물리적 저장소 리셋:
N개의 페이지 내용이 수정되지 않았다고 시
스템에게 알려주는 것.
수행 성능을 향상 시킨다.

21. 예) 페이지를 로드할 때
물리적 저장소가 꽉 차있고 4번 페이지를 사용할 경우.
1 2 3 1 4 3
1. 2를 저장 2. 4를 로드
1 2 3 4 5

22. 예) 리셋을 사용하면
시스템은 2번이 수정되지 않았다고 알기 때문에 2를 저장 안함.
1 2 3 1 4 3
1. 바로 4를 로드
성능 향상!
1 2 3 4 5

23. 주의!
할당할 때 리셋할 때
시작주소 내림 올림
할당크기 올림 내림
위와 같이 다른 이유는 실수로 페이지를 리셋해 버리는 것을 막기 위함.
또한 MEM_RESET은 항상 단독으로 사용되어야 한다.
MemReset예제 실행하지 말자. 컴퓨터 왕 느려짐.

24. 주소 윈도우 확장
• AWE (Address Windowing Extension)
• 32비트 윈도우에서 더 많은 메모리를 사용
하기 위한 방법.

25. AWE 특징
• 디스크로 스왑되지 않는다.
• 주소 공간보다 더 큰 램에 접근할 수 있다.
• 프로세스 주소 공간에 보여지지 않는다.
• 주소 윈도우 (Address Window)를 통해 접
근한다.
– 코드양이 많아진다.

26. 주의
• SQL Server 2012부터 AWE를 지원 안함.
• http://msdn.microsoft.com/ko-
kr/library/ms143179(v=sql.110).aspx

27. 16장. 스레드 스택
• 시스템에서 직접 주소 공간을 예약한다.
• 스레드 생성시 스택 메모리 공간
– 기본적으로 1MB의 주소 공간을 예약
– 두 개의 페이지만 커밋
• 스택 영역은 모두 PAGE_READWRITE 특
성

28. 스레드 스택의 페이지 상태
메모리 주소 페이지 상태
0x080FF000 커밋된 페이지 (최상위)
0x080FE00 커밋된 페이지 (가드 특성)
0
0x080FD00 예약된 페이지
0
…
0x08000000 예약된 페이지 (최하위)
가드 페이지에 접근하면 현재 가드페이지를 해제
다음 페이지를 가드페이지로 지정.

29. 모두 사용하였을 경우
메모리 주소 페이지 상태
0x080FF000 커밋된 페이지 (최상위)
0x080FE00 커밋된 페이지
0
…
0x08001000 커밋된 페이지
0x08000000 예약된 페이지 (최하위)
최하위 영역은 항상 예약 상태로만 두고 커밋하지 않는다.
0x08001000에 물리적 저장소를 커밋할 때
EXCEPTION_STACK_OVERFLOW 예외를 발생시킨다.

30. 최하위 페이지를 예약 상태로만 유지하는 이유
메모리 주소 페이지 상태
0x080FF000 커밋된 페이지 (최상위)
0x080FE00 커밋된 페이지
0
…
0x08001000 커밋된 페이지
0x08000000 예약된 페이지 (최하위)
0x07FFF00 다른 용도로 커밋된 페이지
0
0x08001000 영역을 다 사용하고 0x08000000을 사용하면 접근 위반이 발생.
최하위 영역을 커밋한다면 0x07FFF000에 접근할 수 있다.

31. 스택 크기 변경 방법
• IDE에서 변경
– VC++ 컴파일러 /F 옵션
– 링커 /STACK 옵션
• 코드에서 변경
– CreateThread, _beginthreadex 호출 시 지정

32. 1. C/C++ 런타임 라이브러리의 스택 확인 함수
스택을 주소 공간에 할당하더라도
사용 전까지는 물리적 저장소에
커밋하지 않는다.

33. 스택 확인 함수
오른쪽 함수는 void SomFunction(){
4KB 페이지 크기 시스템에서 int nValue[4000]; // 16,000바이트
4개의 페이지가 필요함 nValue[0] = 0; // 할당 작업 수행
}
스택은 2개만 커밋되어 있음
스택을 확인하는 함수가 필요.

34. • 스택 확인 함수는 사용되는 영역이 커밋되
었는지 확인.
• 컴파일러는 스택 확인이 필요한 곳에 자동
적으로 스택 확인 함수 호출 코드를 포함.

35. 1. Summation 예제 애플리케이션
StackOverFlow 발생
시 SHE를 사용하여 우
아하게 종료한다.

36. 감사합니다.