Process - 2

시스템은 반드시 프로세스 생성, 종료, 그리고 프로세스 사이의 통신 등에 대한 메커니즘을 제공해야한다.

Process 생성

• Parent process가 chidren process를 만든다.
  이렇게 프로세스가 다른 프로세스를 만드는 것은 프리를 만드는 것과 유사하다.
• 일반적으로 프로세스는 pid(process identifier)로 식별되고 관리된다.
• parent와 child 프로세스는 모든 resources를 공유할수도, 일부만 공유할수도, 또는 resources를 공유하지 않을 수도 있다.
  🧈 예를 들어, Linux에서는 child process가 만들어질 때, parent의 모든 variables이 복사된다.
  하지만, Lock을 걸어놓은 parent 프로세스의 부분은 공유하지는 않는다.
• parent와 child process가 동시에 실행될 수 있지만, parent 프로세스는 모든 children 프로세스가 종료될 때 까지 기다린다.
  🦪 children 프로세스는 끝나면 signal, interupt를 발생시키고, 이를 통해서 parent 프로세스에 child 프로세스가 종료되었음을 알린다. 그리고 parent process가 child 프로세스의 resources, 메모리를 free한다.

Process 종료

• 프로세스가 끝까지 실행되고, OS에 system call을 해 삭제를 요청한다.
• child 프로세스는 할당이 해제되면서 parent 프로세스에게 status data와 pid를 보낸다.
• 프로세스의 resources는 OS에 의해서 할당해제된다.
  🍕 만약, child 프로세스가 초과된 resources를 가지거나, child에게 할당된 작업이 더이상 필요하지 않으면 parent 프로세스가 child 프로세스를 system call을 통해서 종료할 수 있다.
• child 프로세스는 parent 프로세스보다 먼저 종료될 수 없다.
  🧁 OS는 parent 프로세스가 종료되면, 그의 모든 children 프로세스들을 종료시킨다. (cascading termination, 계단식 종료)
• 프로세스 종료는 OS에 의해서 시작된다.
• wait하고 있는 parent 프로세스가 없는 프로세는 zombie 라고 한다.
  🍸 wait() system call을 부르면 다시 정상으로 돌아온다.
• 만약 parent가 wait하지 않고 먼저 종료되어 버리면, 그 자식 프로세스는 orphan이 된다.
  🎂 orphan이 되었을 때는, 임시 parent를 설정해 모든 orphan을 종료시켜 모든 resourecs를 free해야 한다.

Interprocess Communication

• 시스템내의 프로세스들은 독립적(다른 프로세스에 영향을 끼치지 않음)이거나 협력적이다.
• 프로세스들이 협력하는 이유는 정보를 공유하고, 모듈화를 통해서 스레드 프로그램(프로세스를 여러개로, 각각 스레드를 동시에 실행시켜 각각의 작업을 수행)을 실행하기 위한 modularity, 계산 속도 향상과 편의성을 도모하기 위함이다.
  🍻 복잡하고 긴 프로그램을 여러개의 서브 작업으로 나누고 각각의 프로세스가 이를 실행하면 효율적이다. 하지만 이를 위해서 통신, 연산 결과의 공유가 필요하다.

  • 이렇게, 협력이 필요한 프로세스들 사이에서는 IPC, 즉 interprocess communication 이 필요하다.
    • IPC를 위한 두 모델로 shared memory와 message passing이 있다.

Shared Memory

• user space에 shared memory 공간을 만들어 데이터를 공유한다.
• 초기에만 system call이 필요하여 system call을 거의 필요로하지 않아 OS의 간섭이 적으며 trap, overhead역시 적다.
• 속도는 빠르지만, parent 프로세는 child 프로세스가 shared memory에 접근중일 때, 작업이 다 끝날 때 까지 기다려야 한다.
• 통신 속도가 빠르고, 많은 양의 데이터를 다룰때 유리하다.
• 사용자 사이의 통신으로, 통신이 사용자 프로세스의 제어하에 있고, 두 사용자간의 동기화 메커니즘이 필요하다.
  🌼 사용자 프로세스가 shared memory에 접근할 때 작업을 동기화할 수 있는 메커니즘 필요 🌼

Message Passing

• memory의 kernel에 공유 공간을 만들고 이곳의 message queue를 통해서 message를 send, receive하여 주고받는다.
• kernel을 통해서 통신을 함으로, 많은 양의 system call을 반복하게 되고, overhead가 발생하고 속도가 저하된다.
• 하지만, 동기화가 필요없어 작은 양의 데이터를 통신하는데 유리하다.
• 사용자 프로세스 동기화를 하지 않는다. kernel에서 동기화 된다.
• 공유 변수에 의존하지 않는다.
• 메세지의 사이즈는 고정될 수도, 아닐 수도 있다.
  🍘 message를 보내고 recieve가 될 때까지 block되는 방법이 있는데 이는 느리다. (synchronous)
  🍙 message를 보내고 바로 다음 명령을 수행하는 asynchronous, 비동기적인 방법이 있는데 이때는 send가 완료되었는지 test하는 routine이 있어야 한다. blocking을 사용하는 방법보다 빠르다.