프로세스
- 프로세스 : 실행중인 프로그램
- 프로그램 : 동작을 하지 않는 정적/수동적 개체
- 프로세스 : 동작을 하는 능동적 개체
- 운영체제로부터 자원을 할당받아 동작
- 자원 : cpu, 메모리, 입출력장치, 파일 등
- 동작 : cpu가 프로세스의 명령을 실행
- 사용자 및 시스템 프로세스 존재
- 프로세스의 상태
5-상태 모델 (생성,준비,실행,종료,대기)
- 생성 : 처음 작업이 시스템에 주어진 상태
- 준비 : 실행 준비가 되어 cpu 할당을 기다리는 상태
- 실행 : 프로세스가 처리되는 상태
- 대기 : 프로세스가 특정 자원을 할당받을 때까지 또는 I/O 작업이 끝날 때까지 작업이 보류되는 상태
- 종료 : 모든 처리가 완료되어 사용자에게 반환되는 상태
5-상태 변환
- 생성->준비
- 준비 --(디스패치)--> 실행
- 실행 --(할당시간 만료)--> 준비
- 실행 --(이벤트 대기)--> 대기
- 대기 --(재개 조건 만족)--> 준비
- 실행 -> 종료
- 프로세스 제어 블록(PCB - Process Control Blcok)
- 프로세스의 관리를 위한 목적
- 프로세스의 정보를 보관
- 각 프로세스마다 존재
- 프로세스가 진행함에 따라 내용 변경
- PCB에 포함되는 사항들
- 프로세스 상태, 프로세스 번호(PID), 프로그램 카운터(PC), 레지스터들, 메모리 관리 정보, 프로세스 우선순위, 회계정보 ...
- 프로세스 생성과 종료
- 프로세스 생성 작업
- 프로세스의 이름(번호,PID) 결정
- 준비 큐에 삽입
- 초기 우선순위 부여
- 프로세스 제어 블록(PCB) 생성 등
- 프로세스 생성 방법 : 프로세스 생성 시스템 호출 (ex) fork(),
- 호출하는 프로세스 : 부모 프로세스,
- 생성되는 프로세스 : 자식 프로세스
- 시스템 프로세스와 사용자 프로세스 모두 부모 프로세스 가능
- 생성되는 프로세스의 자원
- 운영체제로부터 직접 얻는 경우
- 부모 프로세스 자원의 일부를 얻는 경우
- 자식 프로세스의 자우너은 부모 프로세스의 자원으로 제한
- 과도한 자식 프로세스 생성에 따른 시스템 과부하 방지
- 프로세스 종료
- 프로세스의 마지막 명령이 실행을 마치는 경우
- 프로세스 종료 시스템 호출 (ex) exit()를 통하는 경우
- 프로세스 종료 후 부모 프로세스에게 실행결과를 되돌려 줌
- 프로세스 종료 시스템 호출
- 부모에 의해서만 호출
- 자식 프로세스가 할당된 자원의 사용을 초과할 때 혹은 더 이상 필요치 않을 때
- 프로세스 간의 관계
- 독립적 프로세스
- 다른 프로세스의 영향을 받지도 않고 주지도 않음
- 다른 프로세스와 상태를 공유하지 않음
- 실행
- 결정적, 재생 가능 (새롭게 실행하더라도 같은 결과를 낼 수 있음)
- 다른 프로세스와 무관하게 중단 및 재시작 가능
- 다른 프로세스와 데이터 공유하지 않음
- 유기적 프로세스
- 다른 프로세스와 영향을 주고 받음
- 다른 프로세스와 상태를 공유
- 실행
- 비결정적, 재생 불가능
- 다른 프로세스와 데이터 공유
----------------------------------------------------------------------
* 쓰레드
- 프로세스와 쓰레드
- 전통적인 프로세스
- 처리의 기본 단위
- 자원 소유의 단위(하나의 주소공간) 및 디스패칭의 단위(하나의 제어흐름) (디스패칭:준비상태를 실행으로)
- 단일 프로세스 내에서 동시처리 불가능 -> 쓰레드 등장
- 쓰레드
- 프로세스 내에서의 다중처리를 위해 제안된 개념
- 하나의 프로세스 내에는 하나 이상의 쓰레드가 존재
- 하나의 쓰레드 내에서는 하나의 실행점만 존재 ( 디스패칭의 단위는 쓰레드가 됨 )
- 실행에 필요한 최소한의 정보만을 가지며, 자신이 속해 있는 프로세스의 실행환경을 공유
- 다중 쓰레드의 장점
- 멀티 CPU 혹은 멀티코어 시스템에서는 병렬처리 가능
- 처리 속도 별로 쓰레드가 나눠진 경우 효율적인 처리 가능 (ex) (계산용 thread/입력용 th/백업용 th)
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*스케줄링
-스케줄링 단계
- 시스템에 들어오는 작업들 (작업1,2,3...) -> 상위단계 스케줄링 -> 준비 큐에 프로세스가 들어옴
-> 하위단계 스케줄링 (프로세스에서 어떤 CPU에 할당할지 결정)
<-> 중간 단계 스케줄링 (프세스 일시중지 후 다시 배정 가능)
- 상위단계 스케줄링
- 시스템에 들어오는 작업들을 선택하여 프로세스를 생성한 후 프로세스 준비 큐에 전달
- 선택 기준 : 시스템의 자원을 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 것
- 입출력(I/O) 중심 작업과 연산 중심 작업을 균형있게 선택
- 하위단계 스케줄링
- 사용 가능한 CPU를 준비상태의 어느 프로세스에게 배당할지를 결정
- CPU를 배당받은 프로세스는 결국 실행상태가 되어 프로세스가 처리됨
- 수행 주체 : 디스패처(dispatcher)
- 중간단계 스케줄링
- 프로세스를 일시적으로 메모리에서 제거하여 중지시키거나 다시 활성화시킴
- 시스템에 대한 단기적인 부하를 조절
- 스케줄링 정책
- 스케줄링 기본 목표
- 공정성 : 모든 프로세스가 적정 수준에서 CPU 작업을 할 수 있게 함
- 균형 : 시스템의 자우너들이 충분히 활용될 수 있게 함
- 일괄처리 운영체제
- 처리량의 극대화
- 반환시간의 최소화
- cpu 활용의 극대화
- 대화형 운영체제
- 빠른 응답시간
- 과다 대기시간 방지
- 실시간 운여체제
-처리 기한을 맞춤
- 선점(preemptive) 스케줄링 정책
- 진행중인 프로세스에 인터럽트를 걸고 다른 프로세스에 CPU를 할당하는 스케줄링 전략
- 높은 우선순위의 프로세스를 긴급하게 처리하는 경우에 유용
- 대화식 시분할 시스템에서 빠른 응답시간을 유지하는데 유용
- 문맥 교환에 따른 오버헤드 발생
- 문맥 (cpu의 모든 레지스터와 기타 운영체제에 따라 요구되는 프로세스의 상태)
- 문맥 교환 (cpu가 현재 실행하고 있는 프로세스 문맥을 PCB에 저장, 다음 프로세스의 PCB로 부터 문맥을 복원하는 작업)
- 비선점(Nonpreemptive) 스케줄링 정책
- 프로세스가 cpu를 할당받아 실행이 시작되면 작업 자체가 I/O 인터럽트를 걸거나 작업을 종료할 때까지 실행상테 있게 됨
- 모든 프로세스가 공정하게 순서에 따라 실행됨 -> 응답시간 예측 가능
- 짧은 프로세스가 긴 프로세스를 기다리게 될 수 있음
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