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우리가 매일 사용하는 컴퓨터와 스마트폰에서 수많은 프로그램이 동시에 실행되고 있다. 프로그램, 즉 프로세스들은 대체 어떻게 메모리를 사용하여 동작하는 걸까? 뇌가 정보를 저장하고 처리하는 방식처럼, 프로세스 또한 자신만의 규칙적인 메모리 공간을 가지고 효율적으로 작동하고 있다.

하나의 프로세스가 운영체제로부터 할당받아 사용하는 메모리 공간은 단순히 한 덩어리가 아니라, 목적과 특성에 따라 여러 개의 구역으로 나뉘는데, 이러한 구역을 메모리 세그먼트(Segment) 라고 부르고 대표적으로 다음과 같은 영역들로 나뉘어진다.

프로세스 메모리 구조 (Text / Data / BSS / Heap / Stack)

TEXT 섹션 (코드)

• 프로그램의 실행 코드(명령어)가 저장되는 영역이다
• 프로그램에 있는 함수 코드, 제어문, 상수 등을 포함한다
• 일반적으로 한 번 로딩하면 바뀌지 않는다
• 읽기 전용(Read-only)로 설정된다
• 여러 프로세스가 같은 프로그램을 실행하면 이 영역이 공유될 수 있다
• 참고
  • JVM에서는 TEXT영역을 사용하지 않고, 메서드 영역 사용한다
  • node나 브라우저에서는 TEXT 영역 대신 코드 영역이 별도로 존재

Data 영역

• 초기값이 있는 전역변수나 정적(static) 변수 저장공간
• 프로그램이 시작될때 이미 초기화된 값을 메모리에 올린다
• 예) int count = 10;

BSS 영역 (Block Started by Symbol)

• 초기값이 없는 전역 변수나 정적변수
• 런타임시 0으로 자동 초기화됨
• 실행 파일 크기를 줄이기 위해 실제로는 값을 포함하지 않고, 운영체제가 실행 시 공간만 확보
• 예) js static int total; // 0으로 초기화됨 int buffer[1000]; // 명시적으로 값 없으면 BSS

Heap 영역

• 동적 메모리 할당시 사용하는 영역 (malloc, new 등)
• 크기가 가변적이고, 런타임 중 개발자에 의해 할당/해제 됨
• 힙 영역에 할당한 메모리 공간에 대한 주소를 참조하는 경우가 많다
• 위쪽(높은 주소)로 확장됨
• 메모리 누수(leak)의 원인 중 하나가 되는 곳
• 예)

  let person = {
    name: 'mj',
    job: developer,
  };

Stack 영역

• 함수를 호출할 때마다 지역변수, 매개 변수와 리턴값 등이 쌓인다
• 함수가 호출될 때마다 스택 프레임이 쌓이고 끝나면 사라짐(LIFO 구조)
• 아래쪽(낮은 주소)으로 확장됨
• 스택 크기를 초과하면 스택 오버플로우 발생

  void foo() {
      int local = 0; // Stack 영역
  }

Stack Overflow가 생길 수 있는 경우

스택의 크기가 초과되면 발생한다!

• 재귀 호출이 너무 깊을때
• 지역 변수 크기가 너무 클때
• 함수 호출이 너무 많을때

V8 엔진 메모리 구조 Resident Set

• V8 엔진이란 ? Node.js에서 사용되는 자바스크립트 엔진이고, 이 엔진이 사용하는 메모리 구조를 분석할때 Resident Set의 개념이 사용된다
• Resident Set(RSS) : 프로세스가 실제로 RAM에 올려서 사용중인 물리적인 메모리 크기
• Resident Set을 구성하는 것들
  • 코드 영역 (Text Segment)
  • Stack
  • Heap (GC로 할당된 JS 객체들 포함)
  • 공유 라이브러리에서 이 프로세스가 현재 메모리에 유지하는 부분
  • 기타 OS가 관리하는 내부 구조

힙(Heap) vs 스택(Stack) 의 차이

요약하기

• 프로세스는 효율적인 자원 관리를 위해서 Text, Data, BSS, Heap, Stack의 다섯 가지 주요 영역으로 나누어져있다
• Heap과 Stack은 할당 방식(자동 vs 수동/GC), 저장 대상, 구조, 메모리 성장 방향, 속도, 관리 주체, 발생 가능한 문제점에서 큰 차이가 있다