[OS] PCB, 스케쥴링, 프로세스와 쓰레드, Context Switching, 교착 상태(DeadLock), 페이지 교체 알고리즘

PCB, 스케쥴링, 프로세스와 쓰레드, Context Switching, 교착 상태(DeadLock),  페이지 교체 알고리즘

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1. PCB

2. 스케쥴링

3. 프로세스와 쓰레드

4. Context Switching

5. 교착 상태(DeaLock)

6. 페이지 교체 알고리즘

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1. PCB

PCB(Process Control Block)는 운영체제에서 프로세스에 대한 정보를 관리하는 데이터 구조입니다.

프로세스가 실행되는 동안 PCB를 통해 프로세스의 상태, CPU 레지스터 값, 메모리 관리 정보 등을 추적합니다.

 

2. 스케쥴링

운영체제에서 여러 프로세스를 관리하고, CPU 자원을 어떤 프로세스가 언제 사용할지 결정하는 과정입니다.

 

- FCFS(First-Come, First-Served)

먼저 도착한 프로세스 먼저 처리합니다.

 

- SJF (Shortest Job First)

실행 시간이 가장 짧은 프로세스를 먼저 처리합니다.

 

- Round Robin

각 프로세스에게 동일한 시간을 할당하고 그 시간이 끝나면 다시 대기 큐 뒤로 가게 됩니다.

동일한 시간을 할당하는 것을 타임 퀀텀(Time Quantum)이라고 이는 시스템의 효율성에 영향을 미칩니다.

너무 짧으면 Context Switching이 자주 발생하여 오버헤드가 커지고, 너무 길면 반응 속도가 떨어질 수 있습니다.

 

- Priority Scheduling

각 프로세스에 우선순위를 부여하고, 높은 우선순위의 프로세스를 먼저 실행합니다.

 

3. 프로세스와 쓰레드

프로세스(Process)는 실행 중인 프로그램이고, 스레드(Sread)는 프로세스 내에서 실행되는 작은 단위입니다.

한글 프로그램을 실행하는 하나의 프로세스가 있고, 그 한글 프로그램 안에서 파일을 읽고 쓰는 작업을 하는 스레드와 사용자의 입력을 받는 스레드 등과 같이 한 프로세스 안에 여러 스레드가 동작할 수 있고 이를 멀티 스레딩(Multi-Sreading)이라고 합니다.

 

4. Context Switching

CPU가 하나의 프로세스에서 다른 프로세스로 전환하는 과정입니다.

이 과정에서 현재 실행 중인 프로세스의 상태를 저장하고, 새로 실행할 프로세스의 상태를 복원합니다.

 

5. 교착 상태(DeadLock)

둘 이상의 프로세스가 서로 자원을 기다리며 무한 대기하는 상황입니다.

 

- 발생 조건

1. 상호 배제(Mutual Exclusion)

2. 점유와 대기(Hold and Wait)

3. 비선점(No Preemption)

4. 순환 대기(Circular Wait)

 

- 해결 방법

1. 예방(Prevetion)

2. 회피(Avoidance)

3. 탐지 및 복구(Detection and Recovery)

 

6. 페이지 교체 알고리즘

가상 메모리 시스템에서 물리적 메모리가 부족할 때, 페이지 교체 알고리즘은 메모리에서 어떤 페이지를 제거하고 새로운 페이지를 로드할지를 결정하는 알고리즘입니다.

 

- FIFO(First-In-First-Out)

가장 먼저 들어온 페이지를 가장 먼저 교체합니다.

 

- LRU(Least Recently Used)

가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 교체합니다.

 

- Optimal

미래에 가장 오랫동안 사용되지 않을 페이지를 교체합니다.

 

- Clock

FIFO를 개선한 알고리즘으로 원형 큐를 사용하여 페이지를 교체합니다.

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참고 사이트

[운영체제] PCB와 Context Switching

 

Deadlock(교착 상태)의 개념과 발생 원인

 

[운영체제] 페이지 교체 알고리즘

 

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