[운영체제](반효경) 5강. Process Management

Process Management

 

프로세스 생성(Process Creation)

Copy-on-write(COW) - write가 발생할때 Copy를 하겠다.

공유를 하다 자식의 내용이 수정되면 그때 부모의 Code Data Stack을 복사하겠다.

 

• 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성
• 프로세스의 트리(계층 구조) 형성
• 프로세스는 자원을 필요로 함
  • 운영체제로부터 받는다.
  • 부모와 공유한다
• 자원의 공유
  • 공유하는게 좋으나 별개의 프로세스이기 때문에 독립적으로 가지고 있는게 원칙이다
  • 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모델
  • 일부를 공유하는 모델
  • 전혀 공유하지 않는 모델
• 수행(Execution)
  • 부모와 자식은 공존하며 수행되는 모델
  • 자식이 종료(terminate)될 때까지 부모가 기다리는(wait=blocked) 모델
• 주소공간(Address space)
  • 자식은 부모의 공간을 복사함(binary and OS data)
  • 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올림
• 유닉스의 예
  • fork() 시스템 콜이 새로운 프로세스를 생성
    • 부모를 그대로 복사(OS data except PID + Binary)
    • 주소 공간 할당
  • fork 다음에 이어지는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램을 메모리에 올림

 

프로세스와 관련한 시스템 콜 4가지

 

1. A Process is created by the fork() system call.

 

• create a child(copy)
• creates a new address space that is a duplicate of the caller

• 프로그램카운터가 fork()메서드 줄에 있는 상황에서 자식 프로세서가 생성되었으므로 문맥이 복사되어 자식 프로세서는 그 밑에 줄 부터 실행한다.
• 부모프로세스와 자식프로세스를 어떻게 구별할까? → 부모프로세스는 자식프로세스의 ID(PID)가 리턴결과로(양수) 나오고 자식프로세스는 0이 나옴
• 위 그림을 두개로 놓고 한쪽은 부모 한쪽은 자식으로 생각하면 이해가 쉽다.

 

2. A process can execute a different program by the exec() system call

 

• overlay new image
• Replaces the memory image of the caller with a new program.

 

3. Wait System Call

 

• sleep until child is done
• 프로세스 A가 wait() 시스템 콜을 호출하면
  • 커널은 child가 종료될 때까지 프로세스 A를 sleep시킨다.(block 상태)
  • Child process가 종료되면 커널은 프로세스 A를 깨운다.(ready 상태)

 

4. exit() System Call

 

• frees all the resources, notify parent
• 프로세스의 종료
  • 자발적 종료
    • 마지막 statement 수행 후 exit() 시스템 콜을 통해
    • 프로그램에 명시적으로 적어주지 않아도 main 함수가 리턴되는 위치에 컴파일러가 넣어줌
  • 비자발적 종료
    • 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제 종료시킴
      • 자식 프로세스가 한계치를 넘어서는 자원 요청
      • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않음
    • 키보드로 kill, break등을 친 경우
    • 부모가 종료하는 경우
      • 부모 프로세스가 종료하기 전에 자식들이 먼저 종료됨

 

프로세스 종료(Process Termination)

 

• 프로세스가 마지막 명령을 수행한 후 운영체제에게 이를 알려줌(exit)
  • 자식이 부모에게 output data를 보냄(via wait)
  • 프로세스의 각종 자원들이 운영체제에게 반납됨
• 부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시킴(abort)
  • 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어섬
  • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않음
  • 부모가 종료(exit)하는 경우
    • 운영체제는 부모 프로세스가 종료되는 경우 자식이 더 이상 수행되도록 두지 않는다.
    • 단계적인 종료

 

프로세스 간 협력

 

• 독립적 프로세스(Independent)
  • 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행되므로 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을 미치지 못함
• 협력 프로세스(Cooperating process)
  • 프로세스 협력 매커니즘을 통해 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 미칠 수 있음
• 프로세스 간 협력 매커니즘(IPC: Interprocess Communication)
  • 메시지를 전달하는 방법
    • message passing: 커널을 통해 메시지 전달
  • 주소 공간을 공유하는 방법
    • shared memory: 서로 다른 프로세스간에도 일부 주소 공간을 공유하게 하는 shared memory 매커니즘이 있음
    • 💡 thread: thread는 사실상 하나의 프로세스 이므로 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵지만 동일한 process를 구성하는 thread간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능

 

Message Passing

 

• Message System
  • 프로세스 사이에 공유변수(shared variable)를 일체 사용하지 않고 통신하는 시스템
• Direct Communication
  • 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시

• Indirect Communication
  • mailbox(or Port)를 통해 메시지를 간접 전달

 

 

Interprocess Communication