[운영체제] 7. 프로세스의 관리

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프로세스의 관리

프로세스의 구조

운영체제에서는 다양한 프로세스 관련 작업을 수행하는데 이를 알기 전에 먼저 프로세스의 구조를 알아야 한다.

 

프로세스는 실행중에 프로세스 생성 시스템 호출을 통해 새로운 프로세스를 생성할 수 있다. 이 때 프로세스 생성 순서를 통해 부모-자식 관계가 형성되는데 이를 유지하며 프로세스를 계층적으로 생성한다.

 

프로세스의 생성

• 1:새로운 프로세스에 프로세스 식별자 할당

• 2: 프로세스의 모든 구성 요소를 포함할 수 있는 주소공간과 PCB 공간 할당.

• 3: PCB 초기화. (프로세스 상태, PC 초기화, 자원 요청, 프로세스 제어 정보)

• 4: 해당 큐에 삽입

fork 명령어로 새로운 프로세스를 생성

 

프로세스의 종료

 

프로세스가 마지막 명령을 실행하면 운영체제에 인터럽트 신호를 발생시켜 프로세스 삭제를 요청하거나 시스템 호출 명령어로 삭제를 요청한다.

 

부모 프로세스가 자식 프로세스를 종료할 수 있는 두 가지 방법

 

• 자식 프로세스가 할당된 자원을 초과하여 자원을 사용할 때
• 자식 프로세스에 할당된 작업이 더 이상 없을 때.

프로세스의 종료 경우

• 정상 종료

  프로세스가 운영체제의 서비스를 호출

• 시간 초과

  프로세스가 명시된 전체 시간을 초과하여 실행

• 실패

  파일 검색 실패, 입출력이 명시된 횟수 초과

• 산술 오류, 메모리 부족, 액세스 위반...

abort 명령어로 프로세스 종료

프로세스의 제거

프로세스 제거는 프로세스를 파괴하는 것으로 프로세스가 제거된다면 사용하던 자원을 시스템에게 반환하고 해당 프로세스는 시스템 리스트에 사라진다.

 

또한 PCB는 회수가 되지만 프로그램은 여전히 디스크에 저장된다. 단지 프로세스만 종료된 것이다.

프로세스의 중단과 재시작

위의 과정만 거친다면 입출력 동작이 일반 연산보다 느리게 되어 시스템 대부분이 유휴 상태가 된다. 이러한 문제를 프로세스 중단 상태를 이용하여 해결한다.

 

실행에서 대기 상태가 아닌 중단 상태를 추가하면 특정 이벤트의 발생을 기다리면서 대기 상태가 되어 해당 이벤트가 발생 할 즉시 실행 상태로 바꿀 수 있는 이점이 있다.

 

각 운영체제 종류에 따른 중단 요인

• 다중 프로그래밍에서의 중단

  프로세스 입출력 요구 외에 다른 원인으로 프로세스가 중단된 상태

• 단일 처리 시스템의 중단

  해당 프로세스 스스로가 중단

• 다중 처리 시스템의 중단

  다른 프로세서가 실행중인 프로세스 중단

중단된 프로세스는 다른 프로세서가 재시작 하기 전에는 실행이 불가하다.

 

장시간 중단 시 해당 프로세스에 할당된 자원을 성질에 따라 반환한다.

 

• 메인 메모리

  프로세스 중단 즉시 반환

• 보조 메모리

  중단 시간을 예측할 수 없거나 너무 길 때 반환

중단한 프로세스는 중단점부터 다시 시작된다.

 

 

 

프로세스의 우선순위 변경

 

프로세스 스케줄러는 PCB에 있는 우선순위를 이용하여 준비 리스트의 프로세스를 처리한다.

• 프로세서 중심 프로세스
• 입출력 중심 프로세스

  속도가 느리면서 빠른 응답을 요구하는 단말기에 높은 우선순위를 부여하고 속도가 빠른 디스크 입출력 프로세스에는 낮은 우선순위를 부여한다.

 

입출력 중심 프로세스는 프로세서를 짧게 자주 사용하도록 하고, 프로세서 중심 프로세스는 프로세서를 길게 사용하되 사용 횟수를 줄여서 균형을 유지한다.

 

프로세스의 문맥 교환

실행 중인 프로세스에 인터럽트가 발생되면 운영체제가 다른 프로세스를 실행 상태로 바꾸고 제어를 넘겨주어 프로세스 문맥 교환이 발생한다.

 

이전 프로세스의 상태 레지스터 내용을 보관하고 다른 프로세스의 레지스터를 적재하여 프로세스를 교환하는 일련의 과정

문맥교환이 발생하는 시점은 Dispatch 상태, timeout 그리고 block 상태에서 일어난다.

가장 관심사는 가능한 한 불필요한 문맥을 줄이는 것이다.