프로세스
실행중인 프로그램을 말한다.
프로세스의 현재 시점의 상태를 나타내는 context들을 아래와 같다.
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CPU와 관련된 하드웨어 context
프로세스는 CPU를 잡고 명령을 수행하므로, 현재 시점에 명령을 어디까지 수행하였는지 알기 위해서 register에 어떤 값을 넣고 있고 PC가 어디를 가리키고 있는지 등의 요소 -
메모리와 관련된 프로세스의 주소 공간
현재 시점의 해당 프로세스의 주소 공간. 프로세스의 code | data | stack 에 어떤 내용이 들어있는지 알아야한다. -
운영체제가 프로세스에 관해 어떤 값을 가지고 있는가
운영체제는 프로세스가 하나씩 생길 때 마다 PCB(Process Control Block)을 하나씩 둬서 해당 프로세스에 CPU를 얼마나 줘야할지, 메모리를 얼마나 줘야할지 등을 관리
State
프로세스는 상태가 변경되며 수행된다.
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Running: CPU를 잡고 명령을 수행중인 상태
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Ready: CPU만 얻으면 바로 실행할 수 있게 다른 조건을 모두 만족한 상태에서 CPU를 기다리는 상태
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Blocked(wait, sleep): CPU를 줘도 실행할 수 없는 상태(ex. 오래걸리는 I/O 작업, 디스크에서 무엇인가를 읽어온 내용을 보고 나서 다음 명령을 수행할 수 있는 경우)
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Suspended(stopped): 외부에서 프로세스를 강제로 정지시켜놓은 상태 또는 Medium-Term scheduler에 의해 메모리를 빼앗긴 상태. 프로세스는 통째로 디스크에 swap out된다.
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New: 프로세스가 생성 중인 상태
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Terminated: 명령을 끝내고 프로세스가 종료 중인 상태
Blocked vs Suspended
- Blocked: 자신이 요청한 일을 하면서 기다리고 있는 상태
- Suspended: 외부에서 정지시켜 놓은 상태. 외부에서 재개시켜 줘야함.
PCB(Process Control Block)
운영체제가 각 프로세스를 관리하기 위해 해당 프로세스에 유지하는 정보
PCB는 아래의 구성 요소로 이루어져있다.
(1) OS가 관리상 사용하는 정보: process state(프로세스의 상태를 나타냄), process Id(고유 값), priority, scheduling information
(2) CPU 수행 관련 하드웨어 값(프로세스의 하드웨어 context를 나타내기 위함): PC, register
(3) 메모리 관련(프로세스의 메모리 관련 context를 나타내기 위함): code, data, stack의 위치 정보
(4) 파일 관련
Context Switch
CPU가 사용자 프로세스 하나로부터 또 다른 사용자 프로세스로 넘어가는 것
프로세스는 CPU를 짧은 시간 간격으로 번갈아 사용하게 된다. 이 때 CPU를 다시 얻게 되면 처음부터 시작하는 것이 아니라 CPU를 잃은 시점을 기억해놨다가 그 시점부터 실행해줘야한다.
context swtich가 일어날 때 운영체제는 CPU를 빼앗기는 프로세스의 상태를 해당 프로세스의 PCB에 저장해주고, CPU를 얻는 프로세스의 상태를 해당 프로세스의 PCB에서 읽어온다.
system call(프로세스가 운영체제한테 요청하는 것)이나 interrupt가 발생하여 CPU가 프로세스(A) -> OS -> 프로세스(A)로 가면 context switch가 아니다. 프로세스(A) -> OS -> 프로세스(B)로 가야지 context switch이다.
Scheduler
자원 별로 하는 일의 시간을 잡는다.
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Long-term scheduler(장기 스케줄러, job scheduler):
new 상태의 프로세스를 ready queue로 보낼지 결정(메모리를 줄지 안줄지)
메모리를 주는 문제를 다룬다.(메모리에 올라가있는 프로세스의 수 관리)
time sharing system에는 장기 스케줄러가 없이 무조건 ready로 가게 되어있다. 따라서 메모리에 올라가있는 프로세스의 수를 관리하기 위해 Medium-Term Scheduler를 사용한다. -
Short-term scheduler(단기 스케줄러, CPU scheduler):
짧은 시간 단위로 schedule이 일어난다.(ms 단위)
다음에 어떤 프로세스한테 CPU를 줄지를 결정한다. -
Medium-Term Scheduler(중기 스케줄러, Swapper):
메모리에 너무 많은 프로그램이 동시에 올라가 있으면 일부 프로그램을 메모리에서 쫓아낸다.
프로세스에게서 메모리를 뺏는 문제를 다룬다.
