Process Management

부서진·2023년 4월 15일

Computer Science

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프로세스 생성 (Process Creation)

부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성
프로세스의 트리 형성
프로세스는 자원을 필요로 함
- 운영체제로부터 받는다
- 부모와 공유한다
자원의 공유
- 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모듈
- 일부를 공유하는 모델
- 전혀 공유하지 않는 모델
수행 (Execution)
- 부모와 자식은 공존하며 수행되는 모델
- 자식이 종료될 때까지 부모가 기다리는 모델

주소 공간
- 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 알려줌 (exit)
- 자식이 부모에게 output data를 보냄 (via wait)
- 프로세스의 각종 자원들이 운영체제에 반납됨
부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시킴 (abort)
- 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어섬
- 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않음
- 부모가 종료하는 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

int main()
{	int pid;
	pid = fork();
    if (pid == 0)	/* this is child */
    	printf("\n Hello. I am child!\n");
    else if (pid > 0) /* this is parent */
    	printf("\n Hello. I am parent!\n");

exec() 시스템 콜

A process can execute a different program by the exec() system call
replaces the memory image of the caller with a new program

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

자발적 종료
- 마지막 statement 수행 후 exit() 시스템 콜을 통해
- 프로그램에 명시적으로 적어주지 않아도 main 함수가 리턴되는 위치에 컴파일러가 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 종료되는 경우
- 부모 프로세스가 종료하기 전에 자식들이 먼저 종료됨

프로세스와 관련한 시스템 콜

fork(): create a child (copy)
exec(): overlay new image
wait(): sleep until child is done
exit(): frees all the resources, notify parent

프로세스 간 협력

독립적 프로세스
- 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행되므로 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을 미치지 못함
협력 프로세스
- 프로세스 협력 메커니즘을 통해 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 미칠 수 있음
프로세스 간 협력 메커니즘
- 메시지를 전달하는 방법
message passing: 커널을 통해 메시지를 전달
- 주소 공간을 공유하는 방법
  shared memory: 서로 다른 프로세스 간에도 일부 주소 공간을 공유하게 하는 shared memory 메커니즘이 있음
  thread: 사실상 하나의 프로세스이므로 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵지만 동일한 proces를 구분하는 thread들 간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능