[OS] 프로세스 상태와 스케쥴링

패스트캠퍼스 컴퓨터 공학자 따라잡기 온라인 완주반
운영체제(이준희 님) 파트를 수강하며 공부한 내용을 정리한 자료입니다.

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프로세스 상태와 스케쥴링

프로세스 상태와 멀티 프로그래밍

멀티 프로그래밍: 단위 시간 당 CPU 활용도를 극대화 하는 스케쥴링 알고리즘

wait: 간단히 저장매체로부터 파일 읽기를 기다리는 시간으로 가정

아래 그림과 같이 프로세스 상태를 고려한 멀티 프로그래밍을 활용하면 CPU 활용도를 극대화하고 프로세스 실행 시간을 줄일 수 있다.

그림1. 프로세스 상태를 고려한 멀티 프로그래밍 예시

프로세스 상태

프로세스 스케쥴러는 스케쥴링을 할 때 프로세스의 상태 정보를 필요로 한다.
어느 시점에 어떤 프로세스를 CPU에 넣어줄 지를 결정하는 데에 있어서 프로세스 상태가 주요한 요소가 된다.

그림2. 프로세스 상태

기본적인 프로세스 스케쥴링 알고리즘에서는 프로세스 상태 정보를 위와 같이 5개로 정의해 놓았다.

이 중 스케쥴러에서 가장 필요로 하는 주요 상태 정보는 다음의 3가지 상태다.

1. ready state: CPU에서 실행 가능 상태(실행 대기 상태)
2. blocked state: 특정 이벤트 발생 대기 상태(예: 파일 읽기가 완료되었다)
3. running state: 현재 CPU에서 실행 중인 상태

• 프로세스가 생성 중인 상태 (ready state로 아직 가지 못한 상태)
• 프로세스가 종료 중인 상태
  • 프로세스가 완료된 후 쥐고 있는 시스템 리소스를 아직 다 풀어주지 못한 상태!

프로세스 상태 간 관계

그림3. 프로세스 상태 간 관계

그림 출처: https://medium.com/@sohailk1999/five-state-process-model-6e83d7428c8c

• running -> block

  • 프로세스가 running 상태에 있다가 파일 읽기를 요청한 경우 block(waiting) 상태에 들어가게 된다.

• block -> running

  • block 상태에서 특정한 이벤트를 받으면 스케쥴러에게 running 상태로 바꿔도 좋다라고 알려주기 위해서 우선은 ready 상태로 상태가 변경된다.

• running -> ready

  • 프로세스가 타이머 등의 이유로 현재 실행중인 프로세스를 중단시키게 되면 그 프로세스는 ready 상태로 들어가게 된다.

• ready -> running

  • 현재 실행 중인 프로세스가 완료되거나 중단된 경우 ready 상태에 있는 프로세스가 running 상태로 들어가서 실행된다.

그림4. 프로세스 상태와 큐를 기반으로 한 기본적인 알고리즘 예시