4.2. 프로세스 관리

Process Management 2

이화여자대학교 반효경 교수님의 운영체제 강의를 요약한 내용입니다. 틀린 부분이 있다면 지적해주시면 감사하겠습니다. 강의 링크

1. 프로세스 관련한 시스템 콜

유닉스의 경우 fork() -> exec() 를 통해 자식 프로세스를 생성한다. 사용자 프로세스가 직접 못하고, 운영체제를 통해서만(시스템콜) 복제할 수 있다.

1.1. fork()

• 새거 만듦
• fork()를 하면 해당 코드의 처음부터 실행되는 것이 아닌, fork()한 바로 다음 시점부터 실행된다. 부모의 fork 시점의 context를 복제했기 때문이다.
• 복제된 프로세스와 원본을 착각하지 않기 위해 장치가 마련되어 있다.
• 위 이미지를 보면, fork()함수의 return value(pid)로 부모 프로세스와 자식 프로세스를 구분한다.(원본 구분) -> 부모, 자식 프로세스가 다른 로직을 실행하도록 하는 모습을 볼 수 있다.

1.2. exec()

• 새걸로 덮어씌움
• exec()는 어떤 프로그램을 완전히 새로운 프로세스로 태어나게 해준다.
• exec하면 처음부터 실행되고, 해당 프로그램 끝나면 종료된다.
• exec()을 호출한 프로그램에서 호출 이후의 코드들은 영원히 호출되지 못한다. exec()하여 완전히 새로운 프로그램이 되기 때문이다.
  • 예시로 위에서 두번째 그림에 exec이 실행되면, Hello, I am parent가 출력되지 못한다.

1.3. wait()

• 자식 프로세스의 종료까지 잠듦
• 위의 이미지에도 자식 프로세스인 경우(childPID == 0)에는 자식 프로세스를 위한 코드를 실행하고, 부모일 경우 wait()시킨다.
• ex) 리눅스 쉘에서 특정 프로그램을 띄우는 경우 쉘의 자식 프로세스가 띄워지고, 쉘은 wait 상태가 된다.

자발적 종료

• 마지막 statement 수행 후 exit() 시스템 콜을 통해
• main함수 리턴되는 위치에 컴파일러가 자동으로 넣어주는 경우

비자발적 종료

• 부모가 자식 프로세스 강제 종료
  • 자식 프로세스가 한계치를 넘어서는 자원 요청
  • 자식에게 할당된 태스크가 더 이상 필요하지 않음
• 키보드로 kill, break 등
• 부모가 종료하는 경우
  • 부모 프로세스 종료 전 자식들이 먼저 종료됨.

1.4. exit()

• 프로세스 종료 및 모든 자원 반납하고 부모한테 죽는다고 알림

2. 프로세스간 협력

2.1. 독립적 프로세스

프로세스는 각자의 주소 공간을 가지며, 원칙적으로 하나의 프로세스는 다른 프로세스의 수행에 영향을 미치지 못한다.

2.2. 협력 프로세스

프로세스 협력 메커니즘을 통해 하나의 프로세스가 다른 프로세스의 수행에 영향을 미칠 수 있다.

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

2.3.1. 메시지를 전달하는 방법

message passing : (아래 두개 다) 커널을 통해 메시지 전달

• Direct Communicatoin
  • 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시
  • 물론 커널을 통해 넘겨줌
• Indirect Communication
  • mailbox (또는 port)를 통해 메시지를 간접 전달
  • 메일박스에 그냥 집어넣으면 누가 꺼낼지 알 수 없다. 아무나 꺼내가도록 설정도 하기도 한다. 당연히 커널을 통한다.

2.3.2. 주소 공간을 공유하는 방법

shared memory : 서로 다른 프로세스 간에도 일부 주소 공간을 공유하게 함.

• (겹치는 부분) 일부 주소공간을 공유하도록 매핑해놓는다. 공유된 부분에 A가 어떤 내용을 적으면 B는 자신의 공간에도 포함되어 있기 때문에 바로 전달받아 볼 수 있다.
• 커널한테 시스템콜로 shared 하도록 매핑한 뒤에 가능하다.
• 프로세스끼리 신뢰가 있어야 한다.

cf)
thread들끼리는 프로세스 간 협력으로 보기는 어렵지만, 동일한 process를 구성하는 thread들간에는 주소 공간을 공유하므로 협력이 가능하다.