학습 내용

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프로그램 : 파일 시스템에 실행파일 형태로 존재하는 것

프로세스 : 프로그램이 운영체제로 부터 자원을 할당받고 실행중인 프로그램이다.

프로세스는 운영체제로 부터 독립적 공간인 Virtual Memory 를 할당 받는데, 0번째 주소부터 시작한다.

Virtual Memory 는 Code, Data, Stack 으로 구성된다.

커널 주소 공간의 내용

• Code
  • 시스템콜, 인터럽트 처리 코드
  • 자원 관리를 위한 코드
  • 편리한 서비스 제공을 위한 코드
• Data
  • 프로세스들을 관리하기 위한 자료구조
    • PCB
  • 하드웨어를 관리하기 위한 자료구조
    • CPU, Memory, Disk
• Stack
  • 프로세스별 커널 스택

사용자 프로그램이 사용하는 함수

• 사용자 정의 함수
• 라이브러리 함수
• 커널 함수
  • 시스템 콜

프로세스

• 프로세스의 문맥
  • CPU 의 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥
    • Program Counter
    • 각종 Register
  • 프로세스의 주소 공간
    • code, data, stack
  • 프로세스 관련 커널 자료 구조
    • PCB
    • Kernel Stack

프로세스의 상태

• Running

  • CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태

• ready

  • CPU를 기다리는 상태

• blocked(wait, sleep)

  • CPU를 주어도 당장 instruction을 수행할 수 없는 상태
  • Process 자신이 요청한 event가 즉시 만족되지 않아 이를 기다리는 상태
    • 예) 디스크에서 file 을 읽어와야 하는 경우

• Suspended(stopped)

  • 외부적인 이유로 프로세스의 수행이 정지된 상태
  • 프로세스는 통째로 디스크에 swap out 된다.

    	blocked & suspended 차이
  
    	- Blocked : 자신이 요청한 event가 만족되면 Ready  
    	- Suspended : 외부에서 resume해 주어야 Active

• new : 프로세스가 생성중인 상태

• terminated : 수행이 끝난 상태

PCB (Process Control Block)

https://byjus.com/gate/process-control-block-notes/

• 운영체제가 각 프로세스를 관리하기 위해 프로세스당 유지하는 정보
• 커널의 data 영역에 존재한다
• 구성요소
  • OS가 관리상 사용하는 정보
    • Process State, Process ID
    • scheduling information, priority
  • CPU 수행 관련 하드웨어 값
    • Program counter, registers
  • 메모리 관련
    • code, datat, stack 의 위치 정보
  • 파일 관련

문맥 교환

• CPU 를 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정
• CPU 가 다른 프로세스에게 넘어갈 때 운영체제는 다음을 수행
  • CPU 를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 PCB 에 저장
  • CPU 를 새롭게 얻는 프로세스의 상태를 PCB 에서 읽어옴
• 주의
  • 시스템 콜이나 인터럽트 발생시 반드시 문맥교환이 발생하는 것은 아니다.
    1. 문맥교환 X 사용자 프로세스 A → ISR 또는 시스템 콜 함수 → 사용자 프로세스 A
    2. 문맥교환 O 사용자 프로세스 A → ISR 또는 시스템 콜 함수 → 사용자 프로세스 B

프로세스를 스케줄링하기 위한 큐

https://www.guru99.com/process-scheduling.html

• 운영체제는 프로세스를 큐에 넣고 스케줄링한다.
• 큐 종류
  • Job queue : 현재 시스템 내에 있는 모든 프로세스의 집합
  • Ready queue : 현재 메모리 내에 있으면서 CPU를 잡아서 실행되기를 기다리는 프로세스의 집합
  • Device queue : I/O device 의 처리를 기다리는 프로세스의 집합
• 프로세스들은 각 큐들을 오가며 수행된다.

스케줄러

운영체제가 메모리 관리를 위한 작업

• Long-term scheduler
  • 시작 프로세스 중 어떤 것들을 ready queue 로 보낼지 결정
  • 프로세스에 memory 를 주는 문제
  • time sharing system 에는 보통 장기 스케줄러가 없음 (무조건 ready)
• Short-term scheduler
  • 어떤 프로세스를 다음번에 running 시킬지 결정
  • 프로세스에 CPU를 주는 문제
  • 충분히 빨라야 함
• Medium-term scheduler
  • 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아냄
  • 프로세스에게서 memory 를 뺏는 문제