Process 1: Process, Context, PCB, Context Switch, Scheduler, Process State

ㅎㅎ·2023년 7월 7일

운영체제, 반효경

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문맥이 왜 중요할까? 현대 컴퓨터의 프로세스 동작방식은 멀티태스킹, 시분할 방식, CPU가 여러 프로세스를 빠른 시간 내에 이동하면서 처리하게 됨, 다른 곳에서 작업하다가 돌아온 경우 이 프로세스의 정보를 알아야 작업을 재진행 할 수 있음, 따라서 문맥이 필요

Running: 프로세스가 CPU를 할당받아 진행중인 상태
Ready: 메모리 등 필요한 요소를 모두 갖추고 CPU를 할당받기 위해 대기중인 상태(CPU가 작업을 진행하려면 디스크에는 접근을 못 하니까 메모리에 올라와 있어야 함)
Blocked(wait, sleep): CPU를 주어도 당장 instruction을 실행할 수 없는 상태, I/O 등 프로세스 자신이 요청한 작업이 완료되는 것을 기다리는 상태(ex 메모리에 필요한 코드 영역이 올라와 있지 않아 읽어와야 하거나 디스크에서 파일 읽어오기)
New: 프로세스 생성중인 상태
Terminated: 프로세스 수행이 끝난 상태, 종료와는 구분(종료 전 처리할 작업이 있을 수 있음)

CPU는 Running 상태의 프로세스 Instruction 실행, timer interrupt가 들어오면 작업 멈추고 대기 큐로 이동, 다음 프로세스 수행
Running 중 I/O 등의 작업이 필요할 경우 해당 I/O device의 대기 큐에 보냄(Running ⇒ Blocked)
⇒ device의 controller가 순서대로 작업 수행 후 완료되면 interrupt를 통해 CPU에게 I/O작업이 종료됐음을 알림
⇒ interrupt에 의해 CPU 제어권이 O.S의 커널에 넘어감
⇒ O.S는 작업 완료 후 도출된 데이터를 메모리 영역의 Process에 넘기거나, Process의 상태를 blocked에서 ready로 바꾸는 등의 작업 실행
이러한 일련의 작업은 HW적 처리 뿐만 아니라 SW적 처리를 위해 blocked 상태로 넘어갈 수도 있음
- SW간 공유하는 공유데이터의 일관성을 위해 다른 Process가 CPU에 의해 이미 데이터에 접근 중이라면 차단하거나 오래도록 점유하는 것을 막는 등의 조치가 필요함, 이럴 때도 프로세스를 blocked 상태로 보낼 수 있음
프로세스의 대기 큐들은 위 그림과 같이 커널의 Data 영역에 자료구조를 만들어 놓고 운영

개념: 한 프로세스에서 다른 프로세스로 작업이 넘어갈 때 기존 프로세스의 정보를 PCB에 save하고 다른 프로세스의 PCB 정보를 읽어와 재개하는 것
프로세스 A에서 Kernal mode로 넘어갔다가 다시 프로세스 A로 돌아오는 것은 문맥교환이라고 하지 않음

장기 스케줄러(job scheduler): 프로세스가 생성 될 때 메모리 여유 공간을 확인하여 메모리에 올릴 것인지 판단, degree of Multiprograming(메모리에 올라갈 프로세스의 수)를 제어, 요즘은 사용 X, 바로 메모리에 올림
단기 스케줄러(cpu scheduler):, 어떤 프로세스에게 CPU를 할당할지 결정, CPU의 속도만큼 충분히 빨라야 함
중기 스케줄러(swapper): 메모리에 여유 공간이 없으면 프로세스의 메모리를 통째로 빼앗아 DISK로 옮김, degree of multiprogramming 제어
스케줄러라 표현했지만 O.S 내에 있는 코드임
지금은 장기가 아닌 중기를 이용하여 degree of multiprogramming을 제어함

Q. 메모리에 올라간 프로그램이 아주 많거나 아주 적을 경우 생기는 문제?

아주 많은 경우 실행을 위해 필요한 영역이 메모리에 없을 가능성이 높아 I/O가 빈번하게 일어나 overhead가 발생, 아주 적은 경우 I/O나 event 처리를 위해 대기 중인 프로세스를 대신하여 다른 프로세스를 실행시키기 위한 전환 작업이 신속하게 발생할 수 없음

Suspened: 외부적인 이유로 프로세스의 수행이 정지된 상태, 프로세스가 통째로 디스크에 swap out 됨
중기스케줄러에 의해, 혹은 사람에 의해 프로세스를 정지시킬 때
외부에 의해 중단된 프로세스는 외부에서 다시 재개해줘야 active로 올라갈 수 있음

유의: 프로세스의 상태는 O.S에서 프로세스를 구분하는 개념으로 O.S 자신에 대해서까지 이 상태 개념을 부여하지 않음, Interrupt로 인해 CPU의 제어권이 O.S에 넘어갔을 때도 그전에 실행중이던 프로세스가 Monitor mode에서 running이라고 표현하지, O.S가 running이라 말하지는 않는다.

Q. 여기서 event occur에서 event 는 뭘 가리키지?