OSTEP 04 Process

1. 프로세스의 개념

프로세스는 실행 중인 프로그램을 의미한다.

그리고 프로그램은 디스크에 존재하는 명령어와 정적 데이터의 묶음이다. 이것을 우리가 사용 가능하도록 실행하는 것이 운영체제의 목표이다. 프로세스의 구성 요소를 이해하기 위해서는 하드웨어 상태를 이해해야 한다. 프로그램이 실행되는 동안 하드웨어 상태를 읽거나 갱신할 수 있기 때문이다. 그중 가장 중요한 하드웨어 구성 요소는 메모리이다. 명령어와 프로그램이 읽고 쓰는 데이터는 모두 메모리에 저장된다. 레지스터도 중요한 구성 요소이다. 프로그램 카운터는 프로그램의 어떤 명령어가 실행 중인지 알려준다. 스택 포인터와 프레임 포인터는 함수의 변수와 리턴 주소를 저장하는 스택을 관리할 때 사용하는 레지스터이다. 또 프로그램은 영구 저장장치에 접근하기도 한다. 이 IO 정보는 프로세스가 현재 열어 놓은 파일 목록을 가지고 있다.

2. 프로세스 API

다음 챕터에서 자세히 다룰 예정이기 때문에 어떤 종류가 있는지만 확인.

• Create → 프로세스를 새로 생성한다
• Destroy → 프로세스를 강제로 종료한다
• Wait → 종료 전 대기
• Miscellaneous Control → 대기, 종료 외에 일시정지 및 재개 등
• Status → 얼마나 실행됐는지, 어떤 상태인지

3. 프로세스 생성

1. 프로그램 코드와 정적 데이터를 메모리, 프로세스의 주소 공간에 로드.
   1. 운영체제는 디스크의 해당 바이트를 읽어서 메모리의 어딘가에 올려야 한다.
   2. 필요한 부분만 메모리에 탑재 → 페이징, 스와핑 이해 필요. 예전에는 그냥 다 때려박음.
2. 일정량의 메모리가 프로그램의 실행시간 스택 (런타임 스택) 용도로 할당되어야 함.
3. 힙을 위한 메모리 영역도 할당되어야 함. (malloc, free)
4. 입출력과 관계된 초기화 작업 수행 (STDIN, STDOUT, STDERR 3개의 파일 디스크립터) → 3번째 부분인 영속성에서 다룸
5. 실행준비 완료. 프로그램의 시작 지점인 main()에서부터 프로그램 실행. 운영체제는 CPU를 새로 생성된 프로세스에게 할당. 프로그램 실행 시작.

4. 프로세스 상태

프로세스는 3가지 상태를 가진다.

1. 실행(Running): 프로세스는 명령어를 실행하고 있다.
2. 준비(Ready): 실행할 준비가 되어 있지만 운영체제가 다른 프로세스를 실행하고 있는 등의 이유로 기다리는 중
3. 대기(Blocked): 프로세스가 다른 사건을 기다리는 동안 프로세스의 수행을 중단시키는 연산. ex) 디스크에 대한 입출력 요청 → 순차적으로 실행해야 하기 때문에 다 완료될때까지 해당 프로세스는 멈춰있음(blocked).

운영체제는 어떤 프로세스를 실행할 지 스케쥴러를 통해 결정을 내린다.

5. 자료구조

운영체제는 다른 프로그램들처럼 정보를 유지하기 위한 자료 구조를 가지고 있다.

프로세스 상태를 파악하기 위한 프로세스 리스트 등.

운영체제는 이렇게 레지스터 및 프로세스의 상태를 저장하고, 이를 통해 프로세스 실행을 재개한다 (context switch)

참고: OSTEP 교재