Process(1)-프로세스

J._.cobb 2022. 3. 3. 00:44

프로세스의 문맥(context)

프로세스는 상태(state)가 변경되며 수행된다.

Running : CPU를 잡고 instruction을 수행 중인 상태
Ready : CPU를 기다리는 상태(메모리 등 다른 조건을 모두 만족함)
Blocked(wait, sleep)
- CPU를 주어도 당장 instruction을 수행할 수 없는 상태
- Proccess자신이 요청한 event가 즉시 만족되지 않아 이를 기다리는 상태
- 자신이 요청한 event가 만족되면 Ready 상태가 됨
- ex) 디스크에서 file을 읽어와야 하는 경우, I/O, 다른 프로세스가 공유 데이터를 사용하는 것을 기다려야 하는 상태 등
New : 프로세스가 생성중인 상태
Terminated : 수행(execution)이 끝나서 종료중인 상태(종료가 완료되면 더 이상 프로세스가 아님)
Suspended (stopped)
- 외부(사용자 or 중기 스케줄러)적인 이유로 프로세스의 수행이 정지된 상태
- 프로세스는 통째로 디스크에 swap out 된다.
- 외부에서 resume 해주어야 Active
- Inactive 상태인 Suspended Blocked에서 진행중이었던 I/O 등이 완료되면 Suspended Ready 상태로 바뀔 수 있다
- ex) 사용자가 프로그램을 일시 정지 시킨 경우(break key), 시스템이 여러 이유로 프로세스를 잠시 중단시킴 → 그 이유 중 하나가 메모리에 너무 많은 프로세스가 올라와 있을 때 중기 스케줄러가 Memory를 빼앗은 경우

*운영체제는 커널의 data 영역에서 queue자료구조를 만든 뒤 프로세스를 분배하는 것이고, 모든 queue가 선입선출은 아님. 기준에 따라서 늦게 온 것이 먼저 CPU를 잡기도 함.

CPU를 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정
CPU가 다른 프로세스에게 넘어갈 때 운영체제는 다음을 수행
- CPU를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 PCB에 저장
- CPU를 새롭게 얻는 프로세스의 상태를 PCB에서 읽어옴
System call이나 Interrupt 발생시 반드시 context switch가 일어나는 것은 아님. (1)의 경우 CPU가 원래의 프로세스로 돌아가기 때문. 단순히 커널모드로 변했다가 사용자 모드로 변한 것으로 볼 수 있음

*(1)의 경우도 CPU 수행 정보 등 context의 일부를 PCB에 save 해야 함. 그러나, 문맥 교환을 하는 (2)의 경우 그 부담이 훨씬 큼(eg. cache memory flush)

**cache memory flush : 프로세스A에서 프로세스 B로 문맥 교환이 일어나면 프로세스 A가 사용하던 cache memory를 모두 지워야 함. 이것이 상당한 오버헤드가 될 수 있어서 (2)의 경우에서 부담이 훨씬 큰 것임

*PCB에 있는 Pointer를 이용하기 때문에 큐 내에서 줄 서기가 가능한 것임

Long-term scheduler(장기 스케줄러 or job scheduler)
- 시작 프로세스(new) 중 어떤 것들을 ready queue로 보낼지 결정
- 프로세스에 memory(및 각종 자원)를 주는 문제
- degree of Multiprogramming을 제어
- time sharing system에는 보통 장기 스케줄러가 없음 (무조건 ready)
Short-term scheduler(단기 스케줄러 or CPU scheduler)
- 어떤 프로세스를 다음번에 running 시킬지 결정
- 프로세스에 CPU를 주는 문제
- 충분히 빨라야 함(millisecond 단위)
Medium-term Scheduler(중기 스케줄러 or Swapper)
- 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫓아냄
- 프로세스에게서 memory를 뺏는 문제
- degree of Multiprogramming을 제어 (Long-term scheduler가 없는 경우)

*degree of Multiprogramming : 메모리에 여러 프로그램이 동시에 올라가있는것을 나타냄(메모리에 올라간 프로그램의 수)

**메모리에 올라간 프로그램의 수가 너무 많거나 너무 없으면 성능이 떨어져서 조절해야할 필요가 있음

메모리에 올라간 프로그램의 수가 너무 적다? 프로그램이 CPU를 쓰다가 I/O등의 이벤트가 생기면 CPU가 놀아버리는 현상이 발생할 수 있음
메모리에 올라간 프로그램의 수가 너무 많다? 각 프로그램이 메모리를 너무 조금씩 가지고 있어 당장 필요한 부분이 메모리에 안 올라와 있을 수 있음. 그렇게 되면 메모리를 가지러 가야함(I/O 등)

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