[OS] Process 1

동동·2022년 4월 7일

운영체제(Operating System, OS)

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프로세스(Process)란?

"Process is a program in execution"
프로세스란 실행 중인 프로그램을 의미

프로세스의 문맥(Context)

프로세스의 문맥이란 특정 시점을 놓고 봤을 때 프로세스가 어디까지 수행을 했고를 규명하는 것
현재 프로세스의 상태를 나태내는 모든 것을 모아 놓은게 프로세스 문맥

CPU 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥
- Program Counter
- 각종 Register
프로세스의 주소 공간
- code, data, stack
프로세스 관련 커널 자료 구조
- PCB(Process Control Block)
- Kernel Stack

프로세스의 상태(Process State)

프로세스는 상태(state)가 변경되며 수행
Running : CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태
Ready : CPU를 기다리는 상태(메모리 등 다른 조건을 모두 만족 / CPU를 잡으면 바로 작업이 가능한 상태)
Block(wait, sleep)

CPU를 할당해도 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 out(메모리에서 쫓겨남)
예) 사용자가 프로그램을 일시 정지시킨 경우(break key)
시스템이 여러 이유로 프로세스를 잠시 중단시킴(메모리에 너무 많은 프로세스가 올라와 있을 때)

Blocked는 자신이 요청한 event가 만족되면 Ready
Suspended는 외부에서 resume해 주어야 Active

New : 프로세스가 생성중인 상태
Terminated : 수행(execution)이 끝난 상태

공유데이터에 여러 프로세스가 접근하면 데이터 무결성에 문제가 생길 수 있음

PCB(Process Control Block)

운영체제가 각 프로세스를 관리하기 위해 푸로세스 당 유지하는 정보
다음의 구성 요소를 가짐(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)

CPU가 현재 프로세스에서 다른 프로세스로 넘어가는 과정
프로세스가 CPU를 사용하다가 시스템 콜이나 인터럽트가 발생해 사용자 프로세스에서 커널 모드로 넘어갔을 경우는 컨텍스트 스위치가 아님
근데 커널 모드로 넘어 갔다가 다른 사용자 프로세스로 넘어갔을 경우는 컨텍스트 스위치가 맞음 근데 또 커널 모드로 넘어 갔다가 다시 원래 사용자 프로세스로 돌아왔을 경우 컨텍스트 스위치 아님

CPU를 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정
CPU가 다른 프로세스에게 넘어갈 때 운영체제는
- CPU를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 PCB에 저장
- CPU를 새롭게 얻는 프로세스의 상태를 PCB에서 읽어옴
System call이나 Interrupt 발생 시 반드시 Context Switch가 일어나는 것은 아님