Process Concept
프로세스(Process)
프로세스(Process)는 실행중인 프로그램이다. 디스크에 저장된 파일이 메모리에 적재될 때 프로세스가 된다.
Layout of a Process in Memory
메모리 상에서 프로세스는 다음과 같다.
- 커널 모드: 전체 주소에 접근 가능
- 사용자 모드: 사용자 주소 공간만 접근 가능
- Text(Code): 실행 가능한 영역
- Data: 전역 변수, 상수값(매크로, 기호, 문자열 상수 등..)
- Bss: 초기화되지 않은 전역 변수
- Stack: 지역변수, 함수 매개변수로 운영체제에 의해 관리되며, 자동으로 메모리 할당과 해제가 이루어 짐
- Heap: 동적으로 할당되는 변수로 사용자에 의해 관리되며, 할당과 해제가 잘 이루어지지 않으면 메모리 누수가 발생
프로세스 상태(Process State)
프로세스는 실행됨에 따라 상태가 변화한다.
- new: 프로세스 생성
- running: 명령어가 실행되고 있음
- waiting: 프로세스가 어떤 이벤트 발생을 기다리고 있음(ex. I/O 동작, 메세지 송수신 관리 등)
- ready: 프로세스가 프로세서에 할당될 준비가 됨
- terminated: 프로세스 실행 완료
Process Control Block (PCB)
각 프로세스는 운영체제에서 프로세스 제어 블록(PCB)에 의해 표현된다. PCB와 관련한 내용은 다음과 같다.
- 프로세스 상태(Process State): new, running, waiting, ready, terminated
- 프로그램 카운터(Program Counter): 프로세스가 다음에 실행할 명령어 주소
- CPU 레지스터(CPU Registers): CPU의 임시 저장 공간
- CPU 스케줄링 정보(CPU Scheduling Information): 프로세스 실행 순서를 정하는 정보
- 메모리 관리 정보(Memory-Management Information): 기준 레지스터와 limits레지스터의 값(페이지 테이블, 세그먼트 테이블 등)
- 입출력 상태 정보(I/O Status Information)
Process Scheduling
운영체제가 프로세스들에게 효율적으로 자원을 할당하는 것을 프로세스 스케줄링(Process Scheduling)이다. 실행 빈도에 따라 장기/중기/단기 스케쥴러로 나뉜다.
- 장기 스케줄러
- 실행 빈도 낮음
- 메모리 상의 프로세스들의 수 제어
- 중기 스케줄러
- 메모리에서 프로세스들을 제거(메모리 상의 프로세스 수 완화)
- 스와핑1
- 단기 스케줄러
- 실행 빈도 높음
Process Scheduling Queues
프로세스는 다양한 큐 사이를 이동하는데, 아래는 다양한 프로세스 스케줄링 큐이다.
- Job Queue: 프로세스가 시스템에 들어오면 Job Queue에 있음
- Ready Queue: 메인 메모리 안에 있으며, 실행을 대기 중인 프로세스의 집합
- Device Queue: I/O장치를 기다리고 있는 프로세스의 집합
문맥 교환(Context Switch)
프로세스에서 문맥(Context)은 마지막에 수행한 명령어 위치이다. 프로세스의 문맥은 PCB에 표시된다.
문맥 교환(Context Switch)은 CPU가 다른 프로세스로 전환할 때, 시스템은 이전 프로세스의 상태를 저장하고 새 프로세스에 대한 저장된 상태를 불러오는 것이다.
문맥 교환이 진행될 동안 시스템은 아무런 유용한 일을 하지 못한다.
Ref
[1] Operating System Concepts(Silberschatz, Galvin and Gagne)
Footnote
스와핑(Swapping): 메모리에서 사용되지 않는 일부 프로세스를 보조기억장치로 내보내고, 실행할 프로세스를 메모리에 적재하는 메모리 관리 기법 ↩︎