[Operating System] 운영체제 : 프로세스 상태와 계층 구조

프로세스 상태와 계층 구조에 대해 정리하였습니다.

참조 : 인프런 '개발자를 위한 컴퓨터공학 1: 혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제'

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< 프로세스 상태 >

프로세스 상태는 생성 상태, 준비 상태, 실행 상태, 대기 상태, 종료 상태로 나눌 수 있습니다.

 

 

생성 상태

• 이제 막 메모리에 적재되어 PCB를 할당 받은 상태
• 준비가 완료되었다면 준비 상태로

 

준비 상태

• CPU를 할당 받아 실행할 수 있지만, 자신의 차례가 아니기에 기다리는 상태
• 자신의 차례가 된다면 실행 상태로 ( = 디스패치)

 

실행 상태

• CPU를 할당 받아 실행 중인 상태
• 할당된 시간 모두 사용 시 (타이머 인터럽트 발생 시) 준비 상태로
• 실행 도중 입출력장치를 사용하면 입출력 작업이 끝날 때까지 대기 상태로

 

대기 상태

• 프로세스가 실행 도중 입출력장치를 사용하는 경우 접어드는 상태
• 입출력 작업은 CPU에 비해 느리기에 이 경우 대기 상태로 접어듬
• 입출력 작업이 끝나면 준비 상태로

 

종료 상태

• 프로세스가 종료된 상태
• PCB, 프로세스의 메모리 영역 정리

 

프로세스 5가지 상태

 

 

입출력 작업 완료 후 실행상태가 아닌 대기 상태가 되는 이유
: 입출력 작업이 완료된 프로세스는 준비 상태로 전환되어 CPU를 사용할 준비가 되지만, CPU 스케줄러가 다른 프로세스들의 우선순위와 공정성을 고려하여 다음에 실행될 프로세스를 결정하기 때문에 즉시 실행 상태로 전환되지 않습니다.

 

 

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< 프로세스 계층 구조 >

프로세스 실행 도중 (시스템 호출을 통해) 다른 프로세스를 생성 가능합니다.
- 새 프로세스를 생성한 프로세스 : 부모 프로세스
- 부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스 : 자식 프로세스

자식 프로세스가 또 다른 자식 프로세스를 낳을 수 있고, 이게 지속되어 프로세스의 계층적인 구조를 형성합니다.

 

부모 프로세스와 자식 프로세스는 별개의 프로세스이므로 각기 다른 PID를 가집니다.

(일부 운영 체제는 자식 프로세스 PCB에 부모 프로세스 PID(PPID)를 명시하기도 합니다.)

 

프로세스 계층 구조

 

 

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이하 내용은 Windows 운영체제와는 큰 관련이 없습니다.

< 프로세스 생성 기법 >

복제 : 부모 프로세스는 fork 시스템 호출을 통해 자신의 복사본을 자식 프로세스로 생성
옷 갈아입기 : 자식 프로세스는 exec 시스템 호출을 통해 자신의 메모리 공간을 다른 프로그램으로 교체

 

 

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[ fork 시스템 호출 ]

• 복사본 ( = 자식 프로세스) 생성
  
  
• 부모 프로세스의 자원 상속
  
  
• 복사본이지만 다른 프로세스 이기 때문에 PID 값이 다릅니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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[ exec 시스템 호출 ]

• 메모리 공간을 새로운 프로그램으로 덮어쓰기
  
  
• 코드/데이터 영역은 실행할 프로그램 내용으로 바뀌고, 힙/스택 영역은 초기화