📑 프로세스의 상태

프로세스가 만들어져 시스템에 존재하는 동안 여러 사건에 의해 일련의 상태 변화를 거친다. 그리고 프로세스의 상태는 PCB에 기록된다. 프로세스의 상태는 운영체제마다 조금씩 차이가 있다.

*PCB

뒤에서 나올 내용이지만 간략하게 설명하자면, PCB는 특정 프로세스에 대한 중요한 정보를 저장하고 있는 운영체제의 자료구조를 말한다.

1. 생성 상태 (create)

프로세스가 이제 막 메모리에 적재되어 PCB를 할당 받은 상태를 말한다.
fork() 또는 exec() 함수를 통해 생성된다.
준비가 완료 됐다면 대기 상태로 이동한다.

- fork()

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

- exec()

exec()은 새롭게 프로세스를 생성하는 함수다.

2. 대기 상태 (ready)

자신의 차례가 아니기에 기다리는 상태를 말한다.
메모리 공간이 충분하면 메모리를 할당받고, 아니면 아닌 상태로 대기하고 있으며 CPU 스케줄러로부터 CPU 소유권이 넘어오기를 기다린다.

a. 대기 → 실행 (dispatch): CPU를 할당받으면 실행 상태로 바뀌고 실행된다.

b. 대기 → 대기 중단: 준비 상태였다가 메모리를 뺏긴 상태를 말한다.

3. 대기 중단 상태 (ready suspended)

메모리 부족으로 일시 중단된 상태다.

c. 대기 중단 → 대기: 다시 메모리를 받으면 대기 상태로 다시 돌아간다.

4. 실행 상태 (running)

CPU를 할당받아 실행 중인 상태를 의미한다.
CPU 소유권과 메모리를 할당받고 명령을 수행 중인 상태이며, 이를 CPU burst가 일어났다고도 표현한다.

d. 실행 → 대기(Timeout,Timer interrupt): CPU를 받아 실행하다가, 시간 할당량을 소진하여 뺏긴 상태이다.

e. 실행 → 중단
- 실행 상태의 프로세스가 입출력이 필요하게 되어 시스템 호출하고, 입출력 처리의 종료를 기다리는 상태이다.
- 이때, CPU는 바로 준비 상태의 프로세스 하나를 선택해 실행한다.

5. 중단 상태 (blocked)

어떤 이벤트가 발생한 이후 기다리며 프로세스가 차단된 상태다.
I/O 디바이스에 의한 인터럽트로 이런 현상이 많이 발생하기도 한다.

f. 중단 → 대기
- 입출력이 완료되어 CPU 할당을 기다리는 상태이다.
- 입출력 작업은 CPU에 비해 느리기에 이 경우 중단 상태로 접어드는 것이고, 입출력 작업이 끝나면 (= 입출력 완료 인터럽트를 받으면) 대기 상태로 전환된다.
g. 중단 → 일시 중단: 메모리의 여유 공간 확보를 위해, 중단 상태에서 메모리를 뺏겨 일시 중단 상태로 전환된다.

6. 일시 중단 상태 (blocked suspended)

대기 중단 상태와 유사하다.
중단된 상태에서 프로세스가 실행되려고 했지만, 메모리 부족으로 일시 중단된 상태이다.

h. 일시 중단 → 중단: 메모리가 확보되어 중단 상태로 전환된 경우이다.

j. 일시 중단 → 대기 중단: 입출력이나 기다리던 사건이 종료된 경우이다.

7. 종료 상태

메모리와 CPU 소유권을 모두 놓고 가는 상태, 즉 프로세스가 종료된 상태를 말한다.
PCB, 프로세스의 메모리 영역을 정리하는 상태이다.
종료는 자연스럽게 종료되는 것도 있지만 부모 프로세스가 자식 프로세스를 강제하는 비자발적 종료(abort)로 종료되는 상황도 있다.
자식 프로세스에 할당된 자원의 한계치를 넘어서거나, 부모 프로세스가 종료되거나, 사용자가 process.kill 등 여러 명령어로 프로세스를 종료할 때 발생한다.

Reference