Process 1

프로세스의 개념, 프로세스의 상태(Process State), 프로세스의 개념, 프로세스 상태도, Process Control Block(PCB), 문맥교환(Context Switch), 프로세스를 스케줄링하기 위한 큐, Ready Queue와 다양한 Device Queue, 스케줄러(Scheduler)

 

프로세스의 개념

1. Process is a program in execution
2. 프로세스의 문맥(context)
   • CPU의 수행 상태를 나타내는 하드웨어 문맥
     • Program Counter(PC)
     • 각종 register
   • 프로세스 주소 공간
     • code, data, stack
   • 프로세스 관련 커널 자료 구조
     • PCB(Process Control Bolck)
     • Kernel stack

 

프로세스의 상태(Process State)

프로세스는 상태(state)가 변경되며 수행된다.

• Running : CPU를 잡고 instruction을 수행중인 상태
• Ready : CPU를 기다리는 상태(메모리 등 다른 조건을 모두 만족하고)
• Blocked(wait,sleep) 
  • CPU를 주어도 당장 instruction을 수행 할 수 없는 상태
  • Process 자신이 요청한 event (예 : I/O)가 즉시 만족되지 않아 이를 기다리는 상태
  • (ex. 디스크에서 file을 읽어와야 하는 경우)
    • + 자신이 요청한 event가 만족되면 Ready
• Suspended(Stopped)
  • 외부적인 이유로 프로세스의 수행이 정지된 상태
  • 프로세스는 통째로 디스크에 swap out 된다.
  • (ex. 사용자 프로그램을 일시 정지 시킨 경우(break key), 시스템이 여러 이유로 프로세스를 잠시 중단시킴, 메모리에 너무 많은 프로세스가 올라와 있을때)
    • + 외부에서 resume 해 줘야 Active
• New : 프로세스가  생성중인 상태
• Terminated :  수행(Excution)이 끝난 상태

 

 

Process Control Block(PCB)

1. 운영체제의 각 프로세스를 관리하기 위해 프로세스당 유지하는 정보
2. 다음의 구성 요소를 가진다.(구조체로 유지)
   1. OS가 관리상 사용하는 정보
      • Process state(Ready, Running, Blocked...), Process ID
      • scheduling infomation, priority
   2. CPU 수행 관련 하드웨어 값
      • Program Counter, registers
   3. 메모리 관련
      • Code, Data, Stack의 위치 정보
   4. 파일 관련
      • Open file decriptors...

문맥 교환 (Context Switch)

1. CPU를 한 프로세스에서 다른 프로세스로 넘겨주는 과정
2. CPU가 다른 프로세스에게 넘어갈 때 운영체제는 다음을 수행
   • CPU를 내어주는 프로세스의 상태를 그 프로세스의 PCB에 저장
   • CPU를 새롭게 얻는 프로세스의 상태를 PCB에서 읽어옴

 3. System Call이나 Interrupt 발생시 반드시 context switch가 일어나는 것은 아님( 사용자 프로세스에서 운영체제로 넘어가면 context swich가 아님)

• (1)의 경우에도 CPU 수행 정보 등 context의 일부를 PCB에 save 해야 하지만 문맥교환을 하는(2)의 경우 그 부담이 훨씬 큼(eg. cache memory flush

프로세스를 스케줄링하기 위한 큐

1. Job Queue
   • 현재 시스템에 있는 모든 프로세스의 집합
   • Ready, Device Queue에 있는 프로세스도 Job Queue에 들어가 있음. 반대는 x
2. Ready Queue : 현재 메모리 내에 있으면서 CPU를 잡아서 실행되기를 기다리는 프로세스의 집합
3. Device Queue : I/O device의 처리를 기다리는 프로세스의 집합
4. 프로세스들은 각 큐들을 오가며 수행된다.

스케줄러(Scheduler)

1. Long-term scheduler(장기 스케줄러 or job scheduler)
   • 시작 프로세스 중 어떤 것들을 ready queue로 보낼지 결정
   • 프로세스에 Memory(및 각종 자원)을 주는 문제
   • degree of Multiprogramming을 제어
   • time sharing system에는 보통 장기 스케줄러가 없음(무조건 ready)
2. Short-term scheduler(단기 스케줄러 or CPU scheduler)
   • 어떤 프로세스를 다음번에 running 시킬지 결정
   • 프로세스에 CPU를 주는 문제
   • 충분히 빨라야 함(millisecond 단위)
3. Medium-term Scheduler(중기 스케줄러 or Swapper) - 현재 많이 사용
   • 여유 공간 마련을 위해 프로세스를 통째로 메모리에서 디스크로 쫒아냄
   • 프로세스에게 memory를 빼앗는 문제
   • degree of Multiprogramming을 제어