4강. Process Management

4강. Process Management

강의 링크 : https://core.ewha.ac.kr/publicview/C0101020140321144554159683?vmode=f

프로세스 생성, Process Creation

• 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성하여 트리구조를 형성한다.

• 프로세스는 자원을 필요로 한다.

  • 운영체제에게 자원을 받는다.
  • 부모와 자원을 공유한다.

• 자원의 공유

  1. 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모델
  2. 일부를 공유하는 모델
  3. 전혀 공유하지 않는 모델

• 수행 (Execution)

  • 부모와 자식은 공존하며 수행되는 모델
  • 자식이 종료(termiate)될 때까지 부모가 기다리는(wait) 모델

• 주소 공간(Address space)

  • 자식 프로세스는 부모 프로세스의 공간(Process Context)을 복사한다. (binary and OS data)
  • 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올린다.

• 유닉스의 예

  fork() 시스템 콜이 새로운 프로세스를 생성한다.

  • 부모를 그대로 복사한다. (OS data except PID and binary)

  • 주소 공간 할당 fork 다음에 이어지는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램을 메모리에 올린다.

  프로세스의 생성은 시스템 콜을 통해 생성되므로 운영체제에 의해서만 생성 가능하다.

fork()

fork 명령어를 통해서 자식 프로세스를 생성하기 의한 시스템 콜 요청을 한다.

운영체제가 이를 받아들여 자식 프로세스를 생성하면 부모 프로세스와 같은 코드가 생성된다.

‘fork가 부모 프로세스에 포함되어 있어서 무한히 자식 프로세스를 생성하게 되는 것이 아닌가?’ 하고 생각할 수 있지만 부모 프로세스로 부터 PC(프로그램 카운터)를 복사해 왔기 때문에 fork를 완료한 시점부터 자식 프로세스는 프로세스를 수행한다.

프로세스는 ProcessID값인 PID가 있어서 프로세스 별로 구분한다.

부모는 PID값이 양수, 자식 프로세스는 0이다.

exec()

    int main(){
    int pid = fork();
    if (pid==0){//자식 프로세스라면,
      printf("\n Hello, I am child. Now I'll run date \n");
      execIp("/bin/date","/bin/date",(char*)0);
    }
    else if(pid>0)//부모 프로세스라면,
      printf("\n Hello, I am parent\n");
    }

fork()이후에 자식 프로세스가 생성 되었다.

exec()를 보면 내부에 있는 위치에 존재하는 프로그램(/bin/date)으로 자식 프로세스를 덮어쓰게 된다.

wait()

프로세스 A가 wait() 시스템 콜을 요청하면, 프로세스 A의 자식 프로세스가 종료 될 때까지 프로세스 A를 Sleep시킨다.(blocked)

자식 프로세스가 종료되면 커널은 Sleep중이던 프로세스 A를 깨운다. (ready)

exit()

프로세스를 종료시키는 시스템 콜이다.

C언어 상에서 사용자가 입력하지 않아도 중괄호를 닫을 때 컴파일러가 자동으로 삽입한다.

프로세스 종료, Process Termination

• exit() 자발적 종료.

  • 프로세스가 마지막 명령을 수행하고 운영체제에게 이를 알려준다.
  • 자식이 부모에게 Output data를 보냄.
  • 프로세스의 각종 자원들이 운영체제에게 반납된다.

• abort() 강제적 종료. 부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시킨다.

  • 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어설 때
  • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않을 때
  • 외부에서 사람이 키보드로 kill, break를 입력해서 종료시키는 경우
  • 부모가 종료(exit)되는 경우
    • 운영체제는 부모 프로세스가 종료되는 경우, 자식이 더 이상 수행되도록 두지 않는다.
    • 단계적인 종료

프로세스 간 협력

• 독립적 프로세스 (Independent Process)

  프로세스는 각자의 주소공간을 갖고 수행되므로 원칙적으로 다른 프로세스에게 영향을 끼치지 못한다.

• 협력 프로세스 (Cooperating Process)

  경우에 따라 협력을 해야만 효율이 높아지는 경우가 생긴다. 프로세스 협력 매커니즘(IPC)을 통해 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 끼친다.

• 프로세스 협력 매커니즘 (IPC : InterProcessCommunication)

  • 메시지를 전달하는 방법

    • message passing : 커널을 통해 메시지 전달

  • 주소 공간을 공유하는 방법

    • shared memory : 서로 다른 프로세스 간에도 일부 주소 공간을 공유하게 한다.
    • thread : thread는 사실상 하나의 프로세스 이기 때문에 프로세스간 협력으로 보기 어렵지만 동일한 프로세스를 구성하는 thread간에는 주소공간을 공유하므로 협력이 가능하다.