운영체제

프로세스 메모리 구조

2025-07-18 00:40

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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

항목	스택 (Stack)	힙 (Heap)
📌 메모리 할당 방식	컴파일러가 자동으로 할당/해제	개발자가 직접 할당/해제
📦 저장 대상	함수 호출 정보, 지역 변수	동적으로 생성된 객체, 배열 등
🔄 구조	LIFO (Last-In, First-Out)	자유롭게 할당 및 해제
🧠 메모리 위치	낮은 주소부터 위로 쌓임	높은 주소부터 아래로 확장
⏱️ 속도	빠름 (고정적, 구조적)	느림 (단편화, GC 필요)
🛠️ 관리	시스템/OS가 관리	개발자 or GC(V8 등)이 관리
⚠️ 문제 사례	Stack Overflow (재귀 깊을 때)	Memory Leak (할당 후 해제 안함)
예시 코드 (C 기준)	`int x = 10;` → 스택에 저장	`int* p = malloc(sizeof(int));` → 힙에 저장

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

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