운영체제 면접 질문 정리

1. 프로세스의 메모리 영역

• Code 영역: 실행한 프로그램의 코드가 저장되는 메모리 영역입니다.
• Data 영역: 프로그램의 전역 변수와 static 변수가 저장되는 메모리 영역입니다.
• Heap 영역: 프로그래머가 직접 공간을 할당(malloc)하거나 해제(free)하는 동적 메모리 영역입니다.
• Stack 영역: 함수 호출 시 생성되는 지역 변수, 매개변수가 저장되는 임시 메모리 영역입니다.

2. Multi Process란?

Multi Process란 2개 이상의 프로세스가 동시에 실행되는 것을 의미합니다.
여기서 "동시"란 동시성(Concurrency)과 병렬성(Parallelism) 두 가지를 포함합니다.

• 동시성: 하나의 CPU Core에서 여러 프로세스를 짧은 시간 간격으로 번갈아가며 실행하는 방식 (시분할 시스템).
• 병렬성: 여러 개의 CPU Core가 각각의 프로세스를 동시에 실행하는 방식.

꼬리질문

• Q1. Process의 Context란?
  → 프로세스의 상태 정보를 의미하며, PCB(Process Control Block)에 저장됩니다.

• Q2. PCB란?
  → OS가 프로세스를 관리하기 위해 사용하는 자료구조로, 다음과 같은 정보가 저장됩니다:

  • Process ID
  • Process State
  • Program Counter
  • Register 정보
  • 메모리 정보 등

• Q3. Context Switch란?
  → CPU가 다른 프로세스로 전환될 때, 이전 프로세스의 상태를 PCB에 저장하고 새로운 프로세스의 PCB 정보를 불러와 실행 상태로 복원하는 작업입니다.

• Q5. Multi Process 환경에서의 데이터 통신 방식은?
  → IPC (Inter Process Communication) 방식을 통해 데이터를 주고받습니다. 대표적인 방식:

  • 메시지 전달(Message Passing)
  • 공유 메모리(Shared Memory)

• Q6. 메시지 전달 vs 공유 메모리 장단점

  • 공유 메모리
    • 장점: 빠름 (커널 관여 없음)
    • 단점: 동기화 필요 (경쟁 조건 발생 위험)
  • 메시지 전달
    • 장점: 커널의 제어로 안전
    • 단점: 속도 느림 (커널 개입)

3. Multi Thread란?

Thread는 하나의 Process 내에서 실행되는 작업의 흐름(실행 단위)입니다.
Multi Thread는 하나의 프로세스가 여러 작업을 동시에 수행할 수 있도록 합니다.

• 하나의 Process 안에 여러 Thread 존재
• Stack 영역은 각 Thread가 독립적으로 가지고 있음
• Code, Data, Heap 영역은 공유

꼬리질문

• Q1. Thread가 독립적인 Stack 메모리를 가지는 이유?
  → Stack에는 함수 호출 정보, 지역 변수 등이 저장되므로, 각 Thread의 독립적인 함수 실행을 위해 별도 Stack 필요

• Q2. Process vs Thread

  • Process: 실행의 단위, 독립적인 자원 할당
  • Thread: 실행 흐름의 단위, 자원을 공유함

• Q3. Multi Process vs Multi Thread

  • Multi Thread
    • 장점: 적은 메모리, 빠른 Context Switching
    • 단점: 동기화 문제 발생, 하나의 Thread 오류 → 전체 영향
  • Multi Process
    • 장점: 안정성 높음 (프로세스 간 독립성)
    • 단점: 리소스 많이 사용, Context Switching 느림

• Q4. Multi Thread의 장점/단점

  • 장점
    • 적은 메모리 자원 사용
    • 빠른 생성 및 전환 속도
  • 단점
    • 동기화 문제 발생 가능
    • 하나의 Thread 문제 → 전체 Process 영향 가능성

4. 동기화 문제 해결 방법

동기화 문제는 여러 Thread/Process가 공유 자원에 동시에 접근할 때 발생합니다.
이를 방지하기 위한 대표적인 기법은 다음과 같습니다:

• Mutex

  • 하나의 Thread만 자원 접근 가능
  • Lock/Unlock 사용
  • Binary Semaphore와 유사

• Semaphore

  • 지정된 개수(S)만큼의 Thread가 자원에 접근 가능
  • 자원 요청 시 S--, 반환 시 S++

꼬리질문

• Q1. Mutex vs Semaphore
  • Mutex: 1개만 접근 (binary)
  • Semaphore: 여러 개 접근 가능 (counting)
  • Mutex는 Mutual Exclusion 용도, Semaphore는 Resource Counting 용도

5. Deadlock이란?

둘 이상의 Process 또는 Thread가 서로가 점유한 자원을 기다리며 무한 대기 상태에 빠지는 것을 의미합니다.

Deadlock 발생 조건

1. Mutual Exclusion (상호 배제): 하나의 자원은 하나의 프로세스만이 점유 가능
2. Hold and Wait (점유 대기): 자원을 보유한 채로 다른 자원을 기다림
3. No Preemption (비선점): 다른 프로세스의 자원을 강제로 빼앗을 수 없음
4. Circular Wait (순환 대기): 프로세스들이 순환 형태로 자원을 기다림

Deadlock 해결 방법

• 무시: Deadlock 발생 가능성을 감수하고 그대로 진행
• 예방: Deadlock 조건 중 하나라도 발생하지 않도록 설계
• 회피: 자원 할당 시 Deadlock 가능성 예측 후 회피
• 탐지 및 복구: Deadlock 발생 후 탐지 → 프로세스 종료 또는 자원 회수로 해결