운영체제 - 반효경 4강

프로세스 생성

• 부모 프로세스가 자식 프로세스를 부모를 복제해서 생성
• 하나의 부모가 여러 자식을 가질 수 있음 -> 프로세스의 트리(계층 구조) 형성
• 자식 프로세스는 리소스들을 부모와 공유하는 경우도 있고, 공유하지 않는 경우도 있음(원칙적으로는 공유 X)
  • 원칙적으로 공유하지 않지만 자식 프로세스가 부모와 똑같은 일을 하다고 했을 때 리소스를 공유하지 않는다면 리소스가 낭비가 됨
  • 그래서 리눅스와 같은 운영체제는 자식과 부모가 똑같을 때는 리소스를 공유하다 다른 일을 시작할 때부터 부모의 주소공간을 copy해서 자식 프로세스의 주소 공간을 만듬
  • 실제 프로그램이 메모리에 올라갈 때 잘게 쪼개 사용하는 부분만 메모리에 올라가는데 이 부분만 copy해서 새로운 주소공간을 만드는 것이다.
  • 이것을 Copy-On-Writer(COW)라고 부름
• 수행(Execution) : 부모와 자식이 공존하며 수행하는 모델도 있고, 자식이 종료(terminate)될 때까지 부모가 wait(Blocked)하는 모델도 있음
• 주소 공간 : 자식은 부모의 주소 공간을 복사함(OS data, program counter, PCB 등) -> 복사 후 그 공간에 새로운 프로그램을 덮을 수 있음(운영체제를 통해서 복제)
• fork() : 부모 프로세스를 복제하는 시스템 콜
• exec() : 기존 프로그램에서 새로운 프로그램으로 덮어씌우는 시스템 콜
• fork() -> exec() 순으로 실행된다. 하지만 exec()는 실행할 수도 안 할 수도 있다.

프로세스 종료

• 프로세스가 마지막 명령을 수행 후 운영체제에게 이를 알려줌 (exit)

  • 보통 메인 함수의 중괄호 전에 생략되어있음

  • 자식 프로세스는 항상 부모보다 먼저 exit됨

• 부모 프로세스가 자식 프로세스의 수행을 강제 종료시킴 (abort)

  • 자식이 할당 자원의 한계치를 넘을 경우
  • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않는 경우
  • 부모가 exit 되는 경우 -> 항상 자식 프로세스는 부모 프로세스보다 빨리 종료 되어야 하기 때문에 부모가 exit 되는 경우 자식 프로세스도 모두 exit 시킴(단계적으로)

fork()

• fork() 호출 시 리턴값으로 부모와 자식을 구분할 수 있다.
  • return = 0이면 자식, return > 0이면 부모 프로세스를 뜻함
• 주의할 점은 fork()시 program counter도 함께 복사하기 때문에 fork() 위 코드는 실행되지 않고 fork() 다음부터 실행된다

exec()

• 완전히 새로운 프로그램으로 덮어씌우는 시스템 콜

• 새로운 프로그램은 main()의 처음부터 실행하게 된다

wait()

• 프로세스 A가 wait()를 호출하면 커널은 child가 종료될 때까지 프로세스 A를 sleep 시킨다(block 상태)
• child가 종료되면 커널은 프로세스 A를 깨운다(ready 상태)
• 프로세스 생성에서 본 수행(Execution) 모델 2개 중 2번째에 해당하는 모델에 사용됨
• 예를 들어 리눅스나 윈도우의 cmd가 있다.

exit()

• 프로세스의 종료를 알리는 시스템 콜
• 자발적 종료 : 마지막 코드 실행 후 exit() 시스템 콜을 통해 프로그램이 종료됨(main 함수 마지막에 생략)
• 비자발적 종료
  • 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제 종료 : 자식이 한계치를 넘어서는 자원 요청시, 자식에게 할당된 태스크 필요 X 할 때 등
  • 키보드로 kill, break 등을 친 경우(ctrl + c)
  • 부모가 종료되는 경우

프로세스 간 협력

• 독립적 프로세스(Independent process) : 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행됨. 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을 미치지 못함

• 협력 프로세스(Cooperating process) : 프로세스 협력 메커니즘을 통해 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 미칠 수 있음

• 프로세스 간 협력 메커니즘(IPC : Interprocess Commnuication)

  • message passing :

    • 메시지를 전달하는 방법

    • 커널을 통해 메시지 전달

    • Direct Communication : 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시
    • Indirect Communication : mailbox (또는 port)를 통해 메시지를 간접 전달, 여러 프로세스에게 전달 가능

    

  • shared memory

    • 주소 공간을 공유하는 방법
    • 서로 다른 프로세스 간에도 일부 주소 공간을 공유하는 shared memory 메커니즘이 있음
    • 커널에게 메모리를 공유한다는 사실을 알리는 시스템 콜을 해줘야 함
    • 주소 공간을 공유하기 때문에 서로 신뢰할 수 있는 프로세스여야 함

  

• Thread : thread도 사실상 하나의 프로세스이므로 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵다. 하지만 동일한 process를 구성하는 thread들 간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능

출처)

[운영체제 - 이화여자대학교

KOCW 공개 강의](http://www.kocw.net/home/cview.do?cid=3646706b4347ef09)