2020-10-30 운영체제 프로세스 관리 (강의정리)

프로세스 Management

프로세스 생성

  • Copy-on-write방식으로 write가 발생했을때(내용변경) copy를 생성

  • 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성.
  • 프리세스의 트리(계층 구조) 형성
  • 프로세스는 자원을 필요(운영체제로부터 받는다, 부모와 공유)
  • 자원의 공유
    • 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모델
    • 일부를 공유하는 모델
    • 전혀 공유하지 않는 모델
  • 수행(Execution)
    • 부모와 자식은 공존하며 수행되는 모델
    • 자식이 종료(terminate)될 때까지 부모가 기다리는 모델(wait)
  • 주소 공간(Address Space)
    • 자식은 부모의 공간을 복사함(binary and OS data)
    • 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올린다.
  • 유닉스의 예시
    • fork() : 시스템 콜이 새로운 프로세스를 생성
      • 부모를 그대로 복사
      • 주소 공간 할당
    • fork() 다음에 이어지는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램을 메모리에 올린다.
  • 요약 : 프로세스 생성은 2단계로 구성. 부모를 복사하고 복사된곳에 새로운 프로그램을 올린다.

프로세스 관련 시스템콜

####fork() 시스템 콜

  • 프로세스는 fork() 시스템 콜을 통해 생성되고 새로운 주소공간(address space)은 caller를 복사한다.
int main() {
  int pid;
  printf("Hello start");
  pid = fork();
  if (pid == 0) {
    printf("Hello I am child");
  } else if (pid > 0) {
    printf("Hello I am Parent");
  }
}
  • Parent Process : pid > 0
  • Child Process : Pid == 0
  • 자식프로세스의 경우 fork()이후로 부터 실행이 되기때문에 Hello start부분이 출력되지 않는다. Program Counter가 fork()부터 가리키기 때문에

exec() 시스템콜

  • exec() 시스템 콜을 통해 다른 프로그램이 생성된다.
int main() {
  int pid;
  pid = fork();
  printf("Hello I am child");
  execlp("/bin/date", "/bin/date", (char *)0);
  printf("이 코드는 실행되지 않는다.");


}

// exec이후
int main() {
  ... new code
}
  • execlp()가 시스템콜을 하면 이전의 프로그램을 잊어버리고 매개변수로 전달된 프로그램이 실행된다.
  • exec()를 실행하면 이전으로 되돌아 갈 수 없다.
  • exec()이후의 코드는 실행되지 않는다.

wait() 시스템 콜

  • 프로세스를 잠들게 한다.
  • 커널에서 child가 종료될때까지 프로세스A를 slepp시킨다(block 상태)
  • child process가 종료되면 커널은 프로세스A를 깨운다(ready 상태)
int main () {
  int childPid;

  childPid = fork();

  if (childPid == 0) {
    // child process code
  } else {
    wait();
  }

  // second code
}
  • wait()가 호출되고 자식프로세스의 코드가 다 실행되고 종료가 되어야 second area code가 실행된다.

exit() 시스템콜

  • 자발적 종료
    • 프로세스를 종료시킬때 호출하는 시스템콜이다.
    • 코드에서 명시적으로 exit()을 할 수 있지만 main() 함수가 리턴되는 위치에 컴파일러가 넣어준다.
  • 비자발적 종료
    • 부모프로세스가 자식프로세스를 강제로 종료시킨다.
      • 자식 프로세스가 한계를 넘는 자원요청
      • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요가 없다.
    • 키보드로 kill, break 등을 친 경우
    • 부모가 종료하는 경우 : 부모프로세스가 종료하기 전에 자식들이 먼저 종료된다.

프로세스 종료

  • 프로세스가 마지막 명령어를 수행한 후 OS에게 가르쳐준다(exit)
    • 자식이 부모에게 output data를 보낸다(wait)
    • 프로세스의 각종 자원들이 OS에게 반납
  • 부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시키는 경우(abort)
    • 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어선다
    • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않다
    • 부모가 종료(exit)하는 경우 : OS는 부모 프로세스가 종료하는 경우 자식이 더 이상 수행되지 않게 한다.

####

프로세스간 협력

  • 독립적 프로세스(Independent process) : 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행되서 원칙적으로는 프로세스가 다른 프로세스 수행에 영향을 미치지 못한다.
  • 협력 프로세스(Cooperating process) : 프로세스 협력 메커니즘을 통해 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 미칠 수 있다.
  • 프로세스 간 협력 매커니즘을 IPC(Interprocess Communication)이라 한다.
    • 메세지를 전달하는 방법 => message passing : 커널을 통해 메세지 전달
    • 주소공간을 공유하는 방법
      • shared memoery : 서로 다른 프로세스간에도 일부 주소 공간을 공유할 수 있는 shared memory 메커니즘.
      • thread : 스레드는 사실상 하나의 프로세스라서 프로세스간 협력으로 보기는 어렵지만 동일한 프로세스를 구성하는 스레드들 간에는 주소 공간을 공유하므로 협력 가능하다.

Message Passing

  • 메세지를 직접 전달하지 못하고 커널을 통해 메세지를 전달한다. 프로세스간 직접 메시지를 전달하지 못하고 Direct Communication과 Indirect Communication 인터페이스를 활용하여 메세지를 전달한다.

  • Message System : 프로세스 사이에 공유 변수(shared variable)을 일체 사용하지 않고 통신하는 시스템
  • Direct Communication : 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적을 표시
  • Indirect Communiation : mailbox, port를 통해 메시지를 간접전달한다.

Reference

  • https://lh3.googleusercontent.com/proxy/JQDZBnOW436XWROjcoStp9fogjaCb4xNYmFaZFc7k24rAlU50bUYE0KCFE5QXycAsm61biZvb1hdmFGG_rkM3pWbXg0w4zfjdkS_6Qe5FE9mCfq3-t2QGHCyMfdc0lE0pocbNqNpSgmlr8T2yJL1HQdsVD80k9D0-6NSKA
  • https://www.cs.uic.edu/~jbell/CourseNotes/OperatingSystems/3_Processes.html => 프로세스간 협력
  • https://kojunhee.github.io/image/os100602.png => cpu burst
Written on October 31, 2020