Process Management
프로세스가 여러 개일 때, CPU 스케줄링을 통해 프로세스들을 관리하는 것
이때, CPU는 각 프로세스들이 누군지 알아야 관리가 가능하다.
이러한 프로세스들의 특징을 갖고 있는 것이 바로 Process Metadata 이다.
Process Metadata 구성 요소
- Process ID (PID)
- Process State (프로세스 상태)
- Process Priority (스케줄링 정보)
- CPU Registers
- Owner (계정 정보)
- CPU Usage
- Memeory Usage
이 메타데이터는 프로세스가 생성되면 PCB에 저장된다.
PCB
프로세스 메타데이터들을 저장해 놓는 곳
진행 과정
- 프로그램 실행
- 프로세스 생성
- 프로세스 주소 공간에 코드, 데이터, 스택 생성
- 이 프로세스의 메타데이터들이 PCB에 저장
- Process State: 프로세스 상태 (Create, Ready, Running, Waiting, Terminated)
- Program Counter: 다음 실행할 명령어 주소
- CPU registers: 여러 범용 목적의 레지스터들 (accumulator, index register, stack pointers, general purpose registers)
PCB는 어떻게 관리되나?
Linked List 방식으로 관리한다. PCB List Head에 PCB들이 생성될 때마다 붙게 된다.
PCB List Head -> PCB1 -> PCB2 -> PCB3
주소값으로 연결이 이루어져 있는 연결리스트이기 때문에 삽입 삭제가 용이하다.
즉, 프로세스가 생성되면 해당 PCB가 생성되고 프로세스 완료시 제거된다.
Context Switching
CPU가 이전의 프로세스 상태를 PCB에 보관하고, 또 다른 프로세스의 정보를 PCB에서 읽어서 레지스터에 적재하는 과정
보통 인터럽트가 발생하거나, 실행 중인 CPU 사용 허가시간을 모두 소모하거나, 입출력을 위해 대기해야 하는 경우에 Context Switching이 발생한다.
Context Switching이 왜 필요한가?
- 컴퓨터가 매번 하나의 Task만 처리할 수 있다면 반응 속도가 매우 느리고 불편하기 때문에
- 빠른 속도로 Task를 바꿔가며 실행하면 사람들에겐 실시간으로 보이게 할 수 있기 때문에
Context Switching의 Overhead
Context Switching에 걸린 시간과 메모리를 말한다.
I/O 이벤트가 발생했을 때 디스크에 명령을 내렸는데 끝날 때까지 기다리면서 CPU가 가만히 있으면 CPU가 낭비된다. 때문에 다른 프로세스로 바꾸면서까지 CPU를 더 사용하는게 이익이다.
overhead를 감수하면서 기존 프로세스를 새 프로세스로 바꾸는 것이 더 낫다.
스레드 vs 프로세스
스레드는 Context Switching 될 때 text, data, heap 영역은 프로세스 것이기 때문에 자신의 PCB에는 stack 및 간단한 정보만 저장하기에 프로세스 컨텍스트 스위칭보다 빠르다.
참고 링크
https://m.blog.naver.com/adamdoha/222019884898
https://jhnyang.tistory.com/33
