process
프로세스
운영체제는 실행 중인 프로그램의 개념을 제공하는데, 이를 프로세스(process)라 한다. 1
현재 실행되고 있는 프로그램의 한 인스턴스를 프로세스(process)라고 부른다. 2
- 프로세스는 실행중인 프로그램을 나타내는 개념이다. 프로세스는 프로세스의 상태, 프로세스 주소공간에 있는 메모리 변수 값들, 레지스트 값들(스택 포인터, 프로그램카운터 등), 그리고 입출력 관련정보(사용중인 파일들)들로 표현된다.
- 프로세스 API는 프로세스와 관련된 함수들을 일컫는다. 프로세스의 생성, 삭제 등에 관련된 함수들이다.
- 프로세스에는 다양한 프로세스 상태가 있다. 실행, 대기, 블럭 등이 그것이다. 특정사건의 발생(CPU의 할당, CPU의 반납, 입출력 요청, 입출력 완료 등)으로 인해 프로세스의 상태가 변화한다.
- 프로세스 리스트는 시스템에 존재하는 모든 프로세스에 대한 정보를 갖는다. 이 리스트의 각 노드는 프로세스 제어블럭이다. 3
- UNIX 시스템에서는 fork 시스템 콜을 사용하여 새로운 프로세스를 생성한다. 생성의 주체가 부모가 되고 새롭게 생성된 프로세스가 자식이 된다. 실세계에서도 종종 있는 일이지만, 자식 프로세스는 부모의 판박이 일때가 있다.
wait()시스템 콜은 자식 프로세스의 실행이 종료할 때까지 부모가 기다리도록 한다.exec()계열의 시스템 콜은 자식 프로세스가 부모와의 연관성을 완전히 끊어서 완전히 새로운 프로그램을 실행할 수 있도록 한다.- UNIZ 쉘은 보통
fork(),wait()그리고exec()를 사용하여 사용자의 명령을 시작한다.fork()와exec()명령을 분리하였기 때문에 실행 중인 프로그램을 조작하지 않고도 입력/출력 재지정, 파이프, 그리고 다른 기능들을 처리하는 것이 가능하다.- 프로세스 제어는 시그널이라는 형태로 제공되며, 이를 활용하여 작업을 멈추고, 계속 실행하고, 종료시킬 수 있다.
- 누가 어떤 프로세스를 제어 할 수 있냐는 사용자라는 개념 속에 포함되어 있다. 여러 사용자가 시스템을 사용할 수 있도록 허용하는 것과 사용자가 자신의 프로세스만 제어할 수 있게 만드는 것을 운영체제가 책임진다.
- 슈퍼사용자는 모든 프로세스들을 제어할 수 있다(그 외에도 많은 일들을 할 수 있다). 이 역할은 간헐적으로 맡아야 하며, 보안상의 이유로 조심스럽게 대처해야 한다. 4
프로세스 ID, PID
- 각 프로세스는 이름이 있다. 대부분의 시스템에서 이름은 프로세스 ID(PID)라는 번호이다. 4
UNIX 시스템은 모든 프로세스에 각자 고유한 수치 식별자가 있음을 보장한다. 그런 식별자를 프로세스 ID라고 부른다. 프로세스 ID는 항상 음이 아닌 정수이다. 2
커널은 각 프로세스에 하나의 고유한 ID 번호를 배정한다. 프로세스를 다루는 대부분 명령과 시스템 콜은 작업의 대상을 특정하기 위한 PID를 지정할 것을 요구한다. PID는 프로세스가 생성되는 순서대로 배정된다. 5
시그널
[[/study/os/signal]]
프로세스 생성
- 프로그램 실행을 위해 OS가 하는 작업들
- 해당 프로그램의 코드와 정적 데이터를 메모리와 프로세스의 주소 공간에 load한다.
- 해당 프로그램을 위한 stack을 특정 크기의 메모리 공간에 할당한다.
- 해당 프로그램을 위한 heap을 특정 크기의 메모리 공간에 할당한다.
- 해당 프로그램을 위한 입출력 관련 초기화 작업.
- UNIX 시스템이라면 표준 입력(STDIN), 표준 출력(STDOUT), 표준 에러(STDERR)와 같은 파일 디스크립터를 할당한다.
코드와 정적 데이터를 메모리에 탑재하고, 스택과 힙을 생성하고 초기화하고, 입출력 셋업과 관계된 다른 작업을 마치게 되면, 운영체제는 프로그램 실행을 위한 준비를 마치게 된다. 프로그램의 시작 지점(entry point), 즉
main()에서부터 프로그램 실행을 시작하는 마지막 작업만이 남는다.main()루틴으로 분기함으로써 (다음 장에서 이를 가능하게 하는 특수 기법을 설명할 것이다), 운영체제는 CPU를 새로 생성된 프로세스에게 넘기게 되고 프로그램 실행이 시작된다. 6
참고문헌
- UNIX 고급 프로그래밍 [제3판] / 리처드 스티븐스, 스티븐 레이고 공저 / 류광 역 / 퍼스트북 / 인쇄일: 2014년 08월 28일 / 원제: Advanced Programming in the UNIX Environment
- 운영체제 아주 쉬운 세 가지 이야기 [제2판] / Remzi H. Arpaci-Dusseau, Andrea C. Arpaci-dusseau 공저 / 원유집, 박민규, 이성진 공역 / 홍릉 / 제2판 발행: 2020년 09월 10일 / 원제: Operating Systems: Three Easy Pieces
- 유닉스·리눅스 시스템 관리 핸드북 5/e / 에비 네메스, 가스 스나이더, 트렌트 헤인, 벤 웨일리, 댄 맥킨 저 외 2명 / 에이콘출판사 / 발행: 2022년 01월 03일 / 원제: UNIX and Linux System Administration Handbook, 5th Edition