[⚙️ OS] Process

 

프로세스

 

🔹 프로세스  

• 코드의 일부. 실행 중인 프로그램
• 자기 독립적인 resource 가짐.
• single address space ➡️ protection
• 다른 프로세스와 공유 X

 

🔹 특징 

• 프로세스 각각 고유의 스택 메모리 보유
• 고유의 메모리 페이지 보유
• 고유의 file descriptor table 보유
• PID (Process ID)

 

 

🔹 프로세스의 Context 

• CPU 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥 
  • Program Counter
  • register
• 프로세스 주소 공간
  • code
  • data
  • stack
• 프로세스 관련 커널 자료구조
  • PCB
  • Kernel Stack

 

 

 

🔹 프로세스 생성 

• 자식은 부모의 공간을 복사해 그 공간에 새로운 프로그램을 올림
• 트리(계층 구조) 형성
• fork()
  • 시스템콜을 통해 자신과 동일한 프로세스 생성 👉 child process
  • parent process ➡️ return value = PID of the child process (양수)
  • child process ➡️ return value = '0'
  • 실패 ➡️ return value = '-1'
• exec()
  • 시스템콜을 통해 새로운 프로그램을 메모리에 올림
  • fork() 다음에 발생
• exit() 
  • 자식이 부모에게 output data를 보냄 (via wait)
• wait()
  • 프로세스 A가 wait() 시스템콜을 호출하면 
  • 👉 커널은 child가 종료될 때까지 프로세스 A를 sleep시킴 ➔ block 상태
  • child process가 종료되면 커널은 프로세스 A를 깨움 ➔ ready 상태
• abort 
  
  • kill, break
  • 비자발적 종료 : 부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시킴 
  • 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어설 때 사용
  • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않을 때 사용

 

 

🔹 프로세스 관리 

• Zombie process
  • 종료되었지만 완전히 소멸되지 않은 프로세스
  • 부모 프로세스에서 자식 프로세스의 종료 상태 처리 X 👉 정상적이라면 자식 프로세스가 SIGCHLD을 부모 프로세스에게 전달
  • 메모리를 차지하고 있지만 실행 X ➡️ 시스템 자원 낭비 
• Orphan process
  • 자식 프로세스보다 부모 프로세스가 먼저 종료
  • 다른 부모 밑으로 보내야함 👉 자식 프로세스는 process 1(init=모든 프로세스의 조상)에게 보내짐. 

 

🔹 wait() 시스템 콜 

• 부모 프로세스가 자식 프로세스의 종료 상태 대기하고 해당 상태 가져오는 기능 수행
• 자식 프로세스의 작업이 완료될 때까지 대기 

 

 

🔹 프로세스 상태 

 

• New : 프로세스 생성 → process management admitted
• Ready : 코드 실행 가능 상태 👉 CPU 사용 X. 스케줄러에 의해 dispatch → Running
• Running : 코드 실행 중 👉 CPU 사용 O. interrupt에 의해 작업 중지하고 Ready state
• Waiting : 외부 i/o device 접근 또는 event(디스크에서 파일 읽어오기 등)
• Terminated : 프로세스 종료 

 

🔹 PCB(Process Control Block) 

• 프로세스에 대한 정보 포함
  • Process ID
  • Parent PID
  • Next Process Block → Linked-List
  • Process State
  • List of thread control blocks(TCBs)
  • CPU info 👉 CPU register contents, Program counter
  • Memory-mangement info

 

🔹 Context-Switching 

 

• context-switching : 커널에서 기능 제공 
• 여러 프로세스들이 CPU 공유 👉 PCB에 저장하거나 읽어와서 다른 프로세스로 넘겨줌 
  • Process 1 running, Process 2 ready
  • interrupt
  • process 1은 CPU의 register 정보 PCB1에 저장
  • 스케줄러가 process 2 선택 & PCB2를 CPU에 복원 → Running
  • interrupt
  • process 2의 CPU register 정보를 PCB2에 저장
  • process 1도 PCB1를 CPU에 복원

 

 

🔹 프로세스 간 협력 (IPC: Interprocess Communication) 

• 메시지 전달하는 방법 (Message Passing) : 커널을 통해 메시지 전달
• 주소 공간 공유하는 방법 
  • Shared Memory : 서로 다른 프로세스 간에도 일부 주소 공간 공유
  • Thread : 동일한 프로세스를 구성하는 thread 간에 주소 공간 공유

(a) shared memory  (b) message passing