프로세스

• 프로세스는 실행중인 프로그램을 말함
• 프로세스의 문맥(context) : 프로세스의 상태, 시분할을 위해 프로세스의 상태를 파악하고 있어야 함
  • 코드의 어느부분까지 수행되었는가, 무슨 내용을 쌓아두고 있는가, 어떤 instruction까지 수행했는가
  • CPU 수행 상태를 나타내는 H/W 문맥
    • Program Counter
    • 각종 Register
  • 프로세스의 주소 공간
    • code, data, stack
  • 프로세스 관련 커널 자료 구조
    • PCB (Process Control Block)
    • Kernel stack : 프로세스가 할 수 없는 일을 OS가 대신 할 때 사용하게 되는 주소공간, OS는 프로세스마다 stack을 따로 관리함

프로세스의 상태

• Running: CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태
• Ready: CPU를 기다리는 상태 (물리 메모리에 이미 올라와있는 등, 다른 조건을 모두 만족)
• Blocked(wait,sleep): CPU를 줘도 당장 instruction을 수행할 수 없는 상태
  • Process 자신이 요청한 event가 즉시 만족되지 않아서 기다리는 상태
  • e.g) 디스크에서 file 읽어와야 하는 경우
• Suspended(stopped): 외부적 이유로 프로세스 수행이 정지된 상태
  • 프로세스는 통째로 디스크에 swap out 됨
  • e.g) 사용자가 프로그램을 일시정지시킨 경우

• New: 프로세스가 생성중인 상태
• Termiated: 수행이 끝난 상태

Blocked 와 Suspended
Blocked는 자신이 요청한 event가 만족되기만 하면 ready
Suspended는 외부에서 resume 해줘야 active 됨

프로세스를 스케줄링하기 위한 큐

• queue를 이용해서 프로세스들을 줄 세움
• Job Queue: 현재 시스템 내에 있는 모든 프로세스의 집합
• Ready Queue: 현재 메모리에 있으면서 CPU를 잡아서 실행되길 기다리는 프로세스 집합
• Device Queues: I/O device 처리를 기다리는 프로세스 집합

=> 모든 프로세스들은 각 큐들을 오가며 수행하게 됨

PCB (Process Control Block)

• OS가 각 프로세스를 관리하기 위해 프로세스당 유지하는 정보
• (1) OS 가 관리상 사용하는 정보
  • process state, process ID, scheduling info, priority
• (2) CPU 수행 관련 하드웨어 값
  • 수행 문맥에 의한 정보
  • PC, registers
• (3) 메모리 관련
  • 메모리 관련된 문맥
  • code, data, stack의 위치 정보
• (4) 파일 관련
  • open file descriptors

Context Switching

• CPU를 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정
• CPU가 다른 프로세스에게 넘어갈 때 OS는 다음을 수행
  • CPU를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 PCB에 저장
  • CPU를 새롭게 얻는 프로세스 상태를 PCB에서 읽어옴

System call, Interrupt와 Conext Switching

• System call 이나 interrupt 발생시 반드시 conext switchng 이 일어나는 것은 아님
• System call, interrupt는 CPU를 다른 프로세스가 아닌 OS로 넘겨주는 것을 말하기 때문이다.
  • 이 경우에도 context의 일부를 PCB에 save 해야 하지만, context switching 의 경우가 그 부담이 훨씬 크다. (e.g cache memory flush, 문맥교환이 일어나는 경우 보통 cache memory를 다 지워야 함)
• 하지만 OS가 그 이후 다른 프로세스에게 CPU를 넘겨주면 Context Switching이 일어난다.

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스케줄러의 종류

Long-term scheduler (장기 스케줄러 or job scheduler)

• 프로세스에 memory를 주는 문제
• (new)시작 프로세스 중 어떤 것을 ready queue로 보낼지 결정
• degree of Multiprogramming 제어
• 시분할 시스템에는 보통 장기 스케줄러가 없음 (무조건 ready이기 때문)

Short-term scheduler (단기 스케줄러 or CPU scheduler)

• 프로세스에 CPU를 주는 문제 => ready -> running 결정
• 어떤 프로세스를 다음에 running 시킬지를 결정
• 충분히 빨라야 함 (보통 ms 단위)

Medium-term Scheduler (중기 스케줄러 or Swapper)

• 프로세스에게서 memory를 뺏는 문제 => ready -> suspended
• 여유 공간 마련을 위해서 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아냄
• degree of Multiprogramming 제어
• 시분할에서는 프로세스가 생성되면 무조건 memory를 주기 때문에 중기 스케줄러를 이용해서 degree of Multiprogramming 을 제어함
• 쫓겨나면 프로세스 상태가 ready -> suspended로 변경됨

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출처 : http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1046323