2020-10-25 운영체제 프로세스 (강의정리)

프로세스

  • Program in Execution
  • 문맥 : 끊임없이 Process Context Switching을 하기때문에. 이전 작업 결과를 알아야한다.
    • CPU 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥 : Program Counter, 각종 register
    • 주소공간 : code, data, stack
    • 커널 관련 자료 구조 : PCB(Process Control Block), Kernal Stack

프로세스 상태

  • 상태 : 프로세스는 상태가 변경되며 수행된다.
    • Running : CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태
    • Ready : CPU를 기다리는 상태(메모리 등 다른 조건을 모두 만족)
    • Blocked(wait, sleep)
      • 자신이 요청한 event가 만족되면 ready
      • CPU가 주어져도 당장 instruction을 할 수 없는 상태
      • Process 자신이 요청한 event(예 : I/O)가 즉시 만족되지 않아 기다리는 상태 ex) 디스크에서 file을 읽어올때
    • new : 프로세스가 생성중인 상태
    • terminated : 수행이 끝난 상태
    • Suspended(stpped) : 중기스케줄러로 인해서 추가된 상태
      • 외부적인 이유로 프로세스의 수행이 정지된 상태
      • 프로세스는 통째로 디스크로 swap out된다. => 메모리에 너무 많은 프로세스가 올라와 있을때 or 시스템이 여러 이유로 프로세스를 잠시 중단시킴
  • 지연상태는 외부적인 이유로 지연

PCB(Process Control Block)

  • 운영체제가 각 프로세스를 관리하기 위해 프로세스당 유지하는 정보
  • OS가 관리상 사용하는 정보
    • process state, process id
    • priority, scheduling information
  • CPU 수행 관련 하드웨어 값
    • Program counter, register
  • 메모리 관련
    • code, data, stack의 위치정보
  • 파일 관련
    • Open file descriptors

문맥교환(Context switch)

  • cpu를 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정
  • 사용자 프로세스에서 다른 사용자 프로세스로 전환!!
  • cpu가 다른 프로세스에게 넘어갈때 아래의 과정을 수행
    • cpu를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 pcb에 저장
    • cpu를 새롭게 얻는 프로세스의 상태를 pcb에서 읽어옴
  • System call, Interrupt발생 시 반드시 Context Switching이 일어나는게 아니다.
    • 사용자프로세스A => 운영체제모드로 변경이 되는데 이게 Context Switching이 아니다.
      • 사용자프로세스A => 운영체제모드 => 사용자프로세스B처럼 변경되면 컨텍스트 스위칭
      • 사용자프로세스A => 커널모드 => 사용자프로세스A : 문맥교환없이 유저모드로 복귀

프로세스 스케쥴링 큐

  • Job Queue : 현재 시스템 내에 있는 모든 프로세스의 집합
  • Ready Queue : 현재 메모리 내에 있으면서 CPU를 잡아서 실행되기를 기다리는 프로세스의 집합
  • Device Queue : I/O Device의 처리를 기다리는 프로세스의 집합
  • 프로세스들은 각 큐들을 오가며 수행된다.

스케줄러

  • Long-term Scheduler(장기스케줄러 or job scheduler)
    • 시작 프로세스 중 어떤 것들을 ready queue로 보낼지 결정
    • 프로세스에 memory 및 각종 자원을 주는 문제
    • degree of multiprogramming을 제어
      • 메모리에 올라가 있는 프로세스의 수를 제어
    • time sharing system에는 보통 장기 스케줄러가 없다(무조건 ready) => 보통 우리가 쓰는 시스템에서는 장기스케쥴러가 없다. 지금의 시스템은 프로그램이 시작되면 메모리를 우선 준다.
  • Short-term Scheduler(단기 스케줄러 or CPU scheduler)
    • 어떤 프로세스를 다음번에 running 시킬지 결정
    • 프로세스에 CPU를 주는 문제
    • 충분히 빨라야한다.(millisecond 단위)
  • Medium-Term Scheduler(중기 스케줄러 or Swapper)
    • 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아낸다
    • 프로세스에게서 memory를 뺏는 문제
    • degree of multiprogramming을 제어
      • 지금의 시스템은 메모리에 우선 올려놓고 중기스케줄러가 메모리를 뺏는다.

Reference

  • https://letsgrasp.blogspot.com/2018/12/operating-system-explain.html
  • 이미지 출처(반효경교수님 OS강의) : https://core.ewha.ac.kr/publicview/C0101020140307151724641842?vmode=f
  • https://jun-itworld.tistory.com/9
  • https://lh3.googleusercontent.com/proxy/CzJGB2SmP7Ys2zeWO-vlXe5ocXTUpFo9aQOiSG0poYROONiSBgsFqQV3BmCvX64nUKqqHmGV_nkZZ2Tak0iqunAi2zN-BDm43qJRoinmdklP605N-c4H0xI
  • https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/20200518084828/Storage-Structure-heirarchy.png
  • https://binaryterms.com/wp-content/uploads/2019/08/Swapping.jpg
  • https://media.vlpt.us/images/dltlsgh5/post/04fb6174-7eff-409b-aa0e-9c55edf117eb/%ED%94%84%EB%A1%9C%EA%B7%B8%EB%9E%A8%20%EC%8B%A4%ED%96%89%20%EC%82%AC%EC%9D%B4%ED%81%B4.JPG
  • https://prepinsta.com/wp-content/uploads/2019/03/Process-address-space.png
  • https://img1.daumcdn.net/thumb/R800x0/?scode=mtistory2&fname=https%3A%2F%2Ft1.daumcdn.net%2Fcfile%2Ftistory%2F99E85E3A5C460F1906
  • https://img1.daumcdn.net/thumb/R800x0/?scode=mtistory2&fname=https%3A%2F%2Ft1.daumcdn.net%2Fcfile%2Ftistory%2F2142EF505714CBD520
  • https://t1.daumcdn.net/cfile/tistory/994590345BB1B4DB2F
  • https://4.bp.blogspot.com/-5CET2xT2zII/VmWAgATBgDI/AAAAAAAAA0g/O3c3VWmCT2w/s1600/queueing%2Bdiagram.jpg
Written on October 25, 2020