가상 메모리(Virtual Memory)란 무엇이며, 페이지 폴트(Page Fault)는 어떻게 처리되나요?

가상 메모리는 실제 물리 메모리 크기보다 더 큰 주소 공간을 제공하는 기술입니다. 각 프로세스는 독립적인 가상 주소 공간을 가지며, 이 공간은 실제 물리 메모리에 매핑됩니다.

페이지 폴트는 프로세스가 접근하려는 페이지가 현재 물리 메모리에 없을 때 발생합니다. 이 경우 운영체제는 페이지 폴트 핸들러를 호출하여 처리합니다.

페이지 폴트 핸들러는 다음과 같은 과정을 거칩니다. 먼저, 요청된 페이지가 디스크(swap 공간)에 있는지 확인합니다. 있다면, 디스크에서 해당 페이지를 물리 메모리로 가져옵니다. 만약 물리 메모리가 부족하다면, Least Recently Used (LRU)와 같은 페이지 교체 알고리즘을 사용하여 물리 메모리에서 사용 빈도가 낮은 페이지를 디스크로 내보냅니다. 마지막으로, 페이지 테이블을 갱신하여 가상 주소와 물리 주소 간의 매핑을 업데이트하고, 중단되었던 프로세스를 재개합니다.