프로세스와 스레드 - 프로세스1

[jcrescent61]

프로세스

프로세스는 컴퓨터에서 실행되고 있는 프로그램을 말하며 CPU 스케줄링의 대상이 되는 작업(task)라는 용어와 거의 같은 의미로 쓰인다.
프로그램이 메모리에 올라가면 프로세스가 되는 인스턴스화가 일어나고 이후 운영체제의 CPU 스케줄러에 따라 CPU가 프로세스를 실행한다.

프로세스와 컴파일 과정

프로세스는 프로그램으로부터 인스턴스화된 것을 말한다. 예를 들어 프로그램은 구글 크롬과 같은 실행 파일이며, 이를 두 번 클릭하면 구글 크롬 프로세스가 시작되는 것이다.
프로그램은 컴파일러가 컴파일 과정을 거쳐 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어로 번역되어 실행된 수 있는 파일이 되는 것을 의미하며 '컴파일 과정'이란 다음과 같다. 여기서 말하는 프로그램이란 C 언어 기반의 프로그램을 의미하며, 별도의 컴파일 과정 없이 한 번에 한 줄씩 읽어들여서 실행하는 프로그램인 인터프리터 언어(파이썬 등)로 된 프로그램과는 다르다.

전처리

소스 코드의 주석을 제거하고 #include 등 헤더 파일을 병합하여 매크로를 치환한다.

컴파일러

오류 처리, 코드 최적화 작업을 하며 어셈블리어로 변환한다.

어셈블러

어셈블리어는 목적 코드로 변환된다. 이때 확장자는 운영체제마다 다른데 리눅스에서는 .o이다. 예를 들어 엘렌.c 라는 파일을 만들었을 때 엘렌.o 파일이 만들어지게 된다.

목적 코드는 프로그램이나 함수의 결과로 생성되는 중간 단계의 코드로, 보통 고급 프로그래밍 언어로 작성된 소스 코드를 컴파일하면 생성됩니다. 이는 기계어 코드와는 달리 특정 기계 아키텍처에 종속되지 않으며, 특정 플랫폼이나 운영 체제에서 실행되기 전에 기계 코드로 변환되기 위한 중간 단계에 있습니다.
목적 코드는 컴파일러가 소스 코드를 처리하여 만드는 일종의 중간 산출물이며, 이 파일은 보통 .obj 또는 .o 확장자를 가집니다. 이후 링커가 여러 목적 코드를 결합하여 실행 가능한 프로그램을 만듭니다.

링커

프로그램 내에 있는 라이브러리 함수 또는 다른 파일들과 목적 코드를 결합하여 실행 파일을 만든다. 실행 파일의 확장자는 .exe 또는 .out 이라는 확장자를 갖는다.

정적 라이브러리와 동적 라이브러리
라이브러리는 정적 라이브러리와 동적 라이브러리로 나뉜다.
정적 라이브러리는 프로그램 빌드 시 라이브러리가 제공하는 모든 코드를 실행 파일에 넣는 방식이며, 시스템 환경 등 외부 의존도가 낮고 코드 중복 등 메모리 효율성이 떨어지는 단점이 있다.
동적 라이브러리는 프로그램 실행 시 필요할 때만 DLL이라는 함수 정보를 통해 참조하는 방식이며, 메모리 효율성에서의 장점과 외부 의존도가 높아진다는 단점이 있다.

DLL
DLL(Dynamic Link Library) 함수 정보는 DLL 파일에 포함된 함수와 관련된 세부 사항을 말합니다. DLL은 동적 링크 라이브러리로, 실행 파일(EXE)과 별도로 저장된 코드와 데이터를 다른 프로그램들이 사용할 수 있게 해주는 파일입니다. 여러 프로그램이 공통으로 사용하는 함수들을 하나의 DLL 파일로 모아서 관리하면, 코드의 재사용성과 메모리 효율성을 높일 수 있습니다.

프로세스의 상태

프로세스의 상태는 여러 가지 상태 값을 갖는다.

생성 상태

생성 상태는 프로세스가 생성된 상태를 의미하며 fork() 또는 exec() 함수를 통해 생성한다. 이때 PCB가 할당된다.

fork()
fork()는 부모 프로세스의 주소 공간을 그대로 복사하며, 새로운 자식 프로세스를 생성하는 함수이다.주소 공간만 복사할 뿐이지 부모 프로세스의 비동기 작업 등을 상속하지는 않는다.

exec
exec()은 새롭게 프로세스를 생성하는 함수이다.

대기 상태

대기 상태는 메모리 공간이 충분하면 메모리를 할당받고 아니면 아닌 상태로 대기 하고 있으며 CPU 스케줄러로부터 CPU 소유권이 넘어오기를 기다리는 상태이다.

대기 중단 상태

대기 중단 상태는 메모리 부족으로 일시 중단된 상태이다.

실행 상태

실행 상태는 CPU 소유권과 메모리를 할당받고 인스트럭션을 수행 중인 상태를 의미한다. 이를 CPU burst가 일어났다고도 표현한다.

인스트럭션(Instruction)은 컴퓨터가 수행할 수 있는 가장 기본적인 명령을 말합니다. 인스트럭션은 CPU(중앙처리장치)가 이해할 수 있는 기계어로 작성되며, 컴퓨터가 프로그램을 실행하는 과정에서 수행해야 할 작업을 지시하는 역할을 합니다.

중단 상태

중단 상태는 어떤 이벤트가 발생한 이후 기다리며 프로세스가 차단된 상태이다. I/O 디바이스에 의한 인터럽트로 이런 현상이 많이 발생하기도 한다. 예를 들어 프린트 인쇄 버튼을 눌렀을 때 프로세스가 잠깐 멈춘 듯 할때가 있다면 바로 그 상태이다.

일시 중단 상태

일시 중단 상태는 대기 중단과 유사하다. 중단된 상태에서 프로세스가 실행되려고 했지만 메모리 부족으로 일시 중단된 상태이다.

종료 상태

종료 상태는 메모리와 CPU 소유권을 모두 놓고 가는 상태를 말한다. 종류는 자연스럽게 종료되는 것도 있지만 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제시키는 비자발적 종료로 종료되는 것도 있다. 자식 프로세스에 할당된 자원의 한계치를 넘어서거나 부모 프로세스가 종료되거나 사용자가 process.kill 등 여러 명령어로 프로세스를 종료할 때 발생한다.