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