프로세스 관리

프로세스 생성

부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성!(복제 생성)
➡️ 프로세스의 트리(계층 구조) 형성

프로세스는 자원을 필요로 함

• 운영체제로부터 받는다.
• 부모와 공유한다.

자원의 공유

• 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모델
• 일부를 공유하는 모델
• 전혀 공유하지 않는 모델

공유하지 않는 모델이 일반적이지만, 최대한 부모로부터 공유할 수 있는 자원은 공유하려고 함

수행

• 부모와 자식은 공존하며 수행되는 모델
• 자식이 종료(terminate)될 때까지 부모가 기다리는(wait) 모델

주소 공간 (Address space)

• 자식은 부모의 공간을 복사함(binary and OS data)
• 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올림

유닉스의 예

• fork () 시스템 콜이 새로운 프로세스를 생성
  • 부모를 그대로 복사 (OS data except PID + binary)
  • 주소 공간 할당
• fork 다음에 이어지는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램을 메모리에 올림

프로세스 종료

프로세스가 마지막 명령을 수행한 후 운영체제에게 이를 알려줌 (exit)

• 자식이 부모에게 output data를 보냄 (via wait).
• 프로세스의 각종 자원들이 운영체제에게 반납됨

부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시킴 (abort)

• 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어섬
• 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않음
• 부모가 종료(exit)하는 경우
  • 운영체제는 부모 프로세스가 종료하는 경우 자식이 더 이상 수행되도록 두지 않는다.
  • 단계적인 종료

fork() 시스템 콜

fork 시스템 콜을 통해 프로세스가 생성됨

fork를 실행하면 다음과 같이 2개의 코드로 나누어서 보는것이 이해가 편함!
왼쪽이 부모이면, 자식은 int main() ~ 부분 부터 실행되는 것이 아닌 fork()가 이루어진 다음부터 코드 실행(부모 프로세스의 컨텍스트를 복제하여 그 부분을 수행해야한다는 것을 앎)

부모는 fork의 결과값이 양수이고 자식은 0을 얻음

exec() 시스템 콜

어떤 프로그램을 새로운 프로그램으로 만들어주는 역할

execlp 부분을 만나면 main부분부터 새롭게 시작하는 프로그램이 됨(date 프로그램)

execlp는 자식을 만들어야만 가능한것은 아니고 fork없이도 실행시킬 수 있음.

execlp 아래의 코드는 영원히 실행이 안되는 코드

wait() 시스템 콜

프로세스 A가 wait() 시스템 콜을 호출하면

• 커널은 child가 종료될 때 까지 프로세스 A를 sleep 시킨다(block 상태)
• Child process가 종료되면 커널은 프로세스 A를 깨운다 (ready 상태)

exit() 시스템 콜

프로세스의 종료

• 자발적 종료
  • 마지막 statement 수행 후 exit() 시스템 콜을 통해
  • 프로그램에 명시적으로 적어주지 않아도 main 함수가 리턴되는 위치에 컴파일러가 넣어줌
• 비자발적 종료
  • 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제 종료시킴
    • 자식 프로세스가 한계치를 넘어서는 자원 요청
    • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않음
  • 키보드로 kill, break 등을 친 경우
  • 부모가 종료하는 경우
    • 부모 프로세스가 종료하기 전에 자식들이 먼저 종료됨

프로세스와 관련된 시스템 콜

• fork() -> create a child
• exec() -> overlay new image
• wait() -> sleep until child is done
• exit() -> frees all the resources, notify parent

프로세스 간 협력

• 독립적 프로세스
  • 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행되므로 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을 미치지 못함
• 협력 프로세스
  • 프로세스 협력 메커니즘을 통해 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 미칠 수 있음
• 프로세스 간 협력 메커니즘(IPC: Interprocess Communication)
  • 메시지를 전달하는 방법
    • message passing: 커널을 통해 메시지 전달
  • 주소 공간을 공유하는 방법
    • shared memory: 서로 다른 프로세스간에도 일부 주소 공간을 공유하게 하는 shared memory 메커니즘이 잇음
    • thread: thread는 사실상 하나의 프로세스이므로 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵지만 동일한 process를 구성하는 thread들간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능

Message Passing

Message system

• 프로세스 사이에 공유 변수(shared variable)를 일체 사용하지 않고 통신하는 시스템

Direct Communication

• 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시

Process P --------> Process Q

Send(Q, message)      Receive(P, message)

Indirect Communication

• mailbox (또는 port)를 통해 메시지를 간접 전달

Process P --------Mailbox M----> Process Q

Send(M, message)      Receive(M, message)

참고사이트

http://www.kocw.net/home/cview.do?cid=3646706b4347ef09