L3. Process Management(1/2)

Process Management

Job/Program

• 실행할 프로그램 + 데이터
• 컴퓨터 시스템에 실행 요청 전의 상태(디스크에 보관된 상태)

Process

• 실행을 위해 시스템(커널)에 등록된 작업
• 시스템 성능 향상을 위해 커널에 의해 관리 됨(-> 운영 체제의 역할 달성)
  

프로세스의 정의

실행중인 프로그램

• 커널에 등록되고 커널의 관리하에 있는 작업
• 각종 자원들을 요청하고 할당 받을 수 있는 개체
• 프로세스 관리 블록(PCB)을 할당 받은 개체
• 능동적인 개체(active entity)
  • 실행 중에 각종 자원을 요구, 할당, 반납하며 진행

Process Control Block(PCB)

• 커널 공간(kernel space) 내에 존재
• 각 프로세스들에 대한 정보를 관리

자원(Resource)의 개념

• 커널의 관리 하에 프로세스에게 할당/반납 되는 수동적 개체(passive entity)

자원의 분류

• H/W Resources
  • Processor, Memory, Disk, Monitor, Keyboard, Etc.
• S/W Resources
  • Message, Signal, Files, Installed SWs, Etc.

Process Control Block(PCB)

• OS가 프로세스 관리에 필요한 정보 저장
• 프로세스 생성시에 생성 됨
  

PCB가 관리하는 정보

• PID(Process Idification Number)
  • 프로세스 고유 식별 번호
• 스케줄링 정보
  • 프로세스 우선순위 등과 같은 스케줄링 관련 정보들
• 프로세스 상태
  • 자원 할당, 요청 정보 등
• 메모리 관리 정보
  • Page table, Segment table 등
• 입출력 상태 정보
  • 할당 받은 입출력 장치, 파일 등에 대한 정보 등
• 문맥 저장 영역(Context Save Area)
  • 프로세스의 레지스터 상태를 저장하는 공간 등
• 계정 정보
  • 자원 사용 시간 등을 관리

[참고]

• PCB 정보는 OS 별로 서로 다름
• PCB 참조 및 갱신 속도는 OS 성능을 결정짓는 중요한 요소 중 하나

프로세스 상태(Process States)

• 자원 간의 상호 작용에 의해 결정

프로세스 상태 및 특성

뒤에서 자세히

Process State Transition Diagram

복잡..하나씩 살펴보자

Created State

• 작업(Job)을 커널에 등록
• PCB 할당 및 프로세스 생성
• 커널
  • 가상 메모리 공간 체크 및 프로세스 상태 전이(Ready or Suspended ready)

메모리가 있는가 없는가에 따라 ready/suspended ready

Ready State

• 프로세서 외에 다른 모든 자원을 할당 받은 상태
  • 프로세서(CPU) 할당 대기 상태
  • 즉시 실행 가능 상태
• Dispatch(or Scheduled)
  • Ready state -> Running state

프로세서를 할당 받으면 dispach, schedule 되었다고 한다.

Running State

• 프로세서와 필요한 자원을 모두 할당 받은 상태
• Preemption
  • Running State -> Ready State(프로세서를 뺐겼을때)
  • 프로세서 스케줄링(e.g, time-out, priority changes)
• Block/Sleep
  • Running state -> asleep state
  • I/O 등 자원 할당 요청하고 대기 (ex. 은행에서 서류를 놓고와서 가지고 올때까지 대기한다.)

Blocked/Asleep State

• 프로세서 외에 다른 자원을 기다리는 상태
  • 자원 할당은 System Call에 의해 이루어 짐
• Wake-up
  • Asleep state -> Ready State

자원을 받았다고 해도 running 중인 다른 프로세스에 바로 끼어들 순 없다. ready 상태로 돌아가서 다음 CPU 할당을 기다려야 한다.

Suspended State

• Suspended -> 메모리를 할당 받지 못한(빼앗긴) 상태
  • Memory image(메모리의 상태를 찍어놓은 것)를 swap device(일종의 하드 디스크)에 보관(swap-out) -> 메모리 할당시 바로 복구(swap-in)하기 위하여
    *swap device: 프로그램 정보 저장을 위한 특별한 파일 시스템
  • 커널 또는 사용자에 의해 발생
• Swap-out(suspended), Swap-in(resume)
  

Terminated/Zombie State

• 프로세스 수행이 끝난 상태(종료되기전 들리는 상태)
  • Why? 다음에 비슷한 작업이 들어왔을때 관리하기 쉽게 하기 위해서
• 모든 자원 반납 후
• 커널 내에 일부 PCB 정보만 남아있는 상태
  • 이후 프로세스 관리를 위해 정보 수집
  • 커널이 정보 수집이 끝나면 프로세스 삭제 후 종료

프로세스 관리를 위한 자료구조

• Ready Queue
• I/O Queue
• Device Queue