[OS / 운영 체제] Scheduling Queue, PCB in Linux, Scheduling Queue, Queue Diagram, Context Switch, Process Creation, Process Creation in UNIX

Scheduling Queue

Process가 당장 리소스를 사용하고 싶은데 할 수 없을 때 Queue에서 기다려야 한다. Shared Resource 별로 Waiting Queue가 다 개별로 존재한다. 자신의 차례가 되면 Scheduler가 선택을 하면 리소스를 사용할 수 있다. 

 

PCB in Linux

여러 개의 프로세스들이 돌아가면서 사용한다고 했다. 하나의 프로세스에 해당하는 최대의 시간을 time slice라고 한다. parent 에는 Parent process가 들어간다. Parent process의 task_struct는 시스템에 여러 개 있는데 child로 연결되어있음을 볼 수 있다. Children은 자기보다 낮은 Process 가리킨다. 포인터 하나가 아니라 리스트의 형태로 들어가있다. 프로세스가 파일을 오픈하는데, 그때 필요한 데이터를 저장하게 된다. 그 저장하는 구조를 files_sturct라고 한다. mm_struct는 Memory Mack에 대한 구조를 가지고 있다. 

 

Scheduling Queue

PCB 들의 Linked List로 Queue가 구현되어있다. 각 Entry가 PCB가 된다. 어떤 Process가 돌다가 IO쪽으로 이동한다면, Ready Queue에서 Disk Queue로 이동할 텐데 그때 어떻게 하면 될까? Queue insertion으로 집어넣으면 된다. 

 

Queue Diagram

Queue에서 Queue로 계속 이동한다. Ready Queue에서 인생을 시작하고 Scheduler가 선택을 해서 CPU에서 실행이 된다. IO request를 Interrupt로 하게 된다. IO쪽으로 이동하게 되는데 바로 이동하지 못하고 Queue로 들어가게 된다. 자신의 차례가 되면 IO를 사용할 수 있고 다시 CPU로 돌아오게 된다. Time slice가 끝났다고 알려주는 것은 Interrupt가 작용하게 된다. fork 명령을 실행하게 되면 Child를 만들게 되고 이 또한 Ready Queue에서 시작하게 된다. 

 

Schedulers

Job Queue에서 선택하는 Job Scheduler와 Ready Queue에서 선택하는 CPU Scheduler가 존재한다. 요듬 Job Scheduler를 사용하지 않고 있다. Window와 Linux는 Job Scheduler를 사용하지 않는다. 

 

Schedulers

Short Term Scheduler는 자주 실행이 된다. 1초에 10번 이상 실행이 된다. 

 

Schedulers

CPU Time을 차지하려는 경쟁이 심해진다. 메모리 문제도 발생한다. 반대로 Ready Queue에 들어있는 프로세스가 2개 있으면 전체적인 효율이 떨어질 수 밖에 없다. degree of multiprogram이 너무 커지지도 않고 작아지지도 앟ㄴ게 조절해주는 것이 목표가 된다.

I/O bound process - word, PowerPoint, browser, VI,

CPU bound process - 컴파일러, 동영상 인코더, 신경망 Trainer, 

Scheduling의 History를 확인해서 IO bound와 CPU bound를 확인한다. 

 

Scheduler

Unix와 Window에는 Long Term Scheduler를 사용하지 않는다. 가상 메모리 공간을 사용하기 때문에 많은 process가 메모리에 사용되는 것처럼 사용할 수 있다. self adjusting nature of human...ㅋㅋ

midterm scheduler는 CPU에서 메모리로 내보내는 swap out 을 말하기도 한다.

 

Context Switch

프로세스가 실행하다가 일정시간이 지나서 다음 프로세스로 넘어가는데 그때 무슨 일이 일어나는지가 Switching이라고 한다. P0를 Switching 할 때 P0의 상태를 저장한다. 1. 이전 상태의 프로세스를 저장한다. 2. 돌다가 멈췄을 때 저장한 내용을 읽어와야 한다. 그래야 이전의 진행되었던 내용이 복원된다. 

 

Context Switch

래지스터의 내용들을 PCB에 통째로 저장하게 된다. 메모리 관리를 위해서 segment table이라는 정보가 있다. 이런 정보들도 프로세스를 멈추는 순간 저장했다가 다시 시작하는 순간 읽어오게 된다. 언제 이루어지는가? Multasking과 Interrupt Handling에서 Context Switching이 발생한다. 

 

Operations on Process

 

Process create -> fork

Process termination -> exit

 

Process Creation

Parent가 Child를 만드는 과정. Process Creation은 Process가 Child의 Process를 만들게 된다. 새로운 pid를 만드는 것이 Process call이 된다. 모든 프로세스들 간엔는 Parent - child Process가 있다? 당연하다. 하나의 프로세스는 이 관계를 가지고 있지 않는데 가장 처음 만들어지는 Process == Hardware Process라고 한다. 그 프로세스는 Parent가 없다. 중간에 Terminated 되면 아래에 있는 child를 ancestor node와 어떻게 든 연결을 해서 하나의 전체적인 트리를 구성하게 된다.

 

Displaying Process Information

UNIX의 ps 명령어. Window에서는 task 매니저가 있다. 

 

Process Creation

1. Resource.

Parent의 resource를 공유할 것인가? 

2. Execution

Child가 돌아가는 순간 Parent도 실행되게 만들 것인가?

3. Address Space

프로그램 Code하고 데이터 공간을 공유하게 만드는 것이 좋은가?

 

Process Creation in UNIX

fork할 때 정보를 그대로 저장한다. fork를 하게 되면 child는 fork 다음부터 실행하기 때문에 main 처음부터 실행하는 것이 아니라 상태 또한 동일하므로 fork를 호출하고 이후의 코드가 실행된다. A가 B를 호출하게 되면 해당 fork의 리턴 값은 B의 pid 값이 된다. B의 입장에서 fork의 리턴 값은 0이 된다. 리턴 값이 Parent와 Child를 구분할 수 있는 유일한 예이다. 

 exe() family가 존재한다. 

 

Example of Process Creation

fork를 하면 pid는 다르지만 execlp()를 하면 Pid가 동일하다. Fork 해놓고 리턴 값을 받게 된다. Child를 받지 않아도 Child를 만들 수 있지만 Parent와 Child를 구분하지 못한다. 일반적인 경우라면 다 받아야 한다. child_pid에 의미있는 숫자이면 Child이고 그것이 아니면 Parent라는 것을 인식할 수 있다. 

 

More About fork

fork할 때 parent의 모든 Content가 child한테 복사된다. Fork 이전에 File을 Open 했을 때 파일을 열고 읽었던 상태 또한 공유 된다. 

 

exec Family

exe function은 왜이리 많은건가. 파라미터가 다 다르다. exe 끝에 p로 끝나는 함수들은 Path가 저절로 적용되는 함수들이다.