프로세스의 개념
"Process is a program in execution"
실행중인 프로그램
프로세스의 문맥(context)
CPU 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥
- Program Counter
- 각종 register
프로세스의 주소공간
- code, data, stack
프로세스 관련 커널 자료 구조
- PCB(Process Control Block)
- Kernel stack
시스템 콜 : 프로세스가 실행이되다가 본인이 할 수 없는 일을 운영체제에게 대신해달라고 요청 하는 것
시스템 콜을 하면 프로그램카운터가 프로세스A의 주소공간이 아니라 운영체제의 커널 주소공간을 가르킨다.
프로세스의 상태(Process State)
프로세스는 상태(state)가 변경되며 수행된다.
Running
- CPU를 잡고 instruction을 수행중인 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 일시 정지시킨 경우(break key) 시스템이 여러 이유로 프로세스를 잠시 중단 시킴(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
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 call은 프로세스가 본인이 필요해서 운영체제에게 뭔가를 요청할 때
interrupt는 컨트롤러같은 장치나 CPU한테 정보를 전달할 목적으로 interrupt를 건다.
system call이나 interrupt가 발생하면 CPU제어권이 사용자 프로세스로 부터 운영자 커널에게로 넘어간다.
하지만 system call이나 interrupt 발생시 반드시 Context switch가 일어나는 것은 아니다.
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.
스케줄러 (Scheduler)
Long-term-scheduler(장기 스케줄러 or job scheduler)
- 시작 프로세스 중 어떤것들을 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 running시킬지 결정
- 프로세스에 CPU를 주는 문제
- 충분히 빨라야 함(millisecond단위)
Medium-term-scheduler(중기 스케줄러 or Swapper)
- 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아냄
- 프로세스에게서 memory를 뺏는 문제
- degree of Multiprogramming을 제어
