Computer Science
[OS] 기아 상태와 식사하는 철학자 문제
교착 상태가 자원을 자유롭게 할당한 결과(자원 부족) 라면, 기아 상태는 작업이 결코 사용할 수 없는 자원을 계속 기다리는 결과(교착 상태)를 예방하려고 자원을 할당할 때 발생(기다림)하는 결과이다. 보편적인 기아 상태 정의 운영체제에서의 "기아 상태"는 프로세스 스케줄링에서 발생할 수 있는 현상을 말한다. 기아 상태는 CPU 스케줄링 알고리즘 중 하나인 "스케줄러 기아 현상"에 의해 발생한다. 스케줄러 기아 현상은 우선순위가 낮은 프로세스가 항상 우선순위가 높은 프로세스에게 밀려서 실행 기회를 얻지 못하는 상태를 의미한다. 일반적으로 운영체제는 다양한 프로세스를 관리하며, 우선순위를 부여하여 실행 순서를 결정한다. 그러나 스케줄러 기아 현상은 우선순위가 낮은 프로세스가 계속해서 우선순위가 높은 프로세스..
[OS] 교착 상태의 해결 방법
이 포스팅에서는 교착 상태 문제를 해결하는 세가지 방법에 대해 알아볼 것이다. 시스템이 교착상태가 발생하지 않도록 예방(prevention) 하는 방법 교착 상태의 발생 가능성을 배제하지 않고 이를 적절히 회피(avoidance)하는 방법 교착 상태를 허용하되 교착 상태를 탐지(detection)하여 다시 회복하는 방법 탐지 및 회복은 사용하기 어렵고 오버헤드가 증가하므로 간단하게 살펴볼 것이다. 1. 교착 상태 예방 기법 4 가지의 교착 상태 발생 조건 중 하나라도 발생하지 않도록 하여 교착 상태를 예방하는 것 (상호배제 문제는 고려해야 함) 전용 자원에서는 교착 상태가 발생하지 않으므로 프로세스가 원하는 자원을 배타적으로 사용하려는 것을 제외시켜야 함. 하벤더(Havender, 1968년)가 상호배제..
[OS] 교착 상태(deadlock) 개념과 발생 원인
교착 상태의 개념 교착 상태(deadlock) 결코 일어나지 않을 사건(event)을 기다리는 상태. 즉, 컴퓨터에서는 둘 이상의 프로세스가 다른 프로세스가 점유하고 있는 자원(비공유)을 기다릴 때를 의미한다. 프로세스 A는 스캐너 사용 권한을 요청하여 허용되었고, 프로세스 B는 CD 레코터를 요청하여 허용 프로세스 A가 CD 레코더를 요청하더라도 프로세스 B가 CD 레코더를 해제할 때까지 요청 거부 프로세스 B가 CD 레코더를 해제하지 않고 스캐너를 요청하면 두 프로세스는 서로 차단되어 영원히 기다림. 초기 일관 처리 시스템에서는 교착 상태가 발생하지 않았다. 사용자가 작업 제어 카드에 작업을 완료하는데 필요한 자원을 명시했고 일관 처리 시스템의 OS는 요청한 자원을 준비 큐로 이동시키기 전에 먼저 사..
[OS] 상호배제와 동기화
상호배제의 개념 상호배제(Mutual Exclusion)는 병행 프로세스에서 특정 공유 자원을 한 순간에 한 개의 프로세스만 사용할 수 있을 때, 프로세스 하나가 공유 데이터에 접근하는 동안 다른 프로세스가 해당 테이터에 접근할 수 없게 제어하는 기법이다. 프로세스 간 동기화 물론 읽기 연산은 공유 데이터에 동시에 접근해도 문제가 발생하지 않는다. 하지만 변수나 파일은 프로세스 별로 하나씩 차례로 읽거나 쓰도록 해야 한다. 이때 동기화는 공유자원을 동시에 사용하지 못하게 실행을 제어하는 기법이다. 두개 이상의 프로세스를 한 시점에서 동시에 처리할 수 없으므로 각 프로세스에 대한 처리 순서를 결정하는 것으로 상호배제의 한 형태이다. 동기화는 상호배제를 보장하지만, 교착 상태와 기아 상태가 발생할 수 있다...
[OS] 병행 프로세스
병행 프로세스의 개념 컴퓨터는 프로그램 작업을 수행하는 데 사용할 수 있는 여러 자원으로 구성된다. 프로세서 : 실제로 명령을 실행 메인 메모리 : 데이터를 저장 레지스터 : 프로세서의 임시 저장소 캐시(cache) : 프로세서가 자주 접근하는 프로세서 메모리 디스크 : 프로그램을 영구 저장 입출력 장치 : 키보드, 마우스, 프린터 등 네트워크 포트 이 중 메모리 같은 자원은 공유 영역으로써 모든 프로세스가 동시에 공유한다. 즉, 이 메모리 자원은 공유 영역으로서 병렬(parallel) 로 사용된다. 반면 입출력 장치 일부나 프로세서는 한 번에 프로세스 하나만 사용할 수 있는 공유 자원이다. 프로세서 하나는 한 번에 프로세스 하나만 실행할 수 있다. 하지만 OS가 프로세서를 빠르게 전환하여 프로세서 시간..
[OS] 프로세스 vs 스레드 총 정리
프로세스 & 스레드 개념 컴퓨터 운영체제에 대해 입문하게 되면 가장 먼저 배우게 될 개념이 프로세스와 스레드 일 것이다. 결론 부터 말하자면 이 둘을 정의는 다음과 같다. 프로세스(Process) 스레드(Thread) 운영체제로부터 자원을 할당받은 작업의 단위 프로세스가 할당받은 자원을 이용하는 실행의 단위 운영체제(OS)에 대한 기본 배경 지식이 없다면 위의 정의가 무슨 소리인지 이해가 잘 되지 않을 것이다. 그래도 위의 문장에는 나름 설명이 함축되어 잘 정리 되어 있는 셈이다. 일단 프로세스의 작업의 단위 라는 단어와 스레드의 실행 흐름의 단위 라는 단어를 기억해 두고 글을 읽어보자. 프로그램 과 프로세스 정적 프로그램 (Static Program) "프로세스"라는 단어는 낯설겠지만 우리는 "프로그램..
[OS] 스레드의 개념과 상태 변화 및 구현
스레드의 개념과 상태 변환 [OS] 프로세스 개념과 상태 변화 및 관리 프로세스(Process)란? 초기에 사용하던 컴퓨터는 프로그램을 한 번에 하나씩 실행했고, 실행 중인 프로그램이 컴퓨터 자원을 독점했다. 반면에 다중 프로그래밍 환경에서는 여러 프로그램을 메모 s-y-130.tistory.com 스레드의 개념 이전 포스팅에서 살펴본 프로세스는 두 가지 특성인 자원과 제어로 구분할 수 있다. 이 중 제어만 분리한 실행 단위를 스레드(thread)라고 하는데, 프로세스 하나는 스레드 한 개 이상으로 나눌 수 있다. 스레드들은 프로세스의 직접 실행 정보를 제외한 나머지 프로세스 관리 정보를 공유한다. 위 그림과 같이 프로그램 카운터(PC)와 스택 포인터(SP)등을 비롯한 스레드 '실행 환경 정보(문맥 정보..
[OS] 프로세스 개념과 상태 변화 및 관리
프로세스(Process)란? 초기에 사용하던 컴퓨터는 프로그램을 한 번에 하나씩 실행했고, 실행 중인 프로그램이 컴퓨터 자원을 독점했다. 반면에 다중 프로그래밍 환경에서는 여러 프로그램을 메모리에 적재하여 병행 실행할 수 있어 컴퓨터의 효율을 높일 수 있다. 병행 실행하는 프로그램들은 컴퓨터 자원을 공유하므로 이를 제어하는 방법이 필요한데, 이 과정에서 해당 포스팅의 주제인 프로세스(Process)가 등장한 것이다. IBM 운영체제에서는 프로세스를 작업(task)이라고 칭하기도 한다. 프로세스는 다음과 같이 다양하게 정의할 수 있다. 실행 중인 프로그램 비동기적 행위 실행중인 프로시저 실행 중인 프로시저의 제어 추적 운영체제에 들어 있는 프로세스 제어 블록 프로세서에 할당하여 실행할 수 있는 개체 디스패..
[OS] System Structure & Program Execution 2
동기식(Synchronous)과 비동기식(Asynchronous) 입･출력 용어가 생소할 수 있는데 단순화해서 설명하자면 동기식은 작업 A, B, C가 있으면 A가 끝나야 B를 실행할 수 있고 B가 끝나야 C를 수행할 수 있는 방식이고, 비동기식은 A를 요청만 하고 작업이 끝나기 전에 다른 작업을 또 요청할 수 있는 방식이다. 두 가지 방식 모두 인터럽트(Interrupt)로 입･출력이 끝났음을 알린다. 동기식 입출력 (Synchronous I/O) 동기식 입출력은 입출력 요청 후 입출력 작업이 완료된 후에야 제어가 사용자 프로그램에 넘어가는 것을 말한다. 예를 들어, 프로그램이 디스크에서 어떤 정보를 읽어 오라는 요청을 했을 때 디스크 입출력이 완료되기까지는 어느 정도의 시간이 소요될 것이다. 이때 2..