6 프로세스 상태와 계층 구조

 

프로세스 상태는 컴퓨터 시스템에서 실행 중인 프로그램이나 작업의 현재 상태를 나타냅니다. 일반적으로 다음과 같은 여러 가지 상태로 나눌 수 있습니다.

• 생성(New): 프로세스가 생성되고 아직 스케줄링되지 않은 상태입니다.
• 준비(Ready): 프로세스가 CPU를 할당받기를 기다리는 상태입니다. 이 상태에서는 모든 필요한 자원을 할당받아 실행을 시작할 수 있는 상태입니다.
• 실행(Running): CPU를 할당받아 실제로 코드가 실행되고 있는 상태입니다. 프로세스가 이 상태에 있다는 것은 현재 CPU를 사용하고 있다는 의미입니다.
• 대기(Waiting 또는 Blocked): 프로세스가 어떤 이벤트가 발생하기를 기다리는 상태입니다. 이벤트가 발생하면 프로세스는 다시 준비 상태로 전환됩니다.
• 종료(Terminated): 프로세스가 실행을 완료하고 자원을 모두 반납한 상태입니다.

이러한 프로세스 상태는 일반적으로 상태 전이도를 통해 표현됩니다. 프로세스는 이러한 상태들을 순환하면서 실행됩니다. 예를 들어, 새로 생성된 프로세스는 준비 상태로 이동하고, 준비 상태에서 실행 상태로 이동한 후 종료 상태로 이동할 수 있습니다.

프로세스 상태는 운영체제의 스케줄러에 의해 관리되며, 스케줄링 알고리즘에 따라 프로세스들이 적절한 순서로 실행되도록 조절됩니다.

 

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프로세스 계층 구조

프로세스 계층 구조는 운영체제에서 프로세스들 간의 부모-자식 관계를 나타내는 구조를 말합니다. 각각의 프로세스는 다른 프로세스에 의해 생성될 수 있으며, 이러한 관계를 통해 계층적인 구조가 형성됩니다. 주로 부모 프로세스는 자식 프로세스를 생성하고, 자식 프로세스는 또 다른 자식 프로세스를 생성할 수 있습니다.

프로세스 계층 구조의 주요 특징

1. 루트 프로세스(Root Process): 시스템이 부팅될 때 생성되는 최초의 프로세스를 말합니다. 이 프로세스는 모든 다른 프로세스들의 조상이며, 트리 구조에서 최상위에 위치합니다. (리눅스의 경우 systemd, MacOS : launchd) 
2. 부모 프로세스(Parent Process): 다른 하나 이상의 프로세스를 생성한 프로세스를 말합니다. 부모 프로세스는 생성한 자식 프로세스를 관리하며, 자식 프로세스가 종료되면 부모 프로세스는 해당 자식에 대한 상태 정보를 받게 됩니다.
3. 자식 프로세스(Child Process): 다른 프로세스에 의해 생성된 프로세스를 말합니다. 자식 프로세스는 부모 프로세스의 자원을 상속받게 되며, 독립적으로 실행될 수 있습니다.

프로세스 계층 구조는 다양한 운영체제에서 지원되며, 이 구조를 통해 자원 관리 및 프로세스 간 통신 등이 보다 효율적으로 이루어질 수 있습니다. 예를 들어, UNIX 및 Linux 시스템에서는 각 프로세스는 고유한 프로세스 ID(PID)를 가지며, 부모 프로세스의 PID를 저장하여 계층적인 구조를 표현합니다. 이러한 계층 구조는 시스템의 안전성 및 자원 관리에 도움을 줄 뿐만 아니라, 여러 작업을 조직화하고 관리하기 위한 구조적인 수단으로 활용됩니다.

 

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프로세스 생성 기법 

프로세스 생성은 운영체제에서 새로운 프로세스를 생성하는 데 사용되는 기법 중 하나입니다. 주요한 두 가지 프로세스 생성 기법은 fork와 exec입니다.

fork

• fork는 새로운 프로세스를 생성하는 시스템 콜입니다. 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성합니다.
• fork가 호출되면, 현재 실행 중인 프로세스의 복사본이 생성되어 부모 프로세스와 거의 동일한 상태를 갖습니다.
• 부모와 자식 프로세스는 각자 고유한 프로세스 ID(PID)를 갖고, 프로세스의 코드, 데이터, 스택, 파일 디스크립터 등의 자원을 공유하지 않습니다.
• 부모와 자식은 동시에 실행되며, 프로세스 간의 상호작용이 가능합니다.

exec

• exec는 현재 프로세스의 주소 공간을 새로운 프로세스의 이미지로 대체합니다. 기존의 프로세스를 새로운 프로그램으로 덮어씌우는 역할을 합니다.
• fork와 함께 자주 사용되어, 자식 프로세스가 생성된 후에 exec를 호출하여 새로운 프로그램을 실행합니다.
• exec는 여러 변형이 있으며, 그 중 일반적으로 사용되는 함수로는 execl, execv, execle, execve 등이 있습니다.

이러한 프로세스 생성 기법을 조합하여 여러 작업을 수행하고, 다양한 프로그램을 실행하는 등의 다양한 작업을 처리할 수 있습니다.

 

 

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프로세스 상태 (Process States): The various conditions a process can be in while it is running on a computer system, encompassing states such as new, ready, running, waiting, and terminated.

프로세스 계층 구조 (Process Hierarchy): A hierarchical organization in the operating system that illustrates parent-child relationships among processes, where a parent process can create and manage one or more child processes.

프로세스 생성 기법 (Process Creation Techniques): Methods for initiating new processes, with fork involving the duplication of the current process to create a child process, and exec entailing the replacement of the current process's address space with that of a new program for execution.