# 리눅스 커널 - 메모리 관리
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목차
리눅스 커널 - 메모리 관리
메모리 관리 (Memory Management)
오늘의 목차
free -h→ 전체 메모리 요약 확인cat /proc/meminfo | head -15→ 세부 항목 (캐시, 스왑, 버퍼 등) 관찰vmstat 1 5→ 1초마다 5번 찍어서 메모리/CPU 변화를 실시간 관찰 (프로그램 켰다 껐다 하면서 변하는 걸 볼 수 있음)
핵심 개념
- 가상 메모리: 각 프로세스는 자신만의 메모리 공간을 가진 것처럼 보임
- 커널이 실제 물리 RAM과 매핑해줌
- 페이지(Page): 메모리를 작은 블록(보통 4kb)으로 쪼개서 관리
- 캐시/버퍼: 자주 쓰는 데이터는 미리 RAM에 올려둬서 속도 up
- 스왑(Swap): RAM이 부족하면 디스크 일부를 가짜 메모리처럼 사용
1. free -h 명령어 실습
free -h| 구분 | total | used | free | shared | buff/cache | available |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mem (RAM) | 22Gi | 2.5Gi | 17Gi | 172Mi | 2.3Gi | 19Gi |
| Swap | 2.0Gi | 0B | 2.0Gi | – | – | – |
해석
- total: 전체 RAM 용량 = 22Gi
- used: 실제 사용 중인 메모리 = 2.5Gi
- free: 완전히 비어 있는 공간 = 17Gi
- shared: 여러 프로세스가 공유하는 메모리 = 172Mi
- buff/cache: 커널이 캐시/버퍼 용도로 확보해둔 메모리 = 2.3Gi
- avliable: 새로 프로그램 실행 시 실제 쓸 수 있는 여유 메모리 = 19Gi
- Swap: RAM이 부족할 때 대신 쓰는 디스크 영역, 지금은 하나도 안 씀
요약
- RAM 22Gi 중 실제 사용 중은 2.5Gi
- 커널이 캐시로 2.3Gi 잡아둠 → 필요하면 바로 해제해서 사용 가능
- 그래서 프로그램들이 새로 쓸 수 있는 실제 여유 공간은 19Gi정도 됨
2.cat /proc/meminfo | head -15 실습
cat /proc/meminfo | head -15| 항목 | 값 | 의미 |
|---|---|---|
| MemTotal | 23,383,944 kB ≈ 22.3 GiB | 전체 물리 메모리 |
| MemFree | 17,910,092 kB ≈ 17.1 GiB | 완전히 비어 있는 RAM |
| MemAvailable | 19,794,024 kB ≈ 18.9 GiB | 실제로 새 프로그램 실행 시 사용 가능한 RAM |
| Buffers | 146,016 kB ≈ 142 MB | 블록 장치 I/O 버퍼 |
| Cached | 2,097,428 kB ≈ 2.0 GiB | 파일 캐시 (최근 읽은 파일을 메모리에 보관) |
| SwapCached | 0 kB | 스왑에 갔다가 다시 RAM으로 돌아온 페이지 (지금은 없음) |
| Active | 3,545,676 kB ≈ 3.4 GiB | 최근에 사용된, 곧 다시 쓰일 가능성이 높은 메모리 |
| Inactive | 1,238,532 kB ≈ 1.2 GiB | 최근에 안 쓰였지만 필요하면 곧 해제될 수 있는 메모리 |
| Active(anon) | 2,562,088 kB ≈ 2.4 GiB | 프로세스 힙/스택 같은 익명 메모리 중 ‘활성’ 상태 |
| Inactive(anon) | 93,688 kB ≈ 91 MB | 익명 메모리 중 비활성 |
| Active(file) | 983,588 kB ≈ 960 MB | 파일과 매핑된 메모리 중 활성 |
| Inactive(file) | 1,144,844 kB ≈ 1.1 GiB | 파일과 매핑된 메모리 중 비활성 |
| Unevictable | 16 kB | 스왑 불가, 반드시 RAM에 있어야 하는 페이지 |
| Mlocked | 16 kB | 프로세스가 mlock()으로 잠가둔 메모리 (스왑 불가) |
| SwapTotal | 2,097,148 kB ≈ 2.0 GiB | 전체 스왑 공간 |
요약
- MemAvailable (≈19 GiB) → 앞으로 쓸 수 있는 여유 메모리
- Buffers + Cached (≈2.1 GiB) → 캐시로 잡혀 있지만 필요하면 곧바로 환원 가능
- Active/Inactive → 메모리 페이지가 얼마나 최근에 쓰였는지
- SwapTotal = 2 GiB → 스왑 공간 설정돼 있음, 지금은 사용 안 함
3.vmstat 1 5 명령어 실습
vmstat→ Virtual Memory Statistics, 커널이 관리하는 프로세스/메모리/스왑/IO/CPU 상태를 요약해 보여주는 명령어1→ 출력 간격 = 1초마다5→ 출력 횟수 = 총 5번 찍고 종료
vmstat 1 5vmstat 출력 항목 정리
| 구분 | 항목 | 의미 | 네 출력값(대략) | 해석 |
|---|---|---|---|---|
| procs | r | 실행 대기 프로세스 수 | 0~1 | CPU 대기열 거의 없음 |
| b | I/O 대기 프로세스 수 | 0~1 | 블록 상태 거의 없음 | |
| memory | swpd | 사용 중인 스왑 메모리(KB) | 0 | 스왑 안 씀 (RAM 충분) |
| free | 사용 가능한 RAM(KB) | ~18,300,000 KB (≈18 GiB) | 메모리 여유 충분 | |
| buff | 버퍼 캐시(KB) | ~148,000 KB (≈148 MB) | 블록 I/O 버퍼 | |
| cache | 페이지 캐시(KB) | ~2,200,000 KB (≈2.2 GiB) | 파일 캐시 | |
| swap | si | swap-in (디스크→RAM) | 0 | 없음 |
| so | swap-out (RAM→디스크) | 0 | 없음 | |
| io | bi | 블록 입력(KB/s) | 0~13 | 디스크 읽기 거의 없음 |
| bo | 블록 출력(KB/s) | 0~556 | 디스크 쓰기 거의 없음 | |
| system | in | 인터럽트 횟수(/s) | 1,000~1,300 | 정상 범위 |
| cs | 컨텍스트 스위치(/s) | 1,600~2,000 | CPU 태스크 전환 빈도 | |
| cpu | us | 유저 CPU 사용률 | 1~2% | 유저 프로그램 CPU 사용 낮음 |
| sy | 커널 CPU 사용률 | 0~1% | 커널 부하 낮음 | |
| id | idle(노는 비율) | 98~99% | CPU 거의 놀고 있음 | |
| wa | I/O wait | 0% | 디스크 병목 없음 | |
| st | steal (가상화에서 다른 VM이 훔쳐간 시간) | 0% | 물리 머신/VM에서도 부하 없음 |
요약
- CPU: idle 98~99% → 거의 놀고 있음
- 메모리: free 18 GiB, 캐시 2.2 GiB → 매우 여유
- Swap: 사용 안 함 → 성능 문제 없음
- I/O: 입출력 미미, 병목 없음
- System: 인터럽트/컨텍스트 스위치 정상
정리
오늘은 3개의 명령어에 대해서 공부하고 결과를 분석해봤다.
하지만 더 와닿게 이해하려면 저 명령어를 사용하는 가상의 상황이 필요할 것 같다.
예를들어서 내 디렉토리에 뭐가있지? 할때 ls -a 명령어를 사용하는 것 처럼 말이다.
- 가상 상황
- 평소엔 잘 쓰던 Ubuntu 노트북이 갑자기 버벅인다.
- 웹 브라우저를 열면 탭 전환이 느리고, 스크롤도 끊긴다.
- 원인이 메모리 문제인지, CPU 문제인지 확인해야 한다.
- 해결 과정
free -h실행available메모리가 아주 적고,swap사용량이 올라가 있음을 확인- → RAM이 부족해서 디스크 스왑을 쓰는 중일 수 있다.
cat /proc/meminfo | head -15실행Cached값이 너무 크고,SwapFree가 줄어 있는 걸 확인- → 커널이 디스크에 스왑을 쓰면서 캐시 공간도 과도하게 차지하는 상황
vmstat 1 5실행si/so값이 계속 증가 (swap in/out 활발)wa(I/O wait)도 높아짐 (디스크 병목)- → CPU는 한가한데 디스크 I/O 때문에 전체 시스템이 느려진 것임을 알 수 있음
- 결론
- 브라우저가 느려진 이유는 CPU가 아니라 메모리 부족 → 스왑 사용 → 디스크 병목때문. 이때 해결책은 불필요한 앱 종료, RAM 업그레이드, swap 조정 등이 됨
올바르게 공부하려면 기초가 정말 중요하다.
학교 수업이나 자격증 공부를 통해 커널이라는 개념을 접하긴 했지만, 막상 깊이 이해하지 못한 채 넘어간 경우가 많았다.
이번에는 리눅스에서 직접 명령어를 실행해 보면서 눈으로 확인하고 기록하는 방식으로 공부하고 있는데, 확실히 체감도 되고 이해도 훨씬 잘 된다.
다만 가끔은 “이런 식으로 하나하나 명령어를 실행하며 커널 내부를 보는 공부 방향이 정말 올바른 걸까?” 하는 의문도 든다.
그럼에도 불구하고, 지금처럼 기초를 직접 손으로 다루고 정리하는 과정이야말로 커널을 이해하는 가장 확실한 출발점이라고 믿고 싶다.
