[Operating System] 프로세스의 연산

• 이 글은 '쉽게 배우는 운영체제' 책을 참고하여 작성하였습니다.

프로세스 구조

코드 영역

프로그램의 본문이 기술된 곳으로 텍스트 영역이라고도 한다. 프로그래머가 작성한 프로그램이 코드 영역에 탑재되며 읽기 전용으로 처리된다.

데이터 영역

코드가 실행되면서 여러가지 변수나 파일 등의 각종 데이터들을 모아놓는 곳이다. 데이터는 변하는 값이기 때문에 읽기와 쓰기가 가능하다.

스택 영역

운영체제가 프로세스를 실행하기 위해 부수적으로 필요한 데이터들을 모아놓는 곳이다.

스택 영역은 운영체제가 사용자의 프로세스를 작동하기 위해 유지하는 영역이므로 사용자에게 보이지 않는다.

프로세스의 생성과 복사

사용자가 프로그램을 실행하면 운영체제는 프로그램을 메모리로 가져와 코드 영역에 넣고 프로세스 제어 블록을 생성한다. 그리고 메모리에 데이터 영역과 스택 영역을 확보한 후 프로세스를 실행한다.

fork( ) 시스템 호출의 개념

• 프로세스를 새로 생성하는 방법뿐만 아니라 실행 중인 프로세스로부터 새로운 프로세스를 복사하는 방법도 있다.
• fork( ) 시스템 호출은 실행 중인 프로세스로부터 새로운 프로세스를 복사하는 함수이다.
• 커널에서 제공하는 이 함수는 프로세스를 복사하는 일종의 시스템 호출이다.
• 이 때 실행하던 프로세스는 부모 프로세스, 새로 생긴 프로세스는 자식 프로세스로서 부모 - 자식 관계가 된다.

fork( ) 시스템 호출의 동작 과정

• 프로세스 구분자의 변경 : PID는 고유한 번호로서 부모와 자식 관계라도 다르다.
• 메모리 관련 정보 : 부모 프로세스와 자식 프로세스가 차지하고 있는 메모리 위치가 다르다.

fork( ) 시스템 호출의 장점

• 프로세스의 생성 속도가 빠르다 : 하드디스크로부터 프로그램을 새로 가져오지 않고 기존 메모리에서 복사하기 때문에 생성속도가 빠르다.
• 추가 작업 없이 자원을 상속할 수 있다 : 부모 프로세스가 사용하던 모든 자원을 추가 작업 없이 상속 가능하다.
• 시스템 관리를 효율적으로 할 수 있다 : 프로세스를 종료하면 프로세스가 사용하던 메모리 영역, 파일, 하드웨어를 잘 정리해야 하는데, 이러한 정리를 부모 프로세스에게 맡김으로써 효율적인 관리가 가능하다.

프로세스의 전환

exec( ) 시스템 호출의 개념

• exec( ) 시스템 호출은 기존의 프로세스를 새로운 프로세스로 전환하는 함수이다.
• exec( ) 시스템 호출을 사용하는 목적은 프로세스의 구조체를 재활용하기 위함이다.
• 프로세스 만들기 위해서는 프로세스 제어 블록 만들고 메모리 자리 확보하는 과정이 필요하지만 exec( ) 시스템 호출 사용하면 이미 만들어진 프로세스 제어 블록, 메모리 영역, 부모 - 자식 관계 그대로 사용할 수 있다.
• 새로운 코드 영역만 가져오기 때문에 운영체제 작업이 수월하다.

exec( ) 시스템 호출의 동작 과정

• 코드 영역에 있는 기존의 내용을 지우고 새로운 코드로 바꾼다.
• 데이터 영역이 새로운 변수로 채워지고 스택 영역은 리셋된다.
• 프로세스 제어 블록 중 PID, PPID, CCID, 메모리 관련 정보 등은 바뀌지 않지만 각종 레지스터 정보는 모두 리셋된다.

• 추가로 궁금한 점이나 수정할 부분 있으면 댓글로 남겨주세요.