[OS] 프로세스 상태와 계층 구조

프로세스는 모두 저마다의 상태가 있습니다. 운영체제는 이런 프로세스의 상태를 PCB에 기록하여 관리합니다. 그리고 대부분의 운영체제는 이처럼 동시에 실행되는 수많은 프로세스를 계층적으로 관리합니다.

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프로세스의 상태

프로세스가 가질 수 있는 대표적인 상태는 아래와 같습니다.

🍊 생성 상태 new

• 프로세스를 생성중인 상태
• 이제 막 메모리에 적재되어 PCB를 할당받은 상태

 

🍊 준비 상태 ready

• CPU의 할당을 기다리는 상태
• 생성 상태를 거쳐 실행할 준비가 완료된 프로세스는 곧바로 실행되지 않고 준비 상태가 됨
• 준비 상태인 프로세스가 실행 상태로 전환되는 것을 디스패치(dispatch)라고 함

 

🍊 실행 상태 running

• CPU를 할당받아 실행 중인 상태
• 할당된 시간 동안 CPU 사용이 끝나면 (타이머 인터럽트 발생) 다시 준비 상태로 돌아감
• 실행 도중 입출력장치를 사용하여 입출력장치의 작업이 끝날 때까지 기다려야 한다면 대기 상태가 됨

 

🍊 대기 상태 blocked

• 입출력장치 등의 특정 작업을 기다리는 상태
• 입출력 작업은 CPU에 비해 처리 속도가 느림
• 그래서 입출력 작업을 요청한 프로세스는 입출력장치가 입출력을 끝낼 때까지(입출력 완료 인터럽트를 받을 때까지) 기다림

 

🍊 종료 상태 terminated

• 프로세스가 종료된 상태
• 프로세스가 종료되면 운영체제는 PCB와 프로세스가 사용한 메모리를 정리함

 

프로세스 상태 다이어그램

 

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프로세스 계층 구조

프로세스는 실행 도중 시스템 호출을 통해 다른 프로세스를 실행할 수 있습니다. 이때 새 프로세스를 생성한 프로세스를 부모 프로세스, 부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스를 자식 프로세스라고 합니다.

프로세스 계층 구조

부모 프로세스로부터 생성된 자식 프로세스는 실행 과정에서 또 다른 자식 프로세스를 생성할 수 있고, 그 자식 프로세스는 또 다른 자식 프로세스를 생성할 수 있습니다.
많은 운영체제은 이처럼 프로세스가 프로세스를 낳는 계층적인 구조로써 프로세스들을 관리합니다.

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프로세스 생성 기법

부모 프로세스는 어떻게 자식 프로세스를 생성하고 자식프로세스는 어떻게 자신만의 코드를 실행하는 걸까요?
부모 프로세스를 통해 생성된 자식 프로세스는 fork와 exec을 통해 실행됩니다.

📍 fork와 exec

• fork - 자기 자신 프로세스의 복사본을 만드는 시스템 호출
• exec - 자신의 메모리 공간을 새로운 프로그램으로 덮어쓰는 시스템 호출

 

📍 PPID란?

부모 프로세스와 자식 프로세스는 엄연히 다른 프로세스이기에 각기 다른 PID을 가집니다. 일부 운영체제에서는 자식 프로세스의 PCB에 부모 프로세스의 PID를 PPID(Parent PID)로서 기록하기도 합니다.