04. Process 1

1. 프로세스의 개념

 

"Process is a program in execution"

(실행 중인 프로그램)

 

• 프로세스의 문맥(context) 

        * 프로그램이 어디까지 실행되었는가 확인

        * CPU 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥

                *Program Counter

                *각종 register

        * 프로세스의 주소 공간

                * code, data, stack

        * 프로세스 관련 커널 자료 구조

                * PCB(Process Control Block)

                * Kernel stack

 

• 프로세스의 상태(Process state)

        * 프로세스는 상태(state)가 변경되며 수행된다

                * Running

                        * CPU를 잡고 instruction을 수행 중인 상태

                * Ready

                        *CPU를 기다리는 상태(메모리 등 다른 조건을 모두 만족하고)

                * Blocked(wait, sleep)

                        * CPU를 주어도 당장 instruction을 수행할 수 없는 상태

                        * Process 자신이 요청한 event(예: I/O)가 즉시 만족되지 않아 이를 기다리는 상태

                        (예) 디스크에서 file을 읽어와야 하는 경우

                * Suspended (stopped)

                        * 외부적인 이유로 프로세스의 수행이 정지된 상태

                        * 프로세스는 통째로 디스크에 swap out된다.

                        (예) 사용자가 프로그램을 일시정지시킨 경우(break key) 시스템이 여러 이유로 프로세스를 잠시 중단시킴(메모리에 너무 많은 프로세스가 올라와 있을 때)

 

                * New : 프로세스가 생성중인 상태

                * Terminated : 수행(execution)이 끝난 상태

                * Blocked : 자신이 요청한 event가 만족되면 Ready

                * Suspended : 외부에서 resume해 주어야 Active

 

• 프로세스 상태도

 

• Process Control Block (PCB)

                * 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)

        * CPU를 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)의 경우에도 CPU 수행 정보 등 context의 일부를 PCB에 save해야 하지만, 문맥교환을 하는 (2)의 경우 그 부담이 훨씬 큼(eg. cache memory flush)

 

• 프로세스를 스케줄링하기 위한 큐

        * job queue

                * 현재 시스템 내에 있는 모든 프로세스의 집합

 

        * Ready queue

                * 현재 메모리 내에 있으면서 CPU를 잡아서 실행되기를 기다리는 프로세스의 집합

 

        * Device queues

                * I/O device의 처리를 기다리는 프로세스의 집합

 

        * 프로세스들은 각 큐들을 오가며 수행된다.

 

• 프로세스 스케줄링 큐의 모습

 

• 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 running 시킬지 결정

                * 프로세스에 CPU를 주는 문제

                * 충분히 빨라야 함(millisecond 단위)

 

        * Medium-Term Scheduler(중기 스케줄러 or Swapper)

                * 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모레어 디스크로 쫒아냄

                * 프로세스에게서 memory를 뺏는 문제

                * degree of Multiprogramming을 제어