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category: Unified
tags: [auto-consolidated, technical-documentation]
title: [[Mark-Sweep-Compact 알고리즘|Mark-Sweep-Compact 알고리즘]]
last_updated: 2026-05-02
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# [[Mark-Sweep-Compact 알고리즘|Mark-Sweep-Compact 알고리즘]]

## 📌 Brief Summary
> Mark-Sweep-Compact 알고리즘은 애플리케이션의 힙 메모리에서 더 이상 사용되지 않는 객체를 식별하여 메모리를 회수하고, 발생한 메모리 단편화를 해결하는 주요 가비지 컬렉션(GC) 기법입니다 [1]. 도달 가능한 객체를 식별하여 표시하는 마크(Mark) 단계, 참조되지 않는 죽은 객체의 메모리를 회수하는 스윕(Sweep) 단계, 그리고 살아남은 객체들을 모아 힙 메모리 단편화를 줄이는 컴팩트(Compact) 단계로 이루어집니다 [1]. 이 알고리즘은 주로 V8 엔진의 Old Generation이나 JVM의 전역 힙(Java heap)을 정리하는 데 활용되며, 메모리 효율성을 극대화하지만 객체 이동에 따른 비용이 크다는 특징이 있습니다 [2], [3], [4].

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> 지식 요약 정보 추출 중...

## 📖 Core Content
- **마크(Mark) 단계**: 루트(Root) 객체에서 시작하여 포인터를 통해 도달할 수 있는 모든 살아있는(live) 객체를 식별하고 마크합니다 [5], [1]. 
  - V8 엔진에서는 객체의 마크 상태를 3가지 상태(흰색: 아직 발견되지 않음, 회색: 발견되었으나 이웃 미처리, 검은색: 모든 이웃 객체 처리 완료)로 구분하며, 힙을 객체와 포인터로 연결된 방향 그래프로 간주하여 깊이 우선 탐색(DFS) 방식으로 순회합니다 [6], [5]. 
  - JVM 환경에서는 마크 맵(mark map)이라는 비트 배열을 사용하여 각 객체가 도달 가능한 상태인지 그 위치를 기록합니다 [7].
- **스윕(Sweep) 단계**: 마크 단계 완료 후 마크되지 않은(흰색) 죽은 객체들의 범위를 찾아 빈 공간으로 변환하여 회수합니다 [8], [9]. 이렇게 확보된 영역들은 각 크기에 따라 분리된 여유 목록(free lists)에 추가되어 이후 새로운 객체 할당이나 객체 이주를 위한 공간으로 재사용됩니다 [8]. 
- **컴팩트(Compact) 단계**: 살아있는 객체들을 다른 페이지의 빈 공간으로 이동시켜 단편화된 메모리 페이지(작은 빈 공간이 많은 상태)의 실제 사용량을 줄이고 최적화합니다 [10], [11]. 이 단계에서는 기존 객체를 복사하고 원본의 첫 단어 자리에 포워딩 주소(forwarding address)를 남기며, 이주가 끝나면 관련된 모든 포인터를 새로운 복사본의 위치로 업데이트합니다 [10].
- **성능과 실행 특징**: 스윕 알고리즘은 각 페이지의 마크 비트맵을 순회하며 마크되지 않은 객체의 범위를 찾기만 하므로 매우 간단합니다 [8]. 반면 컴팩트 작업은 살아있는 대량의 객체를 이동시키고 이 객체들을 가리키는 모든 참조([[Reference|Reference]]) 값을 변경해야 하므로 연산 비용이 매우 큽니다 [3], [4]. 따라서 컴팩트 작업은 매번 수행되지 않고 힙이 심하게 단편화되었거나 메모리 할당 실패가 발생하는 등 선택적이고 필수적인 상황에서만 실행되도록 제어됩니다 [3], [4].

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* **마크(Mark) 단계:** 
  가비지 컬렉터가 힙 내부의 모든 객체를 탐색하여 사용 중인 라이브 객체와 그렇지 않은 객체를 식별하는 단계이다 [8, 9]. 루트(Root) 객체부터 시작하여 포인터로 연결된 객체들을 깊이 우선 탐색(DFS) 방식으로 쫓아가며 도달 가능성을 확인한다 [10, 11]. 이 과정에서 객체들은 세 가지 색상(Tri-color)으로 분류되어 마킹된다 [4, 8]. 가비지 컬렉터가 아직 발견하지 못한 객체는 '흰색(White)', 발견되었지만 이웃 객체들의 처리가 완료되지 않은 상태는 '회색(Grey)', 그리고 객체 자신과 그 이웃까지 모두 처리가 완료된 상태는 '검은색(Black)'으로 표시된다 [8, 12].

* **스위프(Sweep) 단계:** 
  마킹 단계가 끝난 후에도 도달할 수 없어 '흰색'으로 남아있는 데드 객체들의 연속된 범위를 스캔하는 단계이다 [4, 13, 14]. 가비지 컬렉터는 이 데드 객체 영역을 빈 공간(Free spaces)으로 변환하고 이를 가용 목록(Free lists)에 추가한다 [13, 14]. 가용 목록은 크기별(Small, Medium, Large 등)로 구분되어 관리되며, 이후 새로운 객체를 할당하거나 스캐빈저(Scavenger) 알고리즘에 의해 살아남은 객체들이 이전 세대(Old space)로 승격(Promotion)될 때 사용된다 [13, 14].

* **컴팩트(Compact) 단계:** 
  힙 메모리의 단편화(Fragmentation)를 줄이기 위해, 빈 공간이 많아 파편화된 페이지에서 라이브 객체들을 가용 공간이나 완전히 새로운 페이지로 이주시키는 과정이다 [2, 15, 16]. 객체가 새로운 위치로 복사되면, 원본 객체의 첫 번째 워드에 새로운 위치를 가리키는 포워딩 주소(Forwarding address)가 남겨진다 [15, 17]. 대규모 힙 공간에서 객체를 이동시키고 이를 참조하는 모든 포인터를 일일이 업데이트하는 작업은 계산 비용이 크기 때문에, 모든 스위프 주기마다 컴팩트가 일어나는 것은 아니며 메모리 파편화가 심각할 때 선택적으로 수행된다 [7, 18].

* **성능 및 최적화 전략 (Orinoco 및 동시성 기법):** 
  마크-스위프-컴팩트는 수백 메가바이트의 데이터를 처리하므로 애플리케이션 실행을 멈추는 긴 중단 시간(수백 밀리초 단위)을 초래할 수 있다 [2, 5]. V8 엔진의 Orinoco 프로젝트 등 최신 구현체들은 이를 해결하기 위해 백그라운드 스레드를 이용해 자바스크립트 실행과 동시에 마킹 작업을 수행하는 동시 마킹(Concurrent marking), 작업을 잘게 쪼개어 배분하는 점진적 마킹(Incremental marking), 그리고 당장 빈 공간이 필요해질 때까지 스위핑을 늦추는 지연 스위핑(Lazy sweeping) 기법 등을 도입하여 메인 스레드의 부담을 최소화하고 있다 [5, 19-21].

## ⚖️ Trade-offs & Caveats
- **과거 데이터와의 충돌:** 자동화 엔진에 의해 매핑된 지식으로, 추후 정밀 검증 필요.
- **정책 변화:** Programming & Language 분야의 자동 자산화 수행.

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- **과거 데이터와의 충돌:** 자동화 엔진에 의해 매핑된 지식으로, 추후 정밀 검증 필요.
- **정책 변화:** General Knowledge 분야의 자동 자산화 수행.

## 🔗 Knowledge Connections
- **Related Topics:** [[Garbage Collection|Garbage Collection]], V8 Engine, Old Space, Java Heap [[memory|memory]]
- **Projects/Contexts:** V8 엔진의 Old Generation 메모리 관리, IBM JVM의 가비지 컬렉션 메커니즘
- **Contradictions/Notes:** 컴팩트(Compact) 작업은 단편화를 해결하여 캐시 지역성(cache locality)을 높이지만, 포인터 재조정과 객체 이동 비용으로 인해 애플리케이션의 '[[Stop-the-world|Stop-the-world]](STW)' 일시 중지 시간을 증가시킬 수 있습니다 [3]. 이를 보완하기 위해 V8 엔진은 객체 그래프가 변경될 가능성을 쓰기 장벽(Write Barrier)으로 제어하며 점진적 마킹([[Incremental Marking|Incremental Marking]]) 및 지연 스윕(Lazy sweeping) 기술을 도입하여 메인 스레드 멈춤 시간을 줄이고 있습니다 [12], [13], [14].

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*Last updated: 2026-04-19*

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- **Related Topics:** [[가비지 컬렉션(Garbage Collection)|가비지 컬렉션(Garbage Collection)]], [[이전 세대(Old Generation_Space)|이전 세대(Old Generation/Space)]], [[스캐빈저(Scavenger)|스캐빈저(Scavenger)]], [[동시성 및 점진적 마킹(Concurrent & Incremental Marking)|동시성 및 점진적 마킹(Concurrent & Incremental Marking)]]
- **Projects/Contexts:** [[V8 자바스크립트 엔진|V8 자바스크립트 엔진]], [[자바 가상 머신(JVM)|자바 가상 머신(JVM)]], [[Orinoco 프로젝트|Orinoco 프로젝트]]
- **Contradictions/Notes:** 소스 전반에서 마크-스위프-컴팩트의 기본 원리에는 차이가 없으나, 작동 환경(예: V8 엔진 대 IBM JVM)에 따라 이 알고리즘을 트리거하는 조건이나 조정 가능한 커맨드라인 옵션(`-Xcompactgc`, `--trace-gc` 등)은 구체적인 구현체에 따라 각기 다르게 제어된다는 점이 확인된다 [18, 22].

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*Last updated: 2026-04-19*
- Raw Source: 00_Raw/2026-04-20/마크-스위프-컴팩트(Mark-Sweep-Compact).md
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