운체_w3

프로세스

프로그램: 컴파일 되어 나온 실행 파일
프로세스

• 실행되는(디스크에 저장된 프로그램을 메모리에 올려 cpu가 실행) 프로그램
• 다양한 리소스를 갖음(메모리,파일,소켓 등)
• 자신만의 메모리 공간, 컨트롤 정보 갖음

프로세스 주기

new: 프로세스가 완전히 만들어지기 전 단계
ready: 만들어진 단계, cpu에 올리기만 하면 프로그램 실행 가능한 상태, 아직 올리진 않음
running : cpu에 올린 상태, 독점 막기 위해 time slice 존재
waiting : sleep(), read()등의 호출로 동작 대기, running 빠져나옴
작업 완료하면 ready상태로 / running상태의 프로세스의 time slice 보장하려고
terminate : 좀비 상태의 프로세스를 청소해주는 작업 필요함
ready, waiting
공 : cpu에서 돌아가지 않는 상태
차 : ready는 cpu에 올리면 실행됨 but waiting은 no

PCB(process control block)

def: 프로세스 정보를 담아두는 구조체
program counter: 다음 실행할 명령어의 주소를 가리킴

process Scheduling

def1 Multiprogramming : cpu의 성능 극대화, 여러 프로그램 실행하겟다는 것
def2 Time-sharing

p0(time slice), p1,2( I/O ) p3(cpu bound) 가 있음
p0는 time expired 되면 ready q로 들어감 (cpu 독점 막기위함)

process switching

p0, p1 있음, p0 실행 중에 interrupt, scheduler, wait system call등의 이유로 wait상태가 되어 p0->p1으로 running switching이 일어날 경우,
1. 먼저 save state of p0
2. reload state of p1 = 프로세스 running

process scheduling queue

• job queue : 모든 프로세스를 관리하는 큐
• ready q :
• device q( waiting q가 상위 특정 리소스에 대해 waiting 할 경우마다 존재함 msg q, socket q 등, device I/O시)

Schedulers

def: 어떤 프로세스를 다음에 실행할 것인지 고르고 cpu에 할당함.
일반적으로 short-term scheduler( = process scheduler)

context switch(=context switch)

실행 중인 p0 -> p1으로 context switch 될 때
1. Processor의 register 부분의 정보들이 메모리의 해당 프로세스의 PCB안에 저장됨
2. p1의 pcb의 정보가 processor register에 로드됨

Process Creation

def: 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성하는 것을 말함
각 ps는 pid를 갖고 잇음

ps 구조

p0(Sched)

• init, user process의 가장 조상
  • inetd
  • dtlogin
• pageout(커널모드), virtual memory 관리하는 demon
• fsflush(커널모드), 갑작스런 상황에 대비 디스크 자동 저장하는 ?

fork하면 부모의 fd와 메모리를 그대로 받음. 이때 복제가 아닌 공유하는 방식
그러나 서로가 변경한 데이터는 볼수 없음. 각 프로세스가 따로 관리함

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process scheduling

• 목적: 멀티프로그래밍을 가능하게 하여 cpu의 utilization을 극대화하는 것

• 프로세스 실행의 구성

  • cpu burst : cpu 실행
  • i/o burst : i/o wait 구간
    i/o가 많이 발생할 수록 cpu burst 타임이 짧음.
    i/o bound process: 짧은 cpu burst 많음
    cpu bound ps: 긴 cpu burst가 적게 있음

• Process Scheduler: ready 상태의 프로세스들 중 실행할 프로세스를 선택
  -경우

  • running 중인 process가 i/o등의 이유로 waiting 상태될 때 ready 중 하나 선택
  • time slice로 인해 expired되면 running 중인 ps는 ready로 , ready 중 하나 선택
  • terminate 되면 ready 중 하나 선택
    -종류
  • Non-preemptive scheduling
  • preemptive scheduling
    강제적으로 실행 중인 프로세스를 정지시키는 방법(위의 2번)

• dispatcher : cpu에 올림

• Scheduling Criteria

  • CPU utilization : 기준 시간에 대해 cpu에 동작하는 시간

  • Turnaround time : 프로세스 실행 시간

  • Waiting time : ready상태에서 running되기 전에 기다리고 있는 시간

  • Response time : event를 받아서 event의 결과를 출력할 떄까지 걸리는 시간

• 이상적인 스케쥴링 알고리즘
  Max cpu util
  Max throughput
  min turnaround time
  min waiting time
  min response time

• 스케쥴링 알고리즘
  ready queue에 존재하는 프로세스들 중 하나를 선택해 cpu에 올리는 정책

  • first-come first-served(FIFO)
    non-preemptive
    그림에서 사격형(p1,p4)는 pcb임

  • Shortest-Job-First(SJF)
    non-preemptive
    cpu burst가 가장 작은 프로세스를 우선적으로 실행하는 방법
    이론적으로만 가능한 방법, 왜냐면 burst타임을 실행전에 예측할수 없기 때문에

  • priority Scheduling
    문제점 : low priority process는 실행되지 못할 수도 있음. (starvation)
    ->해결은 aging, cpu를 오래동안 사용하지 못한 ps의 우선순위를 증가시킴

  • round_robin_Scheduling
    대부분의 OS가 사용하는 방식, 이방법이 있어야 사용자는 여러개의 프로세스가 동시에 실행되
    는 것처럼 느끼고 각 프로세스가 cpu를 독점적으로 사용하는 것처럼 느끼게 해줌

    FIFO에서 확장된 것, 추가로 time quantum or time slice가 추가됨
    이 스케쥴은 모든 프로세스가 동일한 priority를 갖는다고 가정.

    프로세스가 cpu에 올라가면 동작하다가 time quantum만큼 소유하면 다시 ready queue의 맨뒤로 inser됨
    타임 퀀텀 만큼 실행되면 강제적으로 ready queue로 들어가는 것 떄문에 preEmptive방식임

    대부분 현재의 os에서 qunatum 은 10~100msec , context switching overheadsms <10 microsec으로 잡고 있음

  • multilevel queue scheduling
    ready 큐를 여러개 두는 것. 각 큐마다 서로 다른 스케쥴링 알고리즘을 적용함.

    • priority-based multilevel queue scheduling
      starvation의 문제가 잇음 realTimeOs는 이걸 감안하고 이 방식으로 운영함.

    • multilevel feedback-queue scheduling

  • windows xp scheduling