[CS : Operating System] PCB & Context Switching

PCB & Context Switching

💡프로세스 관리
구동중인 프로세스가 여러 개일 때, CPU 스케줄링을 통해 프로세스를 관리하는 것
→ 각기 다른 프로세스를 구분하기 위해 각 프로세스의 특징을 가진 Process Metadata 활용

💡메타데이터 구성 정보
1️⃣ 프로세스 고유 ID(PID)
2️⃣ 프로세스 상태
3️⃣ 프로세스 우선 순위
4️⃣ Program Counter(PC)
5️⃣ CPU 레지스터
6️⃣ Owner
7️⃣ Memory Limit …

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📌 PCB(Process Control Block)

 

Storage - process 내부 메모리 공간

 

✅ 프로세스들의 메타데이터를 저장하는 곳

✅ 1개의 PCB = 1개의 프로세스 정보

✅ 프로그램 실행(메모리 적재)

      → 프로세스 생성 & 프로세스 주소 공간에 코드, 데이터, 스택 공간 생성

      → 해당 프로세스의 메타데이터 PCB에 저장

✅ Linked List 형태

     • 주소값으로 연결된 형태(삽입 & 삭제 용이)

     • PCB List Head에  PCB들이 생성될 때마다 이어붙음. 

 

 

🤔 어떤 프로세스로부터 인터럽트 발생, 현재 프로세스가 잠시 대기 상태가 되고 인터럽트가 발생된 프로세스를 실행 상태로 바꿀 때, 대기 중인 프로세스의 정보는?
➡️ 대기 상태로 바뀌기 직전의 실행 정보를 고스란히 저장해두어 다시 실행 상태로 돌아왔을 때 직전의 실행 정보에 이어서 프로세스 실행 하기 위해 PCB 필요

💡 프로세스 A → B 교체 과정
1️⃣ B 에서 인터럽트 발생
2️⃣ A 의 현재 실행 정보를 PCB 에 저장
3️⃣ A 를 대기 상태로 돌리고 B 를 실행 상태로 전환
4️⃣ B 의 PCB 정보를 기반으로 실행 재개
5️⃣ B 가 원하는 동작을 모두 수행함
6️⃣ B 의 현재 실행 정보를 PCB 에 저장
7️⃣ B 를 대기 상태로 돌리고 A 를 실행 상태로 전환
8️⃣ A 의 PCB 정보를 기반으로 실행 재개

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📌 Context Switching

실행중인 프로세스의 상태를 PCB 에 보관하고, 새로 들어오는 프로세스의 PCB 정보를 바탕으로 레지스터에 값을 적재하는 과정

✅ 인터럽트 발생, 현재 프로세스의 선점 허용 기간을 모두 소모한 상황, 입출력을 위해 대기하는 경우에 발생

⛔ Context Switching 하는 동안 CPU 다른 작업 실행 불가
    → 쓰레드 및 프로세스의 개수가 많아져 Context Switching이 빈번하게 일어나면 성능 악화
        = Context Switching Overhead

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📌 참고 블로그

https://velog.io/@haero_kim/PCB-%EC%99%80-Context-Switching-%EC%95%8C%EC%95%84%EB%B3%B4%EA%B8%B0

PCB 와 Context Switching 알아보기