⭐️⭐️⭐️[프로세스와 스레드] 프로세스 상태와 계층 구조

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프로세스 상태 5️⃣

컴퓨터를 사용할 때 여러 프로세스들이 빠르게 번갈아 가면서 실행되고, 그 과정에서 하나의 프로세스는 여러 상태를 거치며 실행된다. 그리고 운영체제는 프로세스 상태를 PCB를 통해 인식하고 관리한다.

1. 생성 상태(new)

• 프로세스를 생성 중인 상태이다. 즉 메모리에 적재되어 PCB를 할당받은 상태이다.

  2. 준비 상태(ready)

• 차례를 기다리고 있는 상태이다.
• 디스패치: 준비 상태인 프로세스가 실행 상태로 전환되는 것

  3. 실행 상태(running)

• CPU를 할당받아 실행 중인 상태이다. 할당된 일정 시간 동안만 CPU를 사용할 수 있다.
• 프로세스가 할당된 시간을 모두 사용하면(타이머 인터럽트가 발생하면) 다시 준비 상태가 되고, 실행 도중 입출력장치를 사용해 작업이 끝날 때까지 기다려야 한다면 대기 상태가 된다.

  4. 대기 상태(blocked)

• 입출력 작업이 끝날 때까지(입출력 완료 인터럽트를 받을 때까지) 기다리는 상태이다.
• 입출력 작업이 완료되면 다시 준비 상태로 CPU 할당을 기다린다.

  5. 종료 상태(terminated)

• 프로세스가 종료된 상태이다.
• 프로세스가 종료되면 운영체제는 PCB와 프로세스가 사용한 메모리를 정리한다.

p.298 그림 참고

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프로세스 계층 구조

• 프로세스는 실행 도중 시스템 호출을 통해 다른 프로세스를 생성할 수 있는데, 이때 새로 생성한 프로세스를 부모 프로세스, 부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스를 자식 프로세스라고 한다.
• 부모 프로세스와 자식 프로세스는 각기 다른 PID를 갖는다.
  • 일부 운영체제에서는 자식 프로세스의 PCB에 부모 프로세스의 PID인 PPID(Parents PID)가 기록되기도 한다.

모든 프로세스의 가장 위에 있는 최초의 프로세스는 무엇일까?

• 유닉스 운영체제에서는 init, 리눅스 운영체제에서는 systemd, macOS에서는 launchd라고 한다.
• 최초의 프로세스 PID는 항상 1번이다.

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프로세스 생성 기법

• 부모 프로세스는 fork를 통해 자신의 복사본을 자식 프로세스로 생성하고, 자식 프로세스는 exec를 통해 자신의 메모리 공간을 다른 프로그램으로 교체한다.
• fork와 exec는 시스템 호출이다.
  • fork: 부모 프로세스의 자원들이 자식 프로세스에 상속된다. 단, 복사된 자식 프로세스라도 PID 값이나 저장된 메모리 위치는 다르다.
  • ex. 메모리 내의 내용, 열린 파일의 목록
  • exec: 코드 영역과 데이터 영역의 내용이 실행할 프로그램의 내용으로 바뀌고, 나머지 영역은 초기화된다.