[OS] 프로세스 (Process)

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[OS] 프로세스 (Process)

DH_0518 2024. 7. 9. 22:08

프로세스(Process)

프로세스란 "실행"중인 프로그램 또는 작업으로, 관리의 단위를 의미한다. 즉 PC에 설치된 프로그램이 실행중이라면 그것이 곧 프로세스다. 프로세스에서의 연산은 CPU와 RAM을 사용하여 이루어진다. 프로세스의 구조, PCB, 동작과정을 통해 더 자세히 알아보자

프로세스의 구조

프로세스는 크게 stack, heap, data, code 영역으로 구성되어 있다.

stack
- 임시 데이터가 저장되는 영역으로, 함수 및 지역변수 등이 선언되면 stack 영역에 저장된다
- 함수 호출 시 생성되며, 함수가 끝나면 반환된다
- 프로세스가 메모리에 로드될 때 stack 사이즈가 고정되므로, 동적으로 사이즈를 변경할 수 없다
- 명령 실행 시 자동으로 증가/감소 하기 때문에, 보통 메모리의 마지막 번지를 지정한다
heap
- 코드에서 동적으로 만들어지는 데이터가 저장되는 영역으로, 유저가 직접 공간을 할당/해제하는 메모리 공간이다
- 실제로는 stack 영역과 같은 공간을 공유하며 주소가 할당되는 방식이 다르다
- heap이 메모리의 낮은 주소부터 할당되고(FIFO 방식), stack이 높은 주소부터 할당된다(LIFO 방식)
- stack과 heap이 상대 공간을 침범하는 일이 발생할 수 있는데, 이를 각각 stack overflow와 heap overflow라고 한다
data
- 전역 변수나 초기화된 데이터가 저장되는 영역으로, 전역변수, 정적변수, 배열, 구조체 등이 저장된다
- 프로그램 실행 시 생성되며, 프로그램이 종료될 때 반환된다
- BSS영역과 Data(GVAR) 영역으로 나누어진다
- 초기화되지 않은 데이터는 BSS 영역에, 초기화된 데이터는 GVAR 영역에 저장된다
code(text)
- 기계어로 컴파일된 소스 코드가 저장되는 영역으로, 실행 명령을 포함하는 코드들이 들어간다
- 읽기 전용 영역이기에 프로세스가 함부로 변경할 수 없고, 변경 시 오류를 발생시킨다

Heap은 위에서부터 쌓이고(FIFO), 스택은 밑에서부터 쌓인다(LIFO)

PCB(Process Control Block)

프로세스가 원활하게 동작하기 위해 다양한 정보가 필요한데, 이런 정보(Meta data)를 가지고 있는 데이터베이스를 PCB라고 한다.

Process의 모든 정보를 가지고 있는 데이터베이스이다
OS에서 Process는 PCB로 나타내어진다
각 프로세스가 생성될 때마다 고유의 PCB가 생성되고, 프로세스가 완료되면 PCB는 제거된다
PCB가 가지고 있는 정보
- PID: 32bit 양의 정수로 이루어진 고유한 값
- 메모리 관련 정보: stack, heap, code, text(기계어), static(read-only, read-write)