[Backend] OS의 프로세스 관리

Updated: August 23, 2020

🖥 프로세스 VS 프로그램

우리가 흔히 사용하는 프로세스, 프로그램 이라는 단어는 서로 어떤 차이가 있을까 ?

메인 메모리에 올라가 실행 중인 상태를 프로세스 라고 하고 HDD 에 있는 경우 프로그램 이라고 한다.

그래도 프로세스라 하든 프로그램이라 하든 의미는 다 같게 통용 될 것 같다..

프로세스는 Program Code, Data, Stack, PCB 를 가지고 있다.

Program Code 는 프로세스가 실행 될 때 사용 할 코드이다.

Data 는 프로세스의 Static, 전역 변수를 저장 하는 곳 이다.

Stack 은 프로세스의 지역 변수를 저장 하는 곳 이다.

이들을 통틀어 Process Image 라고 한다.

프로세스 안에 있는 PCB 는 어떻게 구성되어 있을까 ?

여기서 PSI 는 Processor State Information 의 줄임말이다. Process 가 아니라 Processor 임을 주의하자.

Processor 는 CPU 라고 생각하면 된다.

[Backend] OS의 일반적인 동작 방식 에서 말했듯이 OS 는 CPU 를 쉬지 않고 일하게 하기 위해 프로세스를 계속 스위칭 한다.

그렇다면 어떤 경우에 실행 하던 프로세스를 바꿀까 ?

Interrupt
- Timer 에 따른 Clock Interrupt
- I/O Interrupt
- 잘못 된 메모리 접근으로 인한 Memory Fault
Trap : 프로세스에 오류가 발생 할 때
System Call : OS 가 제공하는 서비스를 이용하기 위해

이러한 경우에 OS 는 다른 프로세스에게 CPU 사용 권한을 준다. 덕분에 CPU 는 쉬지 않고 계속 일하게 된다.

프로세스는 총 7 가지의 상태를 가진다.

New : 프로세스가 Ready 상태로 진입하기 직전 상태
Ready : 실행 할 준비가 완료 된 프로세스
Running : 프로세스가 실행 중 인 상태
Blocked : I/O 작업으로 인해 프로세스가 멈춰있는 상태
Exit : 프로세스의 실행이 완료 되어 종료 된 상태
Blocked / Suspend : Blocked 상태인 프로세스가 HDD 의 Swapped Area 로 옮겨진 상태
Ready / Suspend : Swapped Area 에 있는 프로세스가 I/O 작업이 끝났지만 여전히 Swapped Area 에 있는 상태

어떤 상태에서 Suspend 상태로 바뀌는 것을 Suspension 이라고 한다. 그렇다면 어떤 상황일때 Suspension 이 발생할까 ?

Swapping : 메모리에 있는 프로세스가 모두 I/O 작업을 하고있는 경우 새로운 프로세스를 실행 시키기 위해

메모리에 있는 프로세스를 전부 Swapped Area 로 보내 Blocked → Blocked / Suspend 로 바꾼다.

우리는 이렇게 Ready Queue 에 프로세스를 담아 관리한다.

메모리를 무한으로 가지고 있는 컴퓨터는 없고 레디 큐의 공간도 한정적이기 때문에 프로세스가 모두

Blocked 상태 인 경우 Swapped Area 로 보낸다.
OS 의 이유 : 문제가 있는 프로세스 이거나 백그라운드 프로세스인 경우 Running → Ready / Suspend 로 바뀐다.
대화식 사용자의 요청 : 사용자가 디버깅을 요청하는 경우 Running → Ready / Suspend 로 바뀐다.
타이밍 : 주기적으로 실행되는 프로세스가 다음 주기가 될 때 까지 Running → Ready / Suspend 로 바뀐다.
부모 프로세스의 요청 : 부모 프로세스가 자식 프로세스를 조정하기 위해 Ready → Ready / Suspend 로 바꾼다.