운영체제: 프로세스 관리

프로세스

메모리에 할당되어 실행중에 있는 프로그램 (program in execution)을 말한다.
프로그램은 일반적으로 저장장치에 저장되어 아무일도 하지 않는 상태이다.
프로세스를 job, task 등으로 말하기도 한다.

 

프로세스 상태

Figure 1. Process state transition diagram

• New : 저장장치로 부터 프로그램을 메모리에 할당한 경우이다.

• Ready : New 상태에서 초기화 과정 후 실행할 준비가 완료되거나, Running 상태에서 인터럽트가 발생한 경우이다.

• Running : 스케줄러를 통해 다음에 실행될 프로세스로 선택된 경우 Running 상태로 바뀌어 작업을 수행한다.

• Wating : I/O와 이벤트를 처리하는 것은 지연시간이 크므로 이와 같은 경우 Waiting 상태 후 다시 Ready로 간다.

• Terminated : 프로세스를 완전히 종료시킨다.

 

PCB (Process Control Block)

Figure 2. PCB

프로세스 상태 정보와 같이 프로세스와 관련된 정보를 관리하기 위한 공간이 필요하다. 이를 PCB라고 하며, TCB(Task Control Block)이라고 부르기도 한다. PCB는 그림 2와 같이 프로세스의 상태, 프로세스 번호(PID), PC, registers, MMU 등 관련된 모든 정보를 포함하고 있다.

 

멀티 프로그래밍

멀티프로그래밍은 단일 프로세서(CPU) 환경에서 여러 개의 프로세스를 처리하는 것을 말한다. (실제로 동시에 처리되지는 않지만, 사용자가 느끼기엔 동시에 실행되는 것 처럼 보인다.) 멀티 프로그래밍을 이해하기 위한 개념들을 간략히 소개하면 다음과 같다.

 

Degree of multiprograming

현재 메모리에 할당되어 있는 프로세스의 수를 의미한다.

 

I/O bound process VS CPU bound porcess

프로세스의 실행 특성에 따라 I/O bound와 CPU bound 프로세스로 나뉜다.

I/O bound Process의 경우 입출력(I/O) 작업이 우세한 프로세스를 말하며, CPU bound process의 경우 CPU 작업이 우세한 프로세스를 말한다.

 

Medium-term Scheduelr

해당 스케줄러는 short-term 보다는 발생 빈도가 낮지만, long-term 보다는 발생 빈도가 높은 스케줄러이다.

이 스케줄러의 역할은 주기적으로 메인 메모리에 있는 프로세스들을 순회하여, 저장장치로 옮길 프로세스를 찾아 옮긴다. 이와 같은 과정이 필요한 이유는 장기간 사용하지 않는 프로세스의 경우 메모리 할당을 유지할 필요가 없기 때문이다. 해당 과정을 Swap out이라고 한다. Swap out된 프로세스의 실행이 필요한 경우 메모리를 다시 할당하여 실행하게 된다. 이를 Swap in이라고 부른다. 이와 같이 저장장치를 통해 부족한 메모리 공간을 효율적으로 사용하기 위해 Swapping 과정을 실행한다.

 

Context Switching

CPU Scheduelr를 통해 다음에 실행할 프로세스가 선택되면 현재 프로세스의 실행 과정을 저장하고, 다음에 실행될 프로세스를 준비하는 일련의 과정을 Context Switching이라고 부른다.