🧸운영체제
다른 분의 블로그를 보고 정리한 글입니다.
https://dev-coco.tistory.com/162
참고하면 더 좋을 것 같은 깃허브 페이지
https://github.com/JaeYeopHan/Interview_Question_for_Beginner/tree/master/OS
뮤텍스와 세마포어의 차이 참고 블로그
https://chelseashin.tistory.com/40
🍀 프로세스와 스레드의 차이
프로세스와 쓰레드의 차이에 대해 설명해주세요.
프로세스는 실행 중인 프로그램을 말하며, 완벽히 독립적이기 때문에 메모리영역(Code, Data, Heap, Stack)을 다른 프로세스와 공유하지 않습니다. 프로세스는 최소 1개의 쓰레드(메인 쓰레드)를 가지고 있습니다.
쓰레드는 프로세스 내에서 Stack만 따로 할당 받고, 그 이외의 메모리 영역(Code, Data, Heap)을 공유하기 때문에 다른 쓰레드의 실행 결과를 즉시 확인할 수 있습니다. 쓰레드는 프로세스 내에 존재하며 프로세스가 할당받은 자원을 이용하여 실행됩니다.
데드락에 대해 설명해주세요.
둘 이상의 프로세스들이 자원을 점유한 상태에서 서로 다른 프로세스가 점유하고 있는 자원을 요구하며 무한정 기다리는 상황을 말합니다.
예를 들어, 자원 A를 가진 프로세스 P1과 자원 B를 가진 프로세스 P2가 있을 때, P1은 자원 B를 필요로 하고 P2는 자원 A를 필요로 한다면 두 프로세스는 서로 자원을 얻기 위해 무한정 기다리게 됩니다.
*데드락: 교착상태
🍀 멀티스레드
멀티 프로세스와 멀티 쓰레드의 특징에 대해 설명해주세요.
멀티 프로세스는 하나의 프로세스가 죽어도 다른 프로세스에 영향을 끼치지 않고 계속 실행된다는 장점이 있지만 멀티 쓰레드보다 많은 메모리 공간과 CPU 시간을 차지한다는 단점이 있습니다.
멀티 쓰레드는 멀티 프로세스보다 적은 메모리 공간을 차지하고 문맥 전환이 빠르다는 장점이 있지만 하나의 쓰레드에 문제가 생기면 전체 쓰레드가 영향을 받으며 동기화 문제도 있다는 단점이 있습니다.
멀티 쓰레드의 동시성과 병렬성을 설명해주세요.
동시성은 멀티 작업을 위해 싱글 코어에서 여러 개의 쓰레드가 번갈아 실행하는 것을 말합니다. (동시에 실행하는 것처럼 보이지만 사실은 번갈아가며 실행하고 있는 것)
병렬성은 멀티 작업을 위해 멀티 코어에서 한 개 이상의 쓰레드를 포함하는 각 코어들을 동시에 실행하는 것을 말합니다.
멀티 쓰레드 환경에서의 주의사항을 설명해주세요.
다수의 쓰레드가 공유 데이터에 동시에 접근하는 경우에 상호배제 또는 동기화 기법을 통해 동시성 문제 또는 교착상태에 빠지지 않도록 주의해야합니다.
컨텍스트 스위칭(Context Switching)이 무엇인지 설명해주세요.
멀티 프로세스 환경에서 CPU가 어떤 하나의 프로세스를 실행하고 있는 상태에서 인터럽트 요청에 의해 다음 우선 순위의 프로세스가 실행되어야 할 때 기존의 프로세스의 상태 또는 레지스터 값(Context)을 저장하고 CPU가 다음 프로세스를 수행하도록 새로운 프로세스의 상태 또는 레지스터 값(Context)을 교체하는 작업을 말합니다.
*컨텍스트: CPU가 해당 프로세스를 실행하기 위한 프로세스의 정보들
🍀 CPU 스케줄러
선점형 스케줄링과 비선점형 스케줄링의 차이를 설명해주세요.
선점형 스케줄링은 실행되고 있는 프로세스나 스레드를 강제로 중단시키고 다른 프로세스를 실행시키는 것을 말합니다.
비선점형 스케줄링은 그 반대로, 하나의 프로세스가 끝나지 않으면 다른 프로세스는 CPU를 사용할 수 없는 것을 의미합니다.
콘보이 현상(convoy effect)이 무엇이고, 콘보이 현상이 발생되고 있는 CPU 스케줄러 알고리즘은 무엇인지 설명해주세요.
콘보이 현상이란 작업 시간이 긴 프로세스가 먼저 큐에 도착해서 다른 프로세스들의 실행 시간이 전부 늦춰져 효율성을 떨어뜨리는 현상을 말합니다.
FCFS(First Come First Served) 스케줄링은 비선점형으로, 순차적으로 먼저 큐에 들어온 작업부터 실행하므로 콘보이 현상이 발생할 수 있습니다.
🍀 동기와 비동기
동기와 비동기의 차이에 대해 설명해주세요.
동기는 순차적, 직렬적으로 테스크를 수행하고, 비동기는 병렬적으로 테스크를 수행합니다.
예를 들어, 서버에서 데이터를 가져와서 화면에 표시하는 작업을 할 때
동기는 서버에 데이터를 요청하고 데이터가 응답될 때까지 이후 테스크들은 블로킹(Blocking, 작업중단) 됩니다.
비동기는 서버에 데이터를 요청한 이후 서버로부터 데이터가 응답될 때까지 대기하지 않고(Non-Blocking) 즉시 다음 테스크를 계속해 수행합니다.
🍀 프로세스 동기화
임계 영역(Critical Section)에 대해 설명해주세요.
임계 영역이란 프로세스간에 공유자원을 접근하는데 있어 문제가 발생하지 않도록 한번에 하나의 프로세스만 이용하게끔 보장해줘야 하는 영역을 말합니다.
뮤텍스(Mutex)와 세마포어(Semaphore)의 차이에 대해 설명해주세요.
공유된 자원에 여러개의 프로세스가 동시에 접근하게 되면 임계 영역(Critical Section) 문제가 발생할 수 있고, 이를 해결 하기 위해 데이터를 한번에 하나의 프로세스만 접근할 수 있도록 제한을 두는 동기화 방식을 취해야합니다.
동기화 도구에는 대표적으로 뮤텍스와 세마포어가 있습니다.
가장 큰 차이점은 동기화 대상의 개수입니다.
Mutex는 동기화 대상이 오직 1개 일 때 사용하고, Semaphore는 동기화 대상이 1개 이상일 때 사용합니다.
세마포어는 뮤텍스가 될수 있지만, 뮤텍스는 세마포어가 될 수 없습니다. 뮤텍스는 0과 1로 이루어진 이진상태를 가지므로 Binary Semaphore라고도 합니다.
뮤텍스는 자원 소유 가능 + 책임을 가지는 반면, 세마포어는 자원 소유가 불가합니다. 뮤텍스는 상태가 0, 1 뿐이므로 Lock을 가질 수 있습니다.
현재 수행중인 프로세스가 아닌 다른 프로세스가 세마포어를 해제할 수 있지만, 뮤텍스는 lock을 획득한 프로세스가 반드시 그 락을 해제해야 합니다.
🍀 가상 메모리
페이지 교체 알고리즘에 대해 설명해주세요.
페이징 기법으로 메모리를 관리하는 운영체제에서 필요한 페이지가 주기억장치에 적재되지 않았을 때 (페이지 부재시) 어떤 페이지 프레임을 선택해 교체할 것인지 결정하는 방법을 페이지 교체 알고리즘이라고 합니다.
-
FIFO(First In First Out)
가장 간단한 알고리즘으로, 메모리에 올라온지 가장 오래된 페이지를 교체합니다. 페이지가 올라온 순서를 큐에 저장합니다. -
최적(Optimal) 페이지 교체
앞으로 가장 오랫동안 사용되지 않을 페이지를 교체하는 알고리즘입니다. 최적 페이지 교체는 선행 조건이 있는데, 프로세스가 앞으로 사용할 페이지를 미리 알아야 한다는 것입니다. 이 조건은 실제 활용에서 알아낼 방법이 없기 때문에 최적 알고리즘은 구현이 불가능한 알고리즘입니다. 때문에 연구를 목적으로 사용됩니다. -
LRU(Last-Recently-used)
가장 오래 사용되지 않은 페이지를 교체하는 알고리즘입니다. OPT 알고리즘과 비슷한 효과를 낼 수 있는 방법이며, OPT 알고리즘보다 페이지 교체 횟수가 높지만 FIFO 알고리즘보다 효율적입니다. -
LFU(last-Frequently Used)
참조 횟수가 가장 작은 페이지를 교체하는 알고리즘입니다. 만약 대상인 페이지가 여러 개 일경우, LRU 알고리즘을 따라 가장 오래 사용되지 않은 페이지로 교체합니다. -
MFU(Most-Frequently Used)
LFU와 알고리즘과 반대로, 참조 횟수가 가장 많은 페이지를 교체하는 알고리즘입니다. -
LFU와 MFU는 실제 사용에 잘 쓰이지 않습니다.
구현에 상당한 비용이 들고 최적 페이지 교체 정책을 LRU만큼 제대로 유사하게 구현해내지 못하기 때문입니다.
