[OS] Process Management

OS

프로세스 생성

• Copy-On-Write(COW)기법
• 부모 프로세스(Parent process)가 자식 프로세스(children process)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 - 일반적 많이 사용
• 수행(Execution)
  • 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(Process Termination)

• 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

A process is created by the fork( ) system call.

• creates a new address space that is a duplicate of the caller.
• fork( )는 부모와 똑같은 자식 프로세스를 생성한다 fork( )로 생성된 자식은 PID값을 0으로 받고 부모는 0이아닌 양수의 값을 가지게된다.

int main() {
	int pid;
    pid = fork()
    if(pid == 0)
    	printf("\n Hello, I am child!\n");
    else if (pid > 0)
    	printf("\n Hello, I am parent!\n");
}

Parent process : pid > 0, Child process : pid = 0

exec( ) 시스템 콜

A process can execute a different program by the exec() system call.

• replackes the memory image of the caller with a new program.
• exec()는 아래의 코드로 설명하자면, 자식 프로세스의 복사된 코드를 모두 없애고 "/bin/date"의 코드로 덮어 씌운다. exec()로 초기화를 하면 다시 전으로 돌아갈 수 없다.

int main() {
	int pid;
    pid = fork();
    if (pid == 0) {
    	printf("\n Hello, I am child! Now I'll run date \n");
        execlp("/bin/date", "/bin/date", (char *)0);
    } else if (pid > 0) 
    	printf("\n Hello, I am parent!\n")
}

wait( ) 시스템 콜

• 프로세스 A가 wait( ) 시스템 콜을 호출하면
  • 커널은 child가 종료될 때까지 프로세스 A를 sleep시킨다(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 컴파이러가 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

프로세스 간 협력

• 독립적 프로세스(Independent process)
  • 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행되므로 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을 미치지 못함
• 협력 프로세스(Cooperation process)
  • 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 프로세스 간에도 일부 주소 공간을 공유하게 하는 shared memory 메커니즘이 있음
    • thread : thread는 사실상 하나의 프로세스 이므로 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵지만 동일한 process를 구성하는 thread들 간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능

Message Passing

• Message system

  • 프로세스 사이에 공유 변수(shared variable)를 일체 사용하지 않고 통신하는 시스템, 운영체제 커널을 통해서 전달한다.

• Direct Communication

  • 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시
    

• Indirect Communication

  • mailbox (또는 prot)를 통해 메시지를 간접 전달
    

본문 출처 : 운영체제 - 이화여자대학교 반효경