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프로세스 (Process)

프로세스가 무엇인지 설명해보세요.

• 프로세스는 실행 중인 프로그램으로 디스크로부터 메모리에 적재되어 CPU의 할당을 받을 수 있는 상태를 말합니다. 프로세스는 운영체제부터 주소공간, 파일, 메모리 등을 할당 받습니다.

프로세스의 메모리구조는 어떻게 생겼나요?

• 스택 영역 : 지역변수, 매개변수, 리턴값 등이 임시로 저장되는 고정된 크기의 공간입니다. 주로 함수가 불렸을 때 데이터를 저장했다가 함수가 종료될 때 데이터를 반환합니다.
• 힙 영역 : 프로세스가 동작 중에 동적으로 데이터를 할당하는 공간입니다.
• 데이터 영역 : 데이터 영역에는 프로그램이 시작될 때 생성되는 전역변수, 정적변수 등이 저장됩니다.
  • Blocked State Symbol 영역 : 데이터 영역에는 BSS 영역이 포함되어 있습니다. BSS 영역은 초기화 되지 않은 정적변수와 전역변수가 저장됩니다. 초기화 되지 않은 변수들은 값을 저장할 필요가 없기 때문에 공간의 낭비를 줄이기 위해 BSS 영역을 구분합니다.
• 코드 : 코드영역은 프로그램의 명령을 저장합니다.

프로세스가 가지는 상태를 모두 설명해보세요.

• NEW : 새롭게 생성된 프로세스가 가지는 상태입니다.
• READY : 준비 큐에서 운영체제에 의해 CPU에 로드되길 기다리는 상태입니다.
• RUNNING : CPU에 로드되어 실행 중인 상태입니다.
• WAITING : I/O 이벤트가 발생했을 때 해당 이벤트가 처리되는 동안, 혹은 어떤 이벤트를 기다릴 때 Device queue 에서 대기하는 상태 입니다.
• TERMINATED : 프로세스가 종료되고 CPU 에서 제거되었을 때의 상태입니다.

인터럽트와 트랩의 차이는?

• 인터럽트는 하드웨어에 의해 발생됩니다. 하드웨어 장치가 CPU를 사용해야할 때, 인터럽트를 발생시킵니다.
• 트랩은 소프트웨어에 의해 발생됩니다. 어떤 소프트웨어가 CPU에게 소프트웨어 동작에 필요한 동작을 요구할 때 트랩을 발생시킵니다.

그럼 시스템 콜은 뭔지 알아요?

• 시스템 콜은 프로세스가 트랩을 발생시킬 수 있도록 하기위해 OS에서 제공하는 인터페이스입니다.
• 프로세스는 시스템 콜을 발생시켜 자신이 직접 인터럽트 작업을 수행하지 않고 운영체제가 이 작업을 수행하도록 합니다. 운영체제는 요청받은 시스템 콜을 ISR(Interrupt Service Routine) 에서 찾아 미리 정의된 시스템 콜 처리 작업을 수행합니다.

PCB(Process Control Block)에 대해서 설명해보세요.

• PCB는 프로세스에 대한 정보를 담고있는 자료구조 입니다. 운영체제는 이 PCB를 사용해서 프로세스를 관리합니다. PCB는 프로세스의 생성과 함께 만들어집니다.
• PCB는 다음과 같은 정보를 담고 있습니다.

1. 프로세스 ID
2. 프로세스 상태
3. 프로그램 카운터
4. 계정정보
5. 스케줄링 정보
6. 부모 프로세스와 자녀 프로세스에 대한 포인터
7. 레지스터 정보
8. 입출력 상태

컨텍스트 스위치에 대해서 설명해보세요.

• 컨텍스트 스위치는 CPU를 점유하던 프로세스가 인터럽트에 의해 다른 프로세스로 교체할 때, 기존 프로세스의 레지스터 값을 저장하고 새로운 프로세스의 레지스터값을 CPU 레지스터로 로드하는 것을 말합니다.
• 이때 레지스터 값을 저장하고 새로운 값으로 레지스터를 채우는 동안 CPU는 다른 작업을 할 수 없으므로 큰 오버헤드 가 발생합니다.

Orphan 프로세스와 Zombie 프로세스에 대해 설명해보세요.

• Orphan 프로세스는 자녀 프로세스가 종료되기 전에 부모 프로세스가 wait 시스템 콜로 기다리지 않고 종료된 상태를 말합니다. 리눅스 운영체제의 경우에는 Orphan 프로세스를 막기 위해 부모 프로세스가 먼저 종료된 자녀 프로세스를 루트 프로세스인 init 프로세스의 자식으로편입시키고 주기적으로 wiat 시스템콜을 호출하여 자녀 프로세스들의 상태를 회수합니다.
• Zombie 프로세스는 자녀 프로세스가 종료되었지만 부모 프로세스가 해당 프로세스를 회수하지 못한 경우를 말합니다. 자녀 프로세스는 종료됐지만 부모 프로세스가 wait 을 하지 않는 상태에서 발생합니다.

좀비 프로세스가 왜 문제인 것 같아요?

• 좀비 프로세스는 종료된 프로세스이기 때문에 CPU를 사용하지는 않지만 더 이상 사용하지 않는 리소스를 반환하지 않고 커널의 프로세스 테이블에 관리되어 불피요한 공간을 차지하게 됩니다.

프로세스 간 통신방법을 말해보세요.

• 여러 프로세스가 서로 통신하기 위해서는 공유메모리 방법이나 메세지 패싱 방법을 사용해야합니다.
• 공유메모리는 한 프로세스에 공유 메모리를 설정하고 다른 프로세스들이 해당 메모리에 접근하여 버퍼를 통해 데이터를 공유하는 방식입니다.
• 메세지 패싱 방법은 커널 영역에 통신을 위한 메일 박스를 만들어두고 이곳을 버퍼로 삼아 프로세스들이 데이터를 주고받습니다.

CPU 스케줄러가 뭔지 알아요?

• CPU 스케줄러는 Ready 큐에서 CPU에 로드되길 기다리는 프로세스들 중 어떤 프로세스를 로드할 것인지 결정합니다. 단기 스케줄러라고도 합니다.

그럼 장기스케줄러도 있을까요?

• 장기 스케줄러는 job 스케줄러라고 부릅니다. 메모리에 있는 프로세스 중 어떤 프로세스를 준비 큐에 넣을지 결정하는 스케줄러입니다. 또한 메모리에 올라와 있는 프로세스의 숫자를 제어해서 degree of multiprogramming 을 관리합니다.

다른 스케줄러는 없어요?

• 중기스케줄러가 있습니다. 만약 메모리에 너무 많은 프로세스가 올라오게 되면 중기 스케줄러는 메모리에 있는 프로세스를 강제로 디스크의 스왑 영역에 저장합니다. 이를 swap-out 이라고 합니다.

멀티 태스킹과 멀티 프로세싱의 차이가 뭐에요?

• 멀티 태스킹은 하나의 프로세서(CPU 코어)가 운영체제의 스케줄링을 받아 여러 작업을 빠르게 번갈아가면서 실행하는 방식입니다.
• 멀티 프로세싱은 여러 프로세서가 여러 작업을 병렬적으로 수행하는 것을 말합니다.