# 08. 프로세스

 

 

[프로세스]

프로세스 : 지금 실행중인 프로그램

 

프로세스의 문맥 (context)가 매우 중요하다.

프로세스의 중간을 끊어서 봐도 어떤 과정 중인지 왜 이런 과정 중인지를 이해할 수 있으려면 문맥이 중요하다.

 

프로그램이 카운터가 어디를 가리키고 있는가 (프로그램이 어디까지 실행 됬는가)

프로세스의 메모리에 뭐가 저장되어 있는가

 

프로세스의 상태를 나타내는 모든 요소를 문맥이라고 한다.

하드웨어 문맥

프로세스의 주소 공간

: 메모리에 관련

프로세스 관련 커널 자료구조

: PCB 운영체제가 이 프로세스에 대해 어떤 값을 가지고 이쓴ㄴ지

: Kernel stack :

 

프로세스 혼자 실행되지 않기 때문에 (프로세스가 번갈아가며 실행되기 때문에)

프로세스의 현재 상태를 저장해놓지 않으면(문맥을 모르면) 다시 해당 프로세스의 차례가 돌아왔을 때 프로세스를 처음부터 실행해야 할 것이다.

 

# 프로세스의 상태 process state (CPU는 한 개 라고 가정)

+ Running : CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태

+ Ready : CPU를 기다리는 상태 (메모리와 같은 다른 조건은 모두 만족)

+ Blocked (wait, sleep) :

: CPU를 주어도 당장 instruction을 수행할 수 없는 상태

: 프로세스 자신이 요청한 event가 즉시 만족되지 않아 이를 기다리는 상태 (ㄷ스크에서 file을 기다리는 상태)

---이렇게 크게 세가지로 나눌 수 있다.---

+ NEW: 프로세스가 생성 중인 상태

+ Terminated : 수행(execution)이 끝난 상태 , 종료중인 상태

 

+ 프로세스의 상태

연두색은 프로세스를 나타냄

CPU는 매우 빠르고 여럿이서 공유하는 자원

하나의 프로세스가 cPU안에서 running 하다가 timer가 끝나면 interrupt되어 ready queue의 가장 끝으로 가 대기한다.

프로세스가 CPU에서 running하다가 I/O device가 필요하면 DISK I/O의 queue에 가서 대기(줄서기)(프로세스 -> blocked) 그럼 controller의 지휘하에 순서대로 작업 실행

IO의 작업이 끝나interrupt가 오면 그뒤로는 위엣 ㅓ기술한 프로세스 순서와 같음

 

공유 데이터에 여러 프로세스가 접근하면 역시 queue에 대기하여 차례대로 사용한다.(프로세스 -> blocked)

 

>> Queue는 커널의 data 영역에 자료구조로 queue를 만들어 놓고 운영

 

+ 프로세스 상태도

 

 

+ Process Control Block (PCB)

 운영체제가 각 프로세스를 관리하기 위해 프로세스당 유지하는 정보

 다음의 구성 요소를 가진다 (구조체로 유지)

• (1) OS가 관리상 사용하는 정보

– Process state, Process ID

– scheduling information, priority

• (2) CPU 수행 관련 하드웨어 값

– Program counter, registers

• (3) 메모리 관련

– Code, data, stack의 위치 정보

• (4) 파일 관련

– Open file descriptors…

 

+ 문맥 교환 (Context Switch)

- CPU 제어권을 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정

- CPU가 다른 프로세스에게 넘어갈 때 운영체제는 다음을 수행

 CPU를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 PCB에 저장

 CPU를 새롭게 얻는 프로세스의 상태를 PCB에서 읽어옴

 

- System call이나 Interrupt 발생 시 반드시 context switch가 일어나는 것은 아님

 

(1)

 

 

(2)

 

 

 

 (1)의 경우에도 CPU 수행 정보 등 context의 일부를 PCB에 save해야 하지만

문맥교환을 하는 (2)의 경우 그 부담이 훨씬 큼 (eg. cache memory flush)

 

 

 

+ 스케줄러 (Scheduler)

- Long-term scheduler (장기 스케줄러 or job scheduler)

 시작 프로세스 중 어떤 것들을 ready queue로 보낼지 결정

 프로세스에 memory(및 각종 자원)을 주는 문제

 degree of Multiprogramming을 제어

 time sharing system에는 보통 장기 스케줄러가 없음 (무조건 ready)

- Short-term scheduler (단기 스케줄러 or CPU scheduler)

 어떤 프로세스를 다음번에 running시킬지 결정

 프로세스에 CPU를 주는 문제

 충분히 빨라야 함 (millisecond 단위)

- Medium-Term Scheduler (중기 스케줄러 or Swapper)

 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아냄

 프로세스에게서 memory를 뺏는 문제

 degree of Multiprogramming을 제어

 

 

+ 프로세스의 상태 (Process State)

 Running

• CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태

 Ready

• CPU를 기다리는 상태(메모리 등 다른 조건을 모두 만족하고)

 Blocked (wait, sleep)_오랜작업 중

• I/O 등의 event를 (스스로) 기다리는 상태

• (예) 디스크에서 file을 읽어와야 하는 경우

 Suspended (stopped)_의도하지 않게 메모리를 아예 뺏겨 강제로 정지된 상태

• 외부적인 이유로 프로세스의 수행이 정지된 상태

• 프로세스는 통째로 디스크에 swap out 된다

• (예) 사용자가 프로그램을 일시 정지시킨 경우 (break key)

시스템이 여러 이유로 프로세스를 잠시 중단시킴

(메모리에 너무 많은 프로세스가 올라와 있을 때)

 

 Blocked: 자신이 요청한 event가 만족되면 Ready

 Suspended: 외부에서 resume해 주어야 Active