<div id="readability-page-1" class="page"><div><h2 id="프로세스-관리">프로세스 관리</h2>
구동중인 프로세스가 여러 개일 때, CPU 스케줄링을 통해 프로세스를 관리하는 것을 의미한다. 당연하게도, CPU 들은 각 프로세스들에 대해서 구분할 수 있어야 지지고 볶고 관리가 가능하다. 따라서 각기다른 프로세스들의 본연의 특징을 갖고 있는 <code>Process Metadata</code> 라는 정보를 활용한다.
<h3 id="프로세스-메타데이터가-담고있는-정보">프로세스 메타데이터가 담고있는 정보</h3>
<ul>
<li>프로세스 고유 ID (PID)</li>
<li>프로세스 상태</li>
<li>프로세스 우선순위</li>
<li>Program Counter (PC)</li>
<li>CPU 레지스터</li>
<li>Owner</li>
<li>Memory Limit</li>
<li>기타 등등</li>
</ul>
메타데이터는 프로세스가 생성될 떄마다 <code>PCB (Process Control Block)</code> 이라는 곳에 저장된다.
<blockquote>
<h4 id="-간단히-짚고-넘어가기">💡 간단히 짚고 넘어가기</h4>
Program Counter (PC) 레지스터 값은 해당 프로세스가 다음으로 수행할 명령의 정보를 담고 있다.
</blockquote>
 
<h2 id="pcb-process-control-block">PCB (Process Control Block)</h2>
<img src="https://media.vlpt.us/images/haero_kim/post/8985c46a-6544-4f0e-a625-1cc691623163/img%20(7).png">
위에서 설명한 것처럼 프로세스들의 메타데이터를 저장하는 곳이며, 한 PCB 안에는 한 프로세스의 정보가 담기게 되는 구조이다. 프로그램이 실행되어 메모리에 적재됐을 때 프로세스가 생겨나고, 프로세스 주소 공간에 코드&amp;데이터&amp;스택 공간이 생성된다. 이후 해당 프로세스의 메타데이터들이 PCB 에 저장된다.
<img src="https://media.vlpt.us/images/haero_kim/post/dd3d9ba6-bb62-4ade-bce7-341a2e1a3751/25673A5058F211C224.png">
CPU 에서는 프로세스의 상태에 따라 프로세스 교체작업이 이루어지게 된다. 만약 어떤 프로세스로부터 인터럽트가 발생해서, 현재 프로세스가 잠시 대기 상태가 되고 인터럽트가 발생된 프로세스를 실행 상태로 바꿔치기 할 때, 대기 중인 프로세스의 정보를 잃어버리게 되면 프로그램을 처음부터 다시 시작해야 한다. 이렇게 되면 사용자 입장에선 당혹스러울 것이다.
따라서, 대기하다가 다시 실행할 때 대기 상태로 바뀌기 직전의 실행 정보를 고스란히 저장해둔다면 다시 실행 상태로 돌아왔을 때 아무 일도 없었단 듯이 흘러갈 수 있을 것이다. 이 동작을 위해 PCB 가 필요한 것이다.
<blockquote>
<h4 id="♂️-정리하자면-프로세스-a-에서-b-로-교체될-때-아래와-같은-과정이-일어나게-된다">💁🏻‍♂️ 정리하자면, 프로세스 A 에서 B 로 교체될 때 아래와 같은 과정이 일어나게 된다.</h4>
<ol>
<li>B 에서 인터럽트 발생</li>
<li>A 의 현재 실행 정보를 PCB 에 저장</li>
<li>A 를 대기 상태로 돌리고 B 를 실행 상태로 전환</li>
<li>B 의 PCB 정보를 기반으로 실행 재개</li>
<li>B 가 원하는 동작을 모두 수행함</li>
<li>B 의 현재 실행 정보를 PCB 에 저장</li>
<li>B 를 대기 상태로 돌리고 A 를 실행 상태로 전환</li>
<li>A 의 PCB 정보를 기반으로 실행 재개</li>
</ol>
</blockquote>
 
<h3 id="pcb-의-관리-방식">PCB 의 관리 방식</h3>
한 프로세스에 한 PCB가 생성된다. 따라서 PCB 는 프로세스가 생성될 때마다 하나씩 늘어나게 되는데, 이 때 PCB 들을 관리하는 자료구조는 바로 Linked List 형태이다. PCB List Head 에 PCB 들이 생성될 때마다 하나씩 이어붙게 된다. 주소값으로 연결되는 형태이기 때문에 새로운 녀석이 들어오거나, 기존의 녀석이 나갈 때 뛰어난 효율을 보이게 된다. (삽입 삭제에 용이한 Linked List 의 특성 활용)
<blockquote>
당연한 이야기지만, 프로세스가 종료된다면 PCB 도 제거된다!
</blockquote>
 
<h2 id="context-switching">Context Switching</h2>
위에서 프로세스를 갈아끼우는 사례를 예로 들었는데, 이 프로세스를 갈아끼우는 행위 자체를 <code>Context Switching</code> 이라고 한다. 원래 실행중이던 프로세스의 상태를 PCB 에 보관하고, 새로 들어오는 프로세스의 PCB 정보를 바탕으로 레지스터에 값을 적재하는 과정을 일컫는 말이다.
보통 인터럽트 발생, 혹은 현재 프로세스의 선점 허용 기간을 모두 소모한 상황, 입출력을 위해 대기하는 경우에 Context Switching 이 발생하게 된다. 
<img src="https://media.vlpt.us/images/haero_kim/post/bbc56488-d299-4c5d-9f1c-c9808b6f016b/%E1%84%89%E1%85%B3%E1%84%8F%E1%85%B3%E1%84%85%E1%85%B5%E1%86%AB%E1%84%89%E1%85%A3%E1%86%BA%202020-08-03%20%E1%84%8B%E1%85%A9%E1%84%92%E1%85%AE%205.06.12.png">
사실 Context Switching 을 하는 동안에는 CPU 가 아무것도 하지 못하게 된다. 따라서, 만일 쓰레드 및 프로세스의 개수가 엄청 많아져 Context Switching 이 빈번히 일어나게 된다면, 오버헤드가 잦아져 성능이 악화될 가능성도 있다. 이를 Context Switching Overhead 라고 한다.</div></div>

해로, HAERO, 海路

프로세스 관리
구동중인 프로세스가 여러 개일 때, CPU 스케줄링을 통해 프로세스를 관리하는 것을 의미한다. 당연하게도, CPU 들은 각 프로세스들에 대해서 구분할 수 있어야 지지고 볶고 관리가 가능하다. 따라서 각기다른 프로세스들의 본연의 특징을 갖고 있는  Process Metadata 라는 정보를 활용한다.
프로세스 메타데이터가 담고있는 정보
프로세스 고유 ID (PID)
프로세스 상태
프로세스 우선순위
Program Counter (PC)
CPU 레지스터
Owner
Memory Limit
기타 등등
메타데이터는 프로세스가 생성될 떄마다 PCB (Process Control Block) 이라는 곳에 저장된다.
💡 간단히 짚고 넘어가기
Program Counter (PC) 레지스터 값은 해당 프로세스가 다음으로 수행할 명령의 정보를 담고 있다.
PCB (Process Control Block)
위에서 설명한 것처럼 프로세스들의 메타데이터를 저장하는 곳이며, 한 PCB 안에는 한 프로세스의 정보가 담기게 되는 구조이다. 프로그램이 실행되어 메모리에 적재됐을 때 프로세스가 생겨나고, 프로세스 주소 공간에 코드&데이터&스택 공간이 생성된다. 이후 해당 프로세스의 메타데이터들이 PCB 에 저장된다.
CPU 에서는 프로세스의 상태에 따라 프로세스 교체작업이 이루어지게 된다. 만약 어떤 프로세스로부터 인터럽트가 발생해서, 현재 프로세스가 잠시 대기 상태가 되고 인터럽트가 발생된 프로세스를 실행 상태로 바꿔치기 할 때, 대기 중인 프로세스의 정보를 잃어버리게 되면 프로그램을 처음부터 다시 시작해야 한다. 이렇게 되면 사용자 입장에선 당혹스러울 것이다.
따라서, 대기하다가 다시 실행할 때 대기 상태로 바뀌기 직전의 실행 정보를 고스란히 저장해둔다면 다시 실행 상태로 돌아왔을 때 아무 일도 없었단 듯이 흘러갈 수 있을 것이다. 이 동작을 위해 PCB 가 필요한 것이다.
💁🏻‍♂️ 정리하자면, 프로세스 A 에서 B 로 교체될 때 아래와 같은 과정이 일어나게 된다.
B 에서 인터럽트 발생
A 의 현재 실행 정보를 PCB 에 저장
A 를 대기 상태로 돌리고 B 를 실행 상태로 전환
B 의 PCB 정보를 기반으로 실행 재개
B 가 원하는 동작을 모두 수행함
B 의 현재 실행 정보를 PCB 에 저장
B 를 대기 상태로 돌리고 A 를 실행 상태로 전환
A 의 PCB 정보를 기반으로 실행 재개
PCB 의 관리 방식
한 프로세스에 한 PCB가 생성된다. 따라서 PCB 는 프로세스가 생성될 때마다 하나씩 늘어나게 되는데, 이 때 PCB 들을 관리하는 자료구조는 바로 Linked List 형태이다. PCB List Head 에 PCB 들이 생성될 때마다 하나씩 이어붙게 된다. 주소값으로 연결되는 형태이기 때문에 새로운 녀석이 들어오거나, 기존의 녀석이 나갈 때 뛰어난 효율을 보이게 된다. (삽입 삭제에 용이한 Linked List 의 특성 활용)
당연한 이야기지만, 프로세스가 종료된다면 PCB 도 제거된다!
Context Switching
위에서 프로세스를 갈아끼우는 사례를 예로 들었는데, 이 프로세스를 갈아끼우는 행위 자체를 Context Switching 이라고 한다. 원래 실행중이던 프로세스의 상태를 PCB 에 보관하고, 새로 들어오는 프로세스의 PCB 정보를 바탕으로 레지스터에 값을 적재하는 과정을 일컫는 말이다.
보통 인터럽트 발생, 혹은 현재 프로세스의 선점 허용 기간을 모두 소모한 상황, 입출력을 위해 대기하는 경우에 Context Switching 이 발생하게 된다. 
사실 Context Switching 을 하는 동안에는 CPU 가 아무것도 하지 못하게 된다. 따라서, 만일 쓰레드 및 프로세스의 개수가 엄청 많아져 Context Switching 이 빈번히 일어나게 된다면, 오버헤드가 잦아져 성능이 악화될 가능성도 있다. 이를 Context Switching Overhead 라고 한다.

PCB 와 Context Switching 알아보기

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