[02] 프로세스 개요

 

 

- 프로세스

 : 실행 중인 프로그램

 : 포그라운드 프로세스 - 사용자가 보는 앞에서 실행되는 프로세스

 : 백그라운드 프로세스 - 사용자가 보지 못하는 뒤에서 실행되는 프로세스 (유닉스 - 데몬, 위도우 - 서비스)

 

 

 

- 프로세스 제어 블록 (PCB)

 : OS는 PCB를 이용해 프로세스의 실행 순서를 관리하고 CPU를 비롯한 자원을 배분함

 : PCB는 커널영역, 프로세스 생성 시 만들어지며 실행이 끝나면 폐기됨

 : 다음 정보들을 담고 있다

  1) 프로세스 ID (PID) : 특정 프로세스를 식별하기 위한 고유 번호

 

  2) 레지스터 값 : 해당 프로세스가 실행하며 사용했던 프로그램 카운터를 비롯한 레지스터 값들을 저장함.

  3) 프로세스 상태 : 밑에서 다룸

  4) CPU 스케줄링 정보 : 프로세스가 언제, 어떤 순서로 CPU를 할당받을지에 대한 정보

  5) 메모리 관리 정보 : 프로세스마다 메모리에 저장된 위치가 달라 주소에 대한 정보와 페이지 테이블이 담김

  6) 사용한 파일과 입출력장치 목록

 

 

 

- 문맥 교환

 : 문맥(Context) - 하나의 프로세스 수행을 재개하기 위해 기억해야 할 정보

 : 문맥교환 (Context Switching) : 기존 프로세스의 문맥을 PCB에 백업하고, 새로운 프로세스를 실행하기 위한 문맥을 PCB로 부터 복구하여 새로운 프로세스를 실행하는 것 (너무 자주하면 오버헤드가 발생할 수 있음)

 

 

 

- 프로세스의 메모리 영역

 

  1) 코드 영역(=텍스트 영역) : 기계어로 이루어진 명령어 저장, 읽기 전용(read-only) 공간

  2) 데이터 영역 : 프로그램이 실행되는 동안 유지할 데이터 저장(전역변수 등)

  3) 힙 영역 : 프로그램을 만드는 사람이 직접 할당할 수 있는 공간, 메모리 누수 문제 주의

  4) 스택 영역 : 데이터를 일시적으로 저장하는 공간

 

 

 

 - 프로세스 상태

 

  1) 생성 상태(new) : 메모리에 적재되어 PCB를 할당받은 상태

  2) 준비 상태(ready) : CPU를 할당받아 실행할 수 있지만, 아직 자신의 차례가 아니기에 대기 중

      (준비 상태인 프로세스가 실행 상태로 전환되는 것을 디스패치라 함)

  3) 실행 상턔(running) : CPU를 할당받아 실행 중인 상태를 의미

  4) 대기 상태(blocked) : 입출력장치의 작업을 기다리는 상태

  5) 종료 상태(terminated) : 프로세스 종료 상태, PCB와 프로세스가 사용한 메모리 정리

 

 

 

- 프로세스 계층 구조

  : 프로세스는 실행 도중 시스템 호출을 통해 다른 프로세스 생성 가능 -> 새 프로세스를 생성한 프로세스 = 부모 프로세스, 부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스 = 자식 프로세스

  : 다른 프로세스임으로 PID는 다름. (일부 운영체제에선 부모 프로세스의 PID인 PPID가 기록되기도)

  : 최초 프로세스 PID는 항상 1번

 

 

 

- 프로세스 생성

 : 부모 프로세스를 통해 생성된 자식 프로세스들은 fork()를 통해 자신의 복사본을 자식 프로세스로 생성하고, 자식 프로세스는 exec를 통해 자신의 메모리 공간을 다른 프로그램으로 교체함.

 

: fork와 exec는 system call.

 1) fork : 자기 자신 프로세스의 복사본을 만듦, PID값이나 저장된 메모리 위치는 다름

 2) exec : 자신의 메모리 공간을 새로운 프로그램으로 덮어씀 (새로운 프로그램으로 전환해 실행하는 시스템 호출)

 

=> fork한 후 exec를 실행하지 않는 경우 : 부모 프로세스와 자식 프로세스는 같은 코드를 병행하며 실행하는 프로세스가 됨.

 

 

 

- 스레드(thread)

 : 프로세스를 구성하는 실행의 단위로 하나의 프로세스는 여러 개의 스레드를 가질 수 있음. (하나의 스레드에서 여러 부분을 동시에 실행 가능)

 

 

* 위 사진에 볼 수 있다시피 프로세스의 스레드는 필요한 최소한의 정보(프로그램 카운터 등의 레지스터, 스택)만을 유지한 채 프로세스 자원을 공유하며 실행된다 -> 코드/데이터/힙 영역/ 파일

 

 

 

- 멀티프로세스와 멀티스레드

 : 여러 프로세스를 동시에 실행하는 것을 멀티프로세스, 여러 스레드로 프로세스를 동시에 실행하는 것을 멀티스레드라 함

 : 무엇이 다른가? -> 프로세스는 기본적으로 자원을 공유하지 않고 모든 자원이 복제되어 메모리에 적재된다. (PID와 저장된 메모리 주소를 제외) -> 메모리 낭비

 : 멀티스레드에서 하나의 프로세스에 문제가 생기면 프로세스 전체에 문제가 생길 수도 있음