프로세스 구조
모든 프로세스는 운영체제로부터 4GB의 공간을 할당 받습니다.
코드, 데이터, 스택, 힙으로 구성된 사용자 영역이 0GB - 3GB까지의 공간을, OS 커널 영역이 나머지 3GB - 4GB까지의 공간을 차지합니다.
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코드 Code(text)
프로그램을 실행시키는 실행 파일 명령어. 즉 실제 코드가 자리하는 영역입니다. -
데이터 Data
전역(global) 변수, 정적(static) 변수, 초기화 데이터가 저장되는 공간입니다. -
스택 Stack
임시 데이터를 저장하는 공간입니다. 스택 영역은 함수의 호출과 함께 할당 되며, 함수의 호출이 완료되면 소멸합니다.
해당 함수를 쓰는 지역 변수, 해당 함수를 호출한 위치가 스택 영역에 기록됩니다. -
힙 Heap
코드에서 동적으로 만들어지는 데이터, 동적 메모리를 위한 공간입니다.
프로그램이 실행되면서 필요에 따라서 만들어지는 객체나 데이터는 힙 영역에 할당됩니다.
프로세스와 컴퓨터 구조
PC(Program Counter) 레지스터 + SP(Stack Pointer) 레지스터
- PC(Program Counter) 레지스터 : 다음 실행할 코드 주소를 저장하고 있는 레지스터
- SP(Stack Pointer) 레지스터 : 스택의 최상단 주소를 저장하고 있는 레지스터
프로세스가 실행되며 PC와 SP의 주소가 변하며 할당된 메모리 주소를 가리키게 됩니다.
이를 이용해 어디까지 함수가 실행 됐는지, 다음에 어느 코드를 실행해야 하는지 알 수 있습니다.
컨텍스트 스위칭(Context Switching)과 PCB(Process Control Block)
- Context Switching : 컨텍스트 스위칭, 또는 문맥 교환
- CPU에 실행할 프로세스를 교체하는 기술
- 프로세스 ID (PID), 레지스터 (PC, SP) 메모리 주소를 이용해 프로세스 저장 상태를 기반으로 실행할 수 있습니다.
- PCB(Process Control Block) - 프로세스가 실행중인 상태를 캡쳐 / 구조화해서 저장
- Process State
- Program Counter
- CPU registers
- CPU scheduling info
- Memory-management info
- Accountign info
- I/O statues info
프로세스간 커뮤니케이션(InterProcess Communication, IPC)
- File
- Message Queue
- Shared Memory
- Pipe
- Signal
- Semaphore
- Socket
빠른 성능을 얻기 위해 반드시 고려해야 할 항목으로 멀티 프로세스와 멀티 스레드가 있습니다.
이 두 가지를 실행하기 위해서는 프로세스와 프로세스 간 상태 확인 및 데이터 송수신이 필요합니다.
스레드는 코드 레벨에서 서로 접근할 수 있지만, 프로세스와 프로세스는 완전히 별도의 공간에 할당되기 때문에 다른 프로세스에는 접근할 수 없습니다. 이를 위해 프로세스 사이에 통신이 가능하게 하는 기법 IPC가 고안되었고 대부분의 IPC 기법은 프로세스 안에 존재하는 커널 공간을 사용합니다.
Reference
① [OS] 프로세스 구조와 레지스터 알아보기 https://eunjinii.tistory.com/m/40
② 프로세스란? https://jong-seok-ap.tistory.com/76
③ 프로그램, 바이너리, 프로세스, 스레드의 개념 https://losskatsu.github.io/os-kernel/process-thread/#3-%ED%94%84%EB%A1%9C%EC%84%B8%EC%8A%A4process
