[운영체제] 프로세스의 개요 / 프로세스의 상태

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프로세스의 개요 / 프로세스의 상태

1. 프로세스의 개념

(1) 프로그램
- 저장장치에 저장되어 있는 정적인 상태
- 어떤 데이터를 사용하여 어떤 작업을 할지 절차를 적어놓은 것

 

(2) 프로세스
- 실행을 위해 메모리에 올라온 동적인 상태
- 프로그램으로 작성된 작업 절차를 실제로 실행에 옮기는 것

- 프로세스는 컴퓨터 시스템의 작업 단위로 태스크(task)라고도 부른다.

- 다양한 정의가 존재 하지만 가장 일반적인 정의는 "실행 중인 프로그램"

• 메모리에 적재되어 운영체제의 제어를 받는 상태
• 프로세스가 사용하고 있는 메모리 영역(자신의 주소 공간)이 존재함을 의미
• 운영체제로부터 PCB(Process Control Block, 프로세스 제어블록)을 얻었다는 뜻

 

2. 프로그램에서 프로세스로의 전환

- 프로세스 제어 블록(PCB; Process Control Block)

• 운영체제가 해당 프로세스를 위해 관리하는 자료구조를 뜻한다.
• 프로세스 구분자 : 각 프로세스를 구분하는 구분자
• 메모리 관련 정보 : 프로세스의 메모리 위치 정보
• 각종 중간값 : 프로세스가 사용했던 중간 값
• 프로그램 종료시 해당하는 PCB는 폐기된다.

 

3. 프로세스의 상태

프로세스의 상태

 

3.1 프로세스 상태

■ 준비 상태 - Ready

- 실행 대기 중인 모든 프로세스가 자기 순서를 기다리는 상태

- PCB는 준비 큐(queue)에서 기다리며 CPU 스케줄러에 의해 관리됨

- CPU 스케줄러가 dispatch(PID)를 실행하면 해당 프로세스가 준비 상태에서 실행 상태로 바뀌어 작업이 이루어짐

 

■ 대기 상태 - Block

- 실행 상태에 있는 프로세스가 입출력을 요청하면 입출력이 완료될 때까지 기다리는 상태 

- 대기 상태의 프로세스는 입출력 장치별로 마련된 큐에서 기다리다가 완료되면 인터럽트(interrupt)가 발생

- wakeup(PID) : 대기 상태에 있는 여러 프로세스 중 해당 인터럽트로 깨어날 프로세스를 찾는 것

                           해당 프로세스 제어 블록이 준비상태로 이동함

 

■ 실행 상태 - Running

- 프로세스가 CPU를 할당받아 실행되는 상태

- 실행 상태에 있는 프로세스는 타임 슬라이스(혹은 퀀텀) 동안만 작업할 수 있음

- 할당된 시간을 모두 사용하면 timeout(PID)가 실행되어 준비 상태로 옮김

- 작업이 완료되면 exit(PID)가 실행되어 프로세스가 정상 종료

- 코어 덤프(core dump) : 오류나 다른 프로세스에 의해 비정상적으로 종료되면(강제 종료되면) 디버깅하기 위해 종료 직전의 메모리 상태를 저장장치로 옮기는 것을 의미 

- 실행 상태에 있는 프로세스가 입출력을 요청하면 CPU는 입출력 관리자에게 입출력을 요청하고 block(PID)를 실행

- block(PID)는 입출력이 완료될 때까지 작업을 진행할 수 없어서 해당 프로세스를 대기 상태로 옮기고 새로운 프로세스를 실행 상태로 가져옴

 

3.2 프로세스의 전이 

- 운영 체제는 준비 상태와 대기 상태에 있는 프로세스들에 각각 준비 리스트(ready list)와 대기 리스트(block list)를 작성하여 이들을 관리함

 

■ 디스패치(Dispatch) : 준비 상태 → 실행 상태

- 준비 상태의 프로세스들 중 우선순위가 높은 프로세스를 선정하여 CPU를 할당함

 

■ 할당 시간 초과(time out) : 실행 상태 → 준비 상태

- CPU의 지정된 할당 시간을 모두 사용한 프로세스는 다른 프로세스를 위해 준비 상태로 되돌아감

 

■ 대기(Block) : 실행 상태 → 대기 상태

- 실행 중인 프로세스가 입출력 명령을 만나면 인터럽트가 발생하여 입출력 전용 프로세서에게 CPU를 양도하고 자신은 대기 상태로 전환

 

■ 깨움(Wake up) : 대기 상태 → 준비 상태

- 입출력 완료신호가 들어오면 대기 중인 프로세스는 준비 상태로 전환됨

 

■ 완료 상태 

- 프로세스가 종료된 상태로 사용하던 모든 데이터가 정리됨

- 정상 종료인 exit와 비정상 종료인 abort를 모두 포함 

 

■ 보류 상태 (Suspended)

- 프로세스가 메모리에서 잠시 쫓겨난 상태

[ 보류 상태가 되는 경우 ]

• 메모리가 꽉 차서 일부 프로세스를 메모리 밖으로 내보내는 경우
• 프로그램에 오류가 있어 실행을 미뤄야 하는 경우
• 악의적인 공격(바이러스)을 하는 프로세스라고 판단되는 경우
• 매우 긴 주기로 반복되는 프로세스여서 메모리 밖으로 쫓아내도 큰 문제가 발생하지 않는 경우
• 입출력을 기다리는 프로세스의 입출력이 계속 지연되는 경우