프로세스 관리(Process Management) - (1 / 2)

 

아래 글은 CS(컴퓨터 과학) 관련 개념 정리 및 작성자 공부를 위해 작성되었습니다.

 

 

📃 참고자료

• https://youtu.be/jZuTw2tRT7w

 

 

 

# Job vs Process

 

 

작업 (Job) / 프로그램 (Program)

• 실행 할 프로그램 + 데이터
• 컴퓨터 시스템에 실행 요청 전의 상태

 

프로세스 (Process)

• 실행을 위해 시스템(커널)에 등록한 작업
• 시스템 성능 향상을 위해 커널에 의해 관리 됨

 

 

프로세스의 정의

실행중인 프로그램

• 커널에 등록되고 커널의 관리하에 있는 작업
• 각종 자원들을 요청하고 할당 받을 수 있는 개체
• 프로세스 관리 블록(PCB)을 할당 받은 개체
• 능동적인 개체(Active entity)
  - 실행 중에 각종 자원을 요구, 할당, 반납하며 진행

 

Process Control Block (PCB)

• 커널 공간 (Kernel space) 내에 존재
• 각 프로세스들에 대한 정보를 관리

 

 

 

프로세스의 종류

 

구분	종류	설명
역할	시스템(커널) 프로세스	모든 시스템 메모리와 프로세서의 명령에 엑세스 할 수 있는 프로세스이다. 프로세스 실행 순서를 제어하거나 다른 사용자 및 커널(운영체제) 영역을 침범하지 못하게 감시하고, 사용자 프로세스를 생성하는 기능을 한다.
	사용자 프로세스	사용자 코드를 수행하는 프로세스이다.
병행 수행 방법	독립 프로세스	다른 프로세스에 영향을 주지 않거나 다른 프로세스의 영향을 받지 않으면서 수행하는 병행 프로세스이다.
	협력 프로세스	다른 프로세스에 영향을 주거나 다른 프로세스에서 영향을 받는 병행 프로세스이다.

 

 

 

# 자원(Resource)의 개념

커널의 관리 하에 프로세스에게 할당 / 반납 되는 수동적 개체(passive entity)

 

 

자원의 분류

• H/W resources
  - Processor, memory, disk, monitor, keyboard, Etc.
• S/W resources
  - Message, signa, files, installed, SWs, Etc.

 

 

# Process Control Block (PCB)

• os가 프로세스 관리에 필요한 정보 저장
• 프로세스 생성 시, 생성 됨

 

 

 

PCB가 관리하는 정보

• PID : Process Identification Number
  - 프로세스 고유 식별 번호
• 스케쥴링 정보
  - 프로세스 우선순위 등과 같은 스케쥴링 관련 정보들
• 프로세스 상태
  - 자원 할당, 요청 정보 등
• 메모리 관리 정보
  - Page table, segment table 등
• 입출력 상태 정보
  - 할당 받은 입출력 장치, 파일 등에 대한 정보 등
• 문맥 저장 영역 (Context save area)
  - 프로세스의 레지스터 상태를 저장하는 공간 등
• 계정 정보
  - 자원 사용 시간 등을 관리

 

* PCB 정보는 os별로 서로 다름
  PCB 참조 및 갱신 속도는 os의 성능을 결정 짓는 중요한 요소 중 하나

 

 

# 프로세스의 상태 (Process States)

- 프로세스 - 자원 간의 상호작용에 의해 결정

 

 

프로세스 상태 및 특성

 

 

Process State Transition Diagram

 

 

 

Created State

• 작업(Job)을 커널에 등록
• PCB 할당 및 프로세스 생성
• 커널
  - 가용 메모리 공간 체크 및  프로세스 상태 전이 -> Ready or Suspended ready

 

 

 

Ready State

프로세서 외에 다른 모든 자원을 할당 받은 상태

• 프로세서 할당 대기 상태
• 즉시 실행 가능 상태

 

Dispatch (or Schedule)

• Ready state -> running state

 

 

 

Running State

• 프로세서와 필요한 자원을 모두 할당 받은 상태
  
  
• Preemption
  - Running state = ready states
  - 프로세서 스케쥴링 (e.g, time-out, priority chages)
• Block / sleep
  - Running state -> asleep state
  - I/O 등 자원 할당 요청

 

 

 

Blocked / Asleep State

• 프로세서 외에 다른 자원을 기다리는 상태
  - 자원 할당은 System call에 의해 이루어 짐
• Wake-up
  - Asleep state -> ready state

 

 

Suspended State

• 메모리를 할당 받지 못한(빼앗긴) 상태ㅐ
  - Memory image 를 swap device에 보관
     * Swap device : 프로그램 정보 저장을 위한 특별한 파일 시스템
  - 커널 또는 사용자에 의해 발생
• Swap-out (suspended), Swap-in (resume)

 

 

Terminated / Zombie State

• 프로세스 수행이 끝난 상태
• 모든 자원 반납 후,
• 커널 내에 일부 PCB 정보만 남아 있는 상태
  - 이후 프로세스 관리를 위해 정보 수집

 

 

# 프로세스 관리를 위한 자료구조

 

• Ready Queue
• I/O Queue
• Device Queue