📌 Process Management 2

📖 01. 프로세스 생성

• 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성한다. 정확하게 생성하는 방법은 복제생성이다. 부모 프로세스가 똑같은 프로세스를 만드는 것이다.
  -> 복제라는 것은 프로세스의 문맥을 모두 복제하는 것이다
  -> 부모 프로세스의 주소공간인 코드, 데이터, 스택을 모두 복사해서 자식 프로세스를 하나 만들고 부모 프로세스의 CPU문맥 즉, 부모 프로세스에서 instruction을 어디까지 실행했는가 그걸 나타내는 레지스터인 프로그램카운터를 그대로 복사한다.

• 일단 프로세스가 하나 만들어지면 그 프로세스는 독립적이기 때문에 자원을 공유하기보다는 부모 프로세스와 자원을 차지하려고 경쟁을 한다 -> 원칙적으로는 이게 맞다

• 공유라는 이야기가 나온 이유
  -> 자식 프로세스는 부모 프로세스 메모리의 코드, 데이터, 스택을 그대로 카피한다. 결국에는 메모리에 같은 것이 두개 올라간다
  -> 메모리 낭비
  -> 원래 부모하고 자식이 내용이 같다면 당장 카피를 할 필요가 없다.
  -> 리눅스나 일부 모델에서는 공유 할 수 있는것은 일단 공유한다.

• 프로그램 카운터만 하나 카피해서 똑같은 위치를 가리키고 있다.
  -> 그런 상태로 실행을 하다가 부모와 자식의 내용이 다를 수 있다. (별개의 프로세스이기 때문에)
  -> 데이터에 있는 값이 달라 질 수 있고 CPU를 잡고 instruction을 수행하기 때문에 함수 호출이 달라 질 수 있으면 스택에 쌓이는 것들이 달라 질 수 있다.
  -> 결국에는 각자의 길을 걷게 된다
  -> 그제서야 부모의 공유하던 메모리 공간을 카피해서 자식이 갖게 된다.
  -> 다음과 같은 방법을 copy-on-write(COW)기법이라고 한다.
  -> Write가 발생했을 때 카피를 하겠다는 의미

• Wirte가 발생했다는 것은 원래 내용이 바꼈다는 의미이며 내용이 바뀔 때 그것을 카피해서 새로운 것을 만들고 그 이전까지는 그냥 부모꺼를 그대로 공유하고 있는 것이다.

• 카피를 했다고 해서 통째로 카피하는 것이 아니라 코드, 데이터, 스택이 물리적 메모리에 잘게 쪼개져서 필요한 부분만 물리적 메모리에 올라간다. 그래서 잘게 쪼개진 부분에서 write가 발생하면 그 부분만 카피해서 부모거와 공유하지 않게 관리한다.

• 공유를 할 수 있으면 하는 것이 효율적이며 원칙은 독립적으로 가지고 있는 것이다.

• 부모 프로세스가 자식 프로세스를 복제생성하는데 부모 프로세스가 직접 하는 것이 아니라 운영체제한테 자식 프로세스를 만들어 달라고 요청을 한다
  -> 시스템 콜 ( fork() )

• 일단 부모 프로세스를 카피하기 때문에 컴퓨터 안에 있는 모든 프로세스는 같은 프로세스이다.
  -> 다양한 프로그램이 돌아가고 있듯이 복제생성 후 필요한 경우 새로운 프로그램을 덮어씌울 수 있다 (exec())

📖 02. fork() 시스템 콜

• fork를 사용해서 사용자 프로그램이 프로세스를 만드는 코드를 보자!

• 부모 프로세스는 fork()이후 순차적으로 코드 실행하지만
  -> 생성된 자식 프로세스는 fork() 이후부터 코드를 실행한다.
  -> fork를 할때 프로그램 카운터는 fork를 가리키고 있을 것이다.
  -> 복제 생성이 된 프로세스의 프로그램 카운터 또한 fork를 가리켰기 때문에 fork이후가 진행되는 것이다!

• fork를 했을 때의 문제점
  -> 복제본이 원본이라고 주장하는 것이 문제이다.
  -> 모두다 똑같은 제어흐름을 따라가야 할 것같은 문제점
  -> 이러한 문제를 막기 위해서 fork에 의해 운영체제가 복제를 하게 되면 자식하고 부모하고 구별을 해준다. -> fork의 리턴값이 다르다!
  -> 부모의 프로세스의 리턴값은 양수이고 자식의 리턴값은 0이다.
  -> 자식과 부모의 구별이 가능함!

• fork의 리턴값이 다르기 때문에 부모와 자식의 구별이 가능하며 다른 일을 시킬 수 있다.

📖 03. exec() 시스템 콜

• 실제로 다른 프로세스가 존재 할 수 있어야 한다. -> exec()

• 어떤 프로그램을 완전히 새로운 프로세스로 태어나게 하는 역할을 한다.

• execlp는 함수이며 이 함수가 결국엔 exec()시스템 콜을 하게 된다.
  -> 주어진 것으로 새로운 프로세스를 만들어준다.
  -> 시작부분부터 진행됨!

• 한 번 exec하면 되돌아 갈 수 없다.

📖 04. wait() 시스템 콜

• 보통 wait은 자식 프로세스를 만든 다음에 한다.

📖 05. exit() 시스템 콜

• 종료시킬 때 사용하는 시스템 콜

📖 06. 프로세스와 관련한 시스템 콜

📖 07. 프로세스 간 협력

• 프로세스끼리 직접 메세지를 보낼 방법은 없다.
  -> 중간에 커널이 필요함!

• shared memory도 바로 사용할 수 있는게 아니라 커널한테 shared memory를 사용한다는 시스템 콜을 해놓고 shared memory를 mapping 해놓아야 한다.

📖 08. Message Passing

• Message Passing은 두가지로 나뉘며(direct, indirect) 두개 모두 커널을 통해서 메세지를 보내야 한다.

• indirect는 커널에 있는 메일박스에 메세지를 넣겠다는 의미

📖 09. Shared Memory

[출처] 반효경 교수님 강의