[운영체제] 프로세스 관리

전공 수업 내용 정리 (문제 발생시 비공개합니다.)

 

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실행 모드

대부분의 프로세서는 두 가지 이상의 실행 모드를 지원

모드	연산자	메모리	CPU 레지스터
커널(시스템)	모든 연산자 실행	모든 곳 접근	모든 레지스터 접근
유저	연산자 특권 없음	내 메모리 영역만	특수 레지스터 없음

모드 스위치

모드 스위치는 현재 실행 중인 프로세스의 상태를 변경하지 않고 사용자 모드와 커널 모드 간에 프로세서를 전환할 수 있다.

이 과정에는 모드 컨텍스트 저장/복원에 따른 오버헤드가 포함됨.

인터럽트	비동기적인 외부 예외
트랩	현재 명령어 실행
시스템 호출	요청에 의해

모드 스위치의 주요 원인

• 인터럽트: 비동기적인 외부 예외
• 트랩: 현재 명령어 실행 중 발생
• 시스템 호출: 프로그램의 요청에 의해 발생

프로세스 컨텍스트와 인터럽트 컨텍스트

1. 프로세스 컨텍스트: 프로그램이 시스템 호출을 실행하거나 예외를 트리거할 때 발생. 커널이 "프로세스를 대신하여 실행"한다고 표현.
2. 인터럽트 컨텍스트: 인터럽트 핸들러 실행 시 발생. 프로세스와 연결되지 않으며, 빠르고 간단하게 처리되어야 함. 절전 모드로 전환 불가.

프로세스 생성

프로세스 생성 이유:

1. 새로운 일괄 처리 작업
2. 대화형 로그온
3. 운영체제의 서비스 제공
4. 기존 프로세스에 의한 생성(스포닝)

프로세스 생성 방법:

1. Directed 방식
2. Cloning 방식 (프로세스 스포닝): 부모 프로세스의 복제본인 자식 프로세스 생성, 이후 프로세스의 기계코드, 데이터, 힙, 스택이 새로운 프로그램에 의해 재배치됨 = exec, 이때 프로세스 식별자(PID)는 바뀌지않음!

클로닝

Copy On Write (COW)

부모 프로세스의 페이지를 자식 프로세스와 공유하다가, 데이터 변경 시에만 새로운 페이지를 할당하는 기법

이를 통해 새롭게 할당되는 페이지를 최소화할 수 있다.

프로세스 종료

1. 자발적 종료(Voluntary termination): exit() 함수를 통해 명시적으로 종료
2. 비자발적 종료(Involuntary termination): 부모 프로세스나 OS에 의해 강제 종료 ex.kill 함수

좀비 프로세스와 고아 프로세스

• 좀비 프로세스: 종료되었으나 부모 프로세스가 종료 상태값을 가져가지 않은 프로세스
• 고아 프로세스: 부모 프로세스가 자식 프로세스보다 먼저 종료된 경우

Reaping

부모 프로세스가 wait() 함수를 통해 자식 프로세스의 종료 상태를 가져가고, 커널이 좀비 프로세스를 제거하는 과정

프로세스 종료 시 처리

1. 등록된 클린업 핸들러를 역순으로 호출
2. 각종 자원 해제
3. 대기 중인 시그널이 있다면 저장
4. 고아 프로세스의 경우, 부모 프로세스를 init 프로세스로 변경 (reparent)