프로세스 생명주기와 프로세스 메모리

프로그램과 프로세스

1. 프로그램이 저장되어 있는곳 = 보조 기억장치

• ex. 카카오톡💬이 저장💽되있는 곳
• C://Applications/KakaoTalk.app

2. 프로그램이 로딩되는 곳 = 주 기억장치

• 운영체제(Window, MacOS, Android, iOS 등…)에서 켜져있는(로딩되어있는) 프로그램

• ex. 카카오톡💬이 로딩📂되어 실행되는 곳
• 맥북 > 활성 상태 보기 📈 > 메모리
  
  

3. 프로그램을 실행해주는 주체 = 프로세스

• ex. 카카오톡 💬을 실행하는 프로세스
• 맥북 > 활성 상태 보기 📈 > CPU

4. 작업을 처리해주는 주체 = 쓰레드

• ex. 메세지 발송 📤을 처리하는 쓰레드, 메세지 수신📥을 확인하는 쓰레드 등…
• 맥북 > 활성 상태 보기 📈 > CPU > 프로세스 상세 > 통계
  스레드는 필요할때마다 생성 되며, 프로세스 상세의 스레드 수는 최근 평균 스레드 개수 통계값 입니다.

5. 프로세스 상태변화 복습

프로세스의 상태변화와 스케쥴링

스케쥴링 알고리즘에 따라 프로세스들은 상태변화가 일어나며 준비/수행 상태일때 CPU를 사용하게 됩니다.
아래 그림에서

• 🟠은 프로세스들의 상태를 의미하고
• 🔜 은 스케쥴링에 따라 상태가 변화되는 동작을 의미합니다.

1. 수행 -> 대기 (Running->Waiting) : I/O요청이 발생하거나, 자식 프로세스가 종료 대기를 할 때
2. 수행 -> 종료 (Running -> Terminate) : 프로세스를 종료시켯을때
3. 수행 -> 준비 (Running-> Ready) : 인터럽트가 발생했을때
4. 대기 -> 준비 (Waiting -> Ready) : I/O가 완료되었을때

• 여기서 1,2은 프로세스가 스스로 CPU를 반환하기에 비선점 스케쥴링이 발생되고
  

• 3,4은 프로세스에서 CPU를 강제로 할당(회수)해야 하므로 선점 스케쥴링 이 발생됩니다.
  

📌 예를들어 이해해봅시다.
카카오톡 메세지를 보내기 위해 메세지 창을 켜면 카카오톡 프로세스는 신규 > 준비 상태가 됩니다.

• 1. 준비 (Ready) 상태:
     • 1. 카카오톡을 띄워서 메시지를 입력하고 있을 때, 해당 프로세스는 준비 상태가 됩니다.
     • 2. CPU 스케줄링 알고리즘은 준비 상태의 프로세스 중에서 CPU를 할당할 프로세스를 선택합니다.
     • 3. 이때, 선택하는 선점 알고리즘에 따라 우선순위, 라운드 로빈 등 다양한 방식이 있을 수 있습니다.
          
          
• 2. 대기 (Waiting) 상태:
     • 1. 카카오톡이 비활성화 되어있거나, 가만히 상대방의 답장을 기다릴때 대기 상태가 됩니다.
     • 2. 해당 프로세스는 대기 상태로 변경되면서 수행중 이었다면 CPU를 반납합니다.
     • 3. CPU 스케줄링 알고리즘은 다른 준비 상태의 프로그램(프로세스)를 선택하여 CPU를 할당할 수 있습니다.
          
          
• 3. 수행 (Running) 상태
     • 1. 사용자가 메시지를 발송하거나 상대방의 메시지를 수신할때 수행 상태가 됩니다.
     • 2. CPU 가 준비 상태의 프로세스에 명령을 보내면, 해당 프로세스는 수행 상태로 변경됩니다.
     • 3. CPU 스케줄링 알고리즘은 실행 시간을 제어하며, 일정 시간이 지나면 해당 프로세스를 중단하고 실행 대기 상태의 다른 프로세스를 선택할 수 있습니다.
          
          
• 4. 종료 (Terminated) 상태:
     • 1. 카카오톡 프로그램을 종료하면 해당 프로세스는 중지 상태로 변경됩니다.
     • 2. 이때, CPU 스케줄링 알고리즘은 다른 실행 대기 상태의 프로세스를 선택하여 CPU를 할당할 수 있습니다.

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1. 프로세스 생명주기

📌 프로세스 상태변화 = 프로세스 생명주기
프로세스 생명주기와 프로세스 상태변화는 같은 의미 입니다.

• 🟠은 프로세스들의 상태를 의미하고
• 🔜 은 스케쥴링에 따라 상태가 변화되는 동작을 의미합니다.
  - 상태변화 = 생명주기
  

1-1. 프로세스 상태 (Status)

신규(New) :

• 프로세스가 이제 막 메인메모리에 올라온 상태입니다.
• 아직, 실행하는 것은 불가능합니다.
• 수용 동작을 거쳐야 준비단계로 넘어갑니다.
  

준비(Ready) :

• 변수 초기화 등 기초 준비작업을 모두 끝나고 실행을 할 수 있는 상태입니다.
• 스케쥴러를 통해 발송(dispatch)되어야 수행상태가 됩니다.
• 아래 케이스를 통해 준비상태가 됩니다.
  - 신규 프로세스가 수용됨
  - 대기 프로세스의 입출력/이벤트가 완료됨
  - 수행 프로세스가 중단됨
  

수행(Running) :

• CPU가 실제로 프로세스를 수행하고 있는 상태입니다.
• 선점 스케쥴링에 의해 중단되면 준비상태로
• 입출력/이벤트가 필요하면 대기상태로
• 수행이 완료되면 종료상태가 됩니다.
• 아래 케이스를 통해 수행상태가 됩니다.
  - 준비 프로세스가 스케쥴러를 통해 발송됨
  

📌 수행상태에서 해제되는 경우 예시

• 수행 -> 준비(중단)
  • CPU의 과부하가 판단되는 경우
• 수행 -> 대기
  • I/O 나 event wait가 있을 경우
  • 이 후 I/O나 evet가 끝나면 ready 상태로 복구

대기(Watinig) :

• 프로세스 도중에 I/O 작업이 필요하여 I/O 작업을 수행하는 상태입니다.
• 이 때 CPU는 I/O를 기다리며, 다른 프로세스를 수행합니다.
• 대기 상태가 끝나면 프로세스는 다시 준비 상태가 되고, 잠시 후 다시 수행 상태가 됩니다.

종료(Terminated) :

• 최종적으로 프로세스가 종료된 상태입니다.
• 사용하던 메모리 영역이 해제됩니다.
  

📌 시공유 시스템에서는 수행 상태에서 할당된 시간이 종료(Expired)되면, 대기 상태를 거치지 않고 바로 준비 상태로도 변할 수 있다. 중단(inturrept)과 같이 동작

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