프로세스 생성

1. 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성

   (COW : Copy-On-Write 자식은 부모 자원을 그대로 공유하여 사용하고 있다가 write 발생할 경우 복사 함)

2. 프로세스의 트리 형성

3. 프로세스는 자원을 필요로 함

  - 운영체제로 부터 받는다

  - 부모와 공유한다

4. 자원의 공유

  1) 부모와 자식이 모든 자원을 공유하는 모델

  2) 일부를 공유하는 모델

  3) 전혀 공유하지 않는 모델

5. 수행(Execution)

 - 부모와 자식은 공존하며 수행되는 모델

 - 자식이 종료(terminate)될 때까지 부모가 기다리는(wait) 모델

 

주소 공간(Address space)

 - 자식은 부모의 공간을 복사한다

 - 자식은 그 공간에 새로운 프로그램을 올린다

ex) UNIX 

  1) fork() 시스템 콜이 새로운 프로세스 생성

    - 부모를 그대로 복사

    - 주소 공간 할당

  2) fork 다음에 이어지는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램을 메모리에 올린다

 

 

프로세스와 관련된 시스템 콜

1. fork() : create a child(copy)

A process is created by the fork() system call.

: creates a new address space that is a duplicate of the caller.

int main() {
   int pid;
   pid = fork();
   if(pid == 0) /* child */
      printf("\n Hello, I am child\n");
   else if (pid > 0) /* parent */
      printf("\n Hello, I am parent\n");
}

fork() 실행시 자식 프로세스가 생겨서 부모 프로세스를 그대로 복제하며

부모 프로세스 Program Counter 도 복제하여, fork() 다음의 if(pid == 0) 라인부터 실행

* 자식 프로세스는 pid = fork(); 이전 라인을 실행하지 못함

 

2. exec() : overlay new image

A process can execute a different program by the exec() system call.

: replaces the memory image of the caller with a new program.

int main() {
   int pid;
   pid = fork();
   if(pid == 0) { /* child */
      printf("\n Hello, I am child\n");
      execIp("echo", "echo", (char *) 0);
   } else if (pid > 0){ /* parent */
         printf("\n Hello, I am parent\n");
   }
   printf("2");
}

fork() 없이 execIp() 만 사용가능

execIp 를 만나는 순간 새로운 프로그램이 기존 프로그램을 덮어쓰게 되며 echo 가 실행되므로

printf("2"); 는 실행 될 수 없음

 

3. wait() : sleep until child is done

프로세스 A가 wait() 시스템 콜을 호출하면

1) 커널은 child가 종료될 때까지 프로세스 A를 sleep 시킨다 (block 상태)

2) child process 가 종료되면 커널은 프로세스 A를 깨운다 (ready 상태)

: 자식이 종료(terminate)될 때까지 부모가 기다리는(wait) 모델

main {
   int childPID;
   childPID = fork();
   if(childPID == 0){
     <code for child process>    
   } else {
      wait();
   }
}

fork 로 자식 프로세스 생성

wait() 으로 부모프로세스가 sleep,

자식 프로세스가 CPU를 얻어서 자식 프로세스의 코드(code for child process)가 실행 된 후(끝난 후)

부모 프로세스가 깨어난다.

 

4. exit() : frees all the resources, notify parent

프로세스의 종료

1. 자발적 종료

   1) 마지막 statement 수행 후 exit() 시스템 콜을 통해

   2) 프로그램에 명시적으로 적어주지 안하도 main 함수가 리턴되는 위치에 컴파일러가 넣어준다

2. 비자발적 종료

   1) 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제로 종료시킨다

     - 자식 프로세스가 한계치를 넘어선 자원을 요청할 때

     - 자식에게 할당된 task가 더 이상 필요하지 않을 때

   2) 키보드로 kill, break 등을 친 경우

   3) 부모가 종료하는 경우

     - 부모 프로세스가 종료하기 전에 자식들이 먼저 종료된다

 

 

프로세스 종료

1. 프로세스가 마지막 명령을 수행한 후 운영체제에게 이를 알려준다(exit)

 - 자식이 부모에게 output data를 보낸다 (via wait)

 - 프로세스의 각종 자원들이 운영체제에게 반납된다

2. 부모 프로세스가 자식의 수행을 종료시킴 (abort)

 1) 자식이 할당 자원의 한계치를 넘어설 때

 2) 자식에게 할당된 테스크가 더 이상 필요하지 않을 때

 3) 부모가 종료(exit)해야하는 경우

   - 운영체제는 부모 프로세스가 종료하는 경우 자식이 더 이상 수행되도록 두지 않는다

   - 딸려있는 모든 자식을 종료시킨 후 부모를 죽이는 단계적인 종료

 

 

프로세스 간 협력

1. 독립적 프로세스(Independent process)

  : 프로세스는 각자의 주소 공간을 가지고 수행되므로 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을

    미치지 못한다

2. 협력 프로세스(Cooperating process)

  : 프로세스 협력 메커니즘을 통해 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 미칠 수 있음

3. 프로세스 간 협력 메커니즘(IPC : Interprocess Communication)

1) 메시지를 전달하는 방법

- message passing : 커널을 통해 메시지 전달. 프로세스 사이에 공유 변수를 사용하지 않고 통신하는 시스템

a. Direct Communication : 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시 

b. Indirect Communication : mailbox(또는 port)를 통해 메시지 간접 전달

 

2) 주소 공간을 공유하는 방법

- shared memory : 서로 다른 프로세스 간에도 일부 주소 공간을 공유하게 하는 shared memory 메커니즘이 있음

thread : thread는 사실상 하나의 프로세스이므로 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵지만 동일한 process를 구성하는 thread들 간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능

 

 

※ 이화여대 반효경 교수님의 운영체제 강의 정리

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