[스터디] 3-2. 프로세스 상태와 계층 구조

프로세스는 저마다의 상태를 가지고 있다. 운영체제는 이러한 상태를 PCB에 저장하여 활용한다. 그리고 운영체제는 이처럼 동시에 실행되는 각기 다른 상태의 프로세스들을 계층적으로 관리한다.

 

프로세스 상태

- 생성 상태

  ㄴ 이제 막 메모리에 적재되어 PCB를 할당 받은 상태

  ㄴ 언제든지 CPU를 할당받아 실행할 수 있게되면 준비 상태가 된다.

- 준비 상태

  ㄴ 당장이라도 CPU를 할당 받아 실행 할 수 있는 상태.

  ㄴ 하지만, 아직 차례가 되지않아 준비 중인 상태이다.

  ㄴ 자신의 차례가 되면 실행 상태로 바뀌는데 이를 dispatch라고도 한다.

- 실행 상태

  ㄴ CPU를 할당받아 실행 중인 상태

  ㄴ 할당된 시간을 모두 사용하면 준비 상태로 바뀐다.

  ㄴ 실행 도중 입출력 장치를 사용하면 이 작업이 끝날 때까지 대기 상태가 된다.

- 대기 상태

  ㄴ 프로세스가 실행 도중 입출력 장치를 사용하는 경우

  ㄴ 입출력 작업은 CPU에 비해 느려 이 경우 대기 상태가 되는 것이다.

  ㄴ 입출력 작업이 끝나면 준비 상태가 된다.

- 종료 상태

  ㄴ 프로세스가 종료된 상태로 PCB, 메모리 영역 정리

 

 

프로세스 계층 구조

윈도우는 프로세스 계층 구조를 사용하지 않지만, 개발자들이 많이 사용하는 리눅스, macOS는 계층 구조를 사용하기 때문에 개발자는 이를 알아야 한다.

프로세스는 실행 도중에 시스템 호출을 통해 다른 프로세스 생성이 가능하다.

새 프로세스를 생성한 프로세스 : 부모 프로세스

부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스 : 자식 프로세스

 

부모 프로세스와 자식 프로세스는 서로 다른 프로세스이기 때문에 서로 다른 PID값을 가지며 간혹 부모 프로세스의 PID를 PCB에 저장하는 운영체제도 있다. 이때는 부모 프로세스를 PPID 라는 이름으로 저장한다.

 

프로세스 계층 구조

 

맥에서 이러한 프로세스 계층 구조를 확인하기 위해서는 Homebrew를 통해 'pstree' 패키지를 설치하여 확인할 수 있다.

 

맥, 최초의 프로세스

 

 

프로세스 생성 기법

부모 프로세스는 자식 프로세스를 어떻게 만들어 내고, 자식 프로세스는 어떻게 자신만의 코드를 실행할까?

-> 복제와 옷 갈아입기

 

부모 프로세스는 fork 시스템 호출을 통해 자신의 복사본을 자식 프로세스로 생성 - 복제

자식 프로세스는 exec 시스템 호출을 통해 자신의 메모리 공간을 다른 프로그램으로 교체 - 옷 갈아입기

 

fork

- 복사본(=자식 프로세스) 생성

- 부모 프로세스의 자원 상속

- 엄연히 별개의 프로세스

 

exec

- 메모리 공간을 새로운 프로그램으로 덮어쓰기

- 코드/데이터 영역은 실행할 프로그램 내용으로 바뀌고 나머지 영역은 초기화

 

만약, bash에서 ls 라는 명령어 실행시켰다고 하면 bash는 fork를 통해 자신의 복사본인 자식 프로세스를 만들고 해당 복사본은 exec를 통해 ls라는 명령어를 실행할 프로세스로 전환되어 실행된다.