process state tansition

문제: 프로세스의 상태 전이에 대해 설명하시오.

답안:

프로세스는 운영체제(OS: Operating System)에서 실행 중인 작업 단위를 의미합니다. 각 프로세스는 실행 동안 여러 상태를 거치며, 이 과정에서 특정 이벤트에 따라 상태가 전이됩니다. 프로세스 상태 전이(Process State Transition)는 프로세스가 실행되는 동안 상태가 어떻게 변화하는지를 설명합니다. 일반적으로 프로세스의 상태는 준비(Ready), 실행(Running), 대기(Waiting), 종료(Terminated), 생성(New)의 다섯 가지로 구분됩니다.

아래에서 각 상태와 상태 전이를 상세히 설명하겠습니다.

1. 생성 상태 (New)

   • 개념: 프로세스가 생성되었지만, 아직 실행 준비가 되지 않은 상태입니다.
   • 상세 설명: 사용자가 프로그램을 실행하면 운영체제가 해당 프로그램에 필요한 메모리와 자원을 할당합니다. 이 단계는 보통 짧게 유지되며, 자원이 할당된 후 준비 상태로 전이됩니다.

2. 준비 상태 (Ready)

   • 개념: 프로세스가 실행 준비가 완료되었지만, CPU가 할당되지 않은 상태입니다.
   • 상세 설명: 준비 상태에 있는 프로세스는 CPU를 할당받을 때까지 대기합니다. 여러 프로세스가 준비 상태에 있을 수 있으며, 운영체제의 스케줄러(Scheduler)가 우선순위나 라운드 로빈 등의 정책에 따라 어느 프로세스를 실행할지 결정합니다.

3. 실행 상태 (Running)

   • 개념: 프로세스가 CPU를 할당받아 실제로 명령어를 실행 중인 상태입니다.
   • 상세 설명: 준비 상태에 있던 프로세스가 CPU를 할당받으면 실행 상태로 전이됩니다. 이 상태에서는 프로세스가 CPU를 통해 실제로 작업을 수행하며, 특정 시간동안 실행되거나 할당받은 작업을 완료할 때까지 이 상태를 유지합니다.

4. 대기 상태 (Waiting)

   • 개념: 프로세스가 I/O(입출력) 작업이나 기타 자원을 기다리는 상태입니다.
   • 상세 설명: 실행 중이던 프로세스가 I/O 작업을 수행해야 하는 경우, CPU는 이 프로세스를 잠시 대기 상태로 전환합니다. 예를 들어, 파일을 읽거나 네트워크 응답을 기다리는 동안 프로세스는 대기 상태로 전이되며, 필요한 자원이 준비되면 준비 상태로 돌아가 CPU를 다시 요청하게 됩니다.

5. 종료 상태 (Terminated)

   • 개념: 프로세스가 할당받은 작업을 모두 완료하고 종료된 상태입니다.
   • 상세 설명: 프로세스가 정상적으로 종료되거나, 오류가 발생해 더 이상 실행할 수 없을 때 종료 상태가 됩니다. 종료된 프로세스는 운영체제에 의해 정리되며, 사용했던 메모리와 자원도 회수됩니다.

상태 전이 (Process State Transition)

프로세스는 실행 중에 여러 상태를 전이하게 됩니다. 일반적인 상태 전이 과정은 다음과 같습니다.

1.	생성(New) -> 준비(Ready)
•	프로세스가 생성되면, 필요한 자원이 준비된 후 준비 상태로 전이됩니다.
2.	준비(Ready) -> 실행(Running)
•	CPU가 준비 상태의 프로세스 중 하나를 선택하여 할당하면 해당 프로세스는 실행 상태로 전환됩니다. 이를 디스패치(Dispatch) 라고 합니다.
3.	실행(Running) -> 대기(Waiting)
•	실행 중인 프로세스가 I/O 작업을 요청하거나 특정 자원을 기다려야 할 때 대기 상태로 전이됩니다. 이를 블록(Block) 또는 대기(Wait) 라고 합니다.
4.	대기(Waiting) -> 준비(Ready)
•	대기 중인 프로세스가 필요로 하는 자원이 준비되면 다시 준비 상태로 전환됩니다. 이를 깨움(Wakeup) 또는 언블록(Unblock) 이라고 합니다.
5.	실행(Running) -> 준비(Ready)
•	CPU 할당 시간이 만료되거나, 우선순위가 더 높은 프로세스가 나타나면 실행 상태의 프로세스는 준비 상태로 돌아갑니다. 이를 타임 슬라이스 종료(Time Slice Expiration) 라고 하며, 문맥 교환(Context Switch) 이 발생합니다.
6.	실행(Running) -> 종료(Terminated)
•	프로세스가 작업을 완료하거나 오류로 인해 더 이상 실행할 수 없으면 종료 상태로 전이됩니다.

요약

프로세스 상태 전이는 운영체제 스케줄러와 자원 관리에 의해 결정되며, CPU 할당 여부와 I/O 작업, 자원 대기와 같은 상황에 따라 생성, 준비, 실행, 대기, 종료 상태 간에 이동합니다. 각 상태 전이는 프로세스의 실행 흐름을 관리하여 자원의 효율적인 사용과 시스템 성능 향상에 기여합니다.