4. Process Management

본 포스팅은 이화여자대학교의 반효경 교수님의 강의를 듣고 정리하였습니다.

 

http://www.kocw.net/home/search/kemView.do?kemId=1046323 

운영체제

 

[프로세스 생성(Process Creation)]

• Copy - on - Write (COW) : Write 발생 시 Copy
• 부모 프로세스(Parent Process : 1개)가 자식 프로세스(Children Process : N개)를 생성 (일반적으로 복제 생성)
• 프로세스의 트리(계층 구조)형성
• 프로세스는 자원을 필요료 함
  • 운영체제로부터 받음
  • 부모와 공유
    • 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모델
    • 일부를 공유하는 모델
    • 전혀 공유하지 않는 모델(일반적)
• 수행(Execution)
  • 부모와 자식은 공존하며 수행되는 모델
  • 자식이 종료(Terminate)될 때까지 부모가 기다리는(Wait-Block상태) 모델
• 주소 공간(Address space)
  • 자식은 부모의 공간을 복사(binary and OS data)
  • 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올림
  • 유닉스의 예
    1. fork() 시스템 콜이 새로운 프로세스를 생성 (부모를 그대로 복사, 주소 공간 할당)
    2. fork() 다음에 이어지는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램을 메모리에 올림

 

[프로세스 종료(Process Termination)]

• 프로세스가 마지막 명령을 수행한 후 운영체제에게 이를 알려줌(exit)
  • 자식이 부모에게 output data를 보냄(via wait)
  • 프로세스의 각종 자원들이 운영체제에게 반남됨
• 부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시킴(강제종료 : abort)
  • 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어섬
  • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않음
  • 부모가 종료(exit)하는 경우
    • 운영체제는 부모 프로세스가 종료하는 경우 자식이 더이상 수행되도록 두지 않음
    • 단계적인 종료 - 자식 프로세스부터 종료 후 부모 프로세스가 종료

 

[ fork() 시스템 콜 ]

• A process is created by the fork() system call.
  creates a new address space that is a duplicate of the caller.

• 복제를 하면 fork() 이후부터 실행 → 부모 프로세스만 "Hello, I am parent!" 를 출력
• 자식 프로세스는 자신이 원본으로 착각하기 때문에 복제 시 부모와 자식간의 구별을 함
  (pid로 구별, 부모는 pid가 양수값을 가짐)

[ exec() 시스템 콜 ]

• A process can execute a different program by the exec() system call.
  replaces the memory image of the caller with a new program.

exec을 만나면 이제까지 프로세스는 다 잊고 새로운 프로그램으로 시작

 

[ wait() 시스템 콜 ]

• 프로세스 A가 wait( ) 시스템 콜을 호출하면(자식 생성 후 wait()를 호출)
  1. 커널은 Child가 종료될 때까지 프로세스 A를 sleep 시킨다 (Block 상태)
  2. Child Process가 종료되면 커널은 프로세스 A를 깨운다 (ready 상태)

 

[ exit() 시스템 콜 ]

• 프로세스의 종료
  1. 자발적 종료
     • 마지막 statement 수행 후 exit() 시스템 콜을 통해 종료
     • 프로그램에 명시적으로 적어주지 않아도 main 함수가 리턴되는 위치에 컴파일러가 넣어줌
  2. 비자발적 종료
     • 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제로 종료
       • 자식 프로세스가 한계치를 넘는 자원을 요청할 경우
       • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않은 경우
     • kill, break 등을 입력한 경우
     • 부모 프로세스가 종료되는 경우 
       • 부모 프로세스가 종료하기 전에 자식들이 순서대로 종료됨

 

[ 프로세스와 관련한 시스템콜 정리]

• fork() : create a child(copy)
• exec() : overlay new image
• wait() : sleep until child is done
• exit() : frees all the resources, notify parent

 

[ 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 미침
• 프로세스 간 협력 메커니즘(IPC : Interprocess Communication)
  • 메세지를 전달하는 방법 - message passing : 커널을 통해 메세지 전달
  • 주소 공간을 공유하는 방법 - shared memory : 서로 다른 프로세스 간에도 일부 주소 공간을 공유

★thread : thread는 하나의 프로세스이므로 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵지만 동일한 프로세스를 구성하는 thread간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능

 

[ Message Passing ]

• Message System : 프로세스 사이에 공유 변수(shared variable)를 일체 사용하지 않고 통신하는 시스템
• Direct Communication : 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시

• Indirect Communication : mailbox(또는 port)를 통해 메세지를 간접 전달(문어발 전송 가능)

 

[ Interprocess Communication ]

* shared memory도 처음 커널을 통해 생성, 생성 후 프로세스끼리 메모리 공유를 통해 활동