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[week08] KOCW 운영체제(반효경교수님) - Process Management

D cron 2021. 12. 30. 17:18

Process Management

프로세스 생성(Process Creation)

부모 프로세스(parent process)가 자식 프로세스(child process)를 생성

  • 자식이 부모를 복제함
    • 프로세스의 문맥을 모두 복제
    • 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올림
  • 유닉스의 예시
    • fork() 라는 system call이 새로운 프로세스 생성
    • fork() 후에 exec()이라는 system call로 새로운 프로그램을 메모리에 올림

계층구조는 트리 형식이 됨

부모와 자식은 독립적으로 자원을 전혀 공유하지 않는다(일반적으로).

  • advanced 된 내용으로 COW(copy-on-write)를 사용하면 공유할수도 있음
    • write가 발생할 때(내용이 바뀔 때) copy하겠다는 내용도 있음

수행

  • 부모와 자식이 공존하며 수행되는 모델
  • 자식이 종료될(terminate)때까지 부모가 기다리는 모델

프로세스 종료(Process Termination)

프로세스가 종료되는 경우들

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 task가 더 이상 필요하지 않음
  • 부모가 종료(exit)되는 경우
    • 운영체제는 부모 프로세스가 종료하는 경우 자식이 더 이상 수행되도록 두지 않음
    • 단계적 종료

프로세스와 관련된 시스템 콜

  • fork() : child 생성(복제)
  • exec() : overlay new image (새로운 프로그램으로 덮어씌움. 이미지 = 프로그램?)
  • wait() : sleep until child is done
  • exit() : frees all the resources, notify parent

fork() system call

creates a new address space that is a duplicate of the caller

fork() system call을 호출하면 PC(Program Count)는 pid를 가리키고 있고, child도 그 다음부터 시작하게 된다.

exec() system call

child를 만든 후, 새로운 함수로 덮어씌운다. data라는 파일의 처음부터 실행하게 된다.

자식을 만든 뒤, 무조건 exec() 을 할 필요는 없다.

이렇게 실행하면 “1”, “3”이 출력되고 “2”는 영영 출력되지 않는다.

wait() system call

프로세스 A가 wait() system call을 호출하면

  • 커널은 child가 종료될 때까지 프로세스 A를 sleep 시킨다(block 상태)
  • child process가 종료되면 커널은 프로세스 A를 깨운다(ready 상태)

exit() system call

프로세스의 종료

  • 자발적 종료

    • 마지막 statement 수행 후 exit() 시스템 콜을 통해 프로그램에 명시적으로 적어주지 않아도 main함수가 리턴되는 위치에 컴파일러가 넣어줌
  • 비자발적 종료(외부에서 종료)

    • 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제 종료
      • 자식 프로세스가 한계치를 넘어서는 자원 요청
      • 자식에게 할당된 task가 더 이상 필요하지 않음
    • (사람이)키보드로 kill, break등을 친 경우
    • 부모가 종료되는 경우
      • 부모 프로세스가 종료하기 전에 자식들이 먼저 종료됨
      • 운영체제는 부모 프로세스가 종료하는 경우 자식이 더 이상 수행되도록 두지 않음

프로세스 간 협력

독립적 프로세스(Independent process)

  • 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행되므로 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을 미치지 못함

협력 프로세스(Cooperating process)

  • 프로세스 협력 메커니즘을 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 프로세스 간에도 일부 주소 공간을 공유하게 하는 shared memory 메커니즘이 있음
  • thread: thread는 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵지만 동일한 process를 구성하는 thread들 간에는 주소 공간을 공유하므로 협력 가능

Message Passing

message system

  • 프로세스 사이에 공유 변수(shared variable)을 일체 사용하지 않고 통신하는 시스템
  • 직접통신이든 간접통신이든 사용자 프로세스끼리 전달은 불가능하고, kernel을 통해 통신

Direct Communication(직접 통신)

통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시

Indirect Communication(간접 통신)

mailbox(또는 port)를 통해 메시지를 간접 전달