[운영체제] 3. Process

•  프로세스의 개념    
• Process is a program in execution
• 프로세스의 문맥(context)
  • CPU 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥
    • Program Counter
    • 각종 register
  • 프로세스의 주소 공간
    • code, data, stack에 뭐가 들어있는지
  • 프로세스 관련 커널 자료 구조
    • PCB (Process Control Block)
    • Kernel stack
• 프로세스의 상태
  • Running
    • CPU를 잡고 명령을 수행중인 상태
  • Ready
    • 기다리는 상태(메모리 등 다른 조건을 모두 만족)
  • Blocked(wait, sleep)
    • CPU를 줘도 당장 명령을 수행할 수 없는 상태
    • 프로세스 자신이 요청한 이벤트가 즉시 만족되지 않아 이를 기다리는 상태(예 : 디스크에서 파일 읽어와야 할 때)
  • Suspended (stopped)
    • 외부적인 이유로 수행이 정지된 상태
    • 프로세스는 통째로 디스크에 swap out 된다
    • 예 ) 사용자가 프로그램을 일시 정지 시킨 경우, 시스템이 여러이유로 프로세스를 중단시킨 경우(메모리가 모자라…)
    • cf)
      • Blocked : 자신이 요청한 이벤트가 만족되면 ready
      • Suspended : 외부에서 resume해줘야 active
  • New : 프로세스가 생성중인 상태
  • Terminated : 수행이 끝난 상태  

 

• PCB
  • 운영체제가 각 프로세스를 관리하기 위해 프로세스당 유지하는 정보
     
    1. OS가 관리상 사용하는 정보
  • 프로세스 상태, 프로세스 아이디
  • 스케쥴링 정보, 우선순위
    1. CPU 수행 관련 하드웨어 값
  • PC, register
    1. 메모리 관련
  • code, data stack의 위치 정보
    1. 파일 관련
  • Open file desciriptor
     
• 문맥 교환
  • CPU를 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정
  • CPU가 다른 프로세스에게 넘어갈 때 운영체제는..
    • CPU를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 PCB에 저장
    • CPU를 얻게되는 프로세스의 상태를 PCB에서 읽어옴    
  • 주의할 것 : 문맥교환은 CPU가 수행하는 프로세스가 교체되는거지, 사용자 모드<->커널모드를 얘기하는게 아님
• 프로세스를 스케줄링하기 위한 큐
  • Job queue
    • 현재 시스템 내에 있는 모든 프로세스의 집합
  • Ready queue
    • 현재 메모리 내에 있으면서 CPU를 잡아서 실행되기를 기다리는 프로세스
  • Device queues
  • 프로세스들은 각 큐들을 오가며 수행된다    

 

• 스케줄러
  • 장기 스케줄러 (job scheduler)
    • 시작 프로세스 중 어떤 것들을 ready queue로 보낼지 결정(new -> ready)
    • 프로세스에 메모리를 주는 문제
    • degree of Multiprogramming을 제어(메모리에 올라간 프로그램의 정도를 컨트롤)
    • 시분할 시스템에서는 보통 없음(무조건 ready) - 중기스케줄러로 조정
  • 단기 스케줄러 (CPU scheduler)
    • 어떤 프로세스를 다음번에 running시킬지 결정
    • 프로세스에 CPU를 주는 문제
    • 충분히 빨라야함(ms 단위)
  • 중기 스케줄러 (Swapper)
    • 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아냄
    • 프로세스에게서 메모리를 뺏는 문제
    • degree of Multiprogramming을 제어
• 스레드
  • CPU의 수행 단위  

  * 같은 일을 하는 프로세스라면 중복으로 주소공간을 낭비하지 말고 pc만 여러개 있으면 됨  

  * 스레드의 구성 : PC, 레지스터 셋, 스택공간
* 스레드가 동료 스레드와 공유하는 부분 = task
* code, data section, OS resources
* 전통적인 개념의 heavyweight process는 하나의 스레드를 가지고 있는 task로 볼 수 있다
* 다중 스레드로 구성된 테스크 구조에서는 하나가 블럭 당해도 다른 스레드가 running 되어 빠른 처리 가능
* 다중 스레드가 협력하여 높은 처리율(throughput)과 성능 향상을 얻을 수 있다
* 병렬성을 높인다 - CPU가 여러개인 경우

• 스레드의 장점
  • 응답성 - 사용자 입장에서 빠르게 느낌
  • 리소스 공유 - 각종 자원을 스레드 간 공유
  • 경제성 - 프로세스 문맥교환 오버헤드 »» 스레드 문맥교환 오버헤드
  • CPU가 여러개 있는 경우 - 멀티프로세스 아키텍쳐 이용가능
• 스레드 구현
  • 커널 스레드
    • 커널이 스레드를 인식하고 있음
    • 커널이 직접 스레드를 관리
  • 유저 스레드 (라이브러리에 의해)
    • 유저 프로그램 스스로 스레드를 관리(커널은 몰라요)

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본 포스팅은 이화여대 반효경 교수님의 운영체제 강의를 기반으로 만들어졌습니다.

문제시 삭제하도록 하겠습니다.