[운영체제] 프로세스의 종료

 

 

Process Termination

 

프로세스가 종료되는 경우는 다음과 같다.

 

• 프로세스가 _exit()_ System Call을 불렀을 때이다.
• 다루지 못하는 시그널을 받았을 경우이다.
• 회복하지 못하는 CPU 예외가 발생한 경우이다.
• 부모 프로세스가 자식 프로세스를 _kill_하는 경우이다.

 

 exit()을 통해 프로세스를 종료한다면 모든 자원을 회수하지만, PCB는 남겨둔다. 즉, main memory 상에 있는 자원들은 전부 회수하지만, 커널이 있는 메모리 상의 PCB는 그대로 둔다. 그 이유는 PCB 내의 State는 Zombie상태로 유지해야 할 뿐만이 아니라 PCB 내의 Accounting Information을 가져야 하기 때문이다.

 

 

만약 부모가 자식 프로세스를 _kill()_하고 싶다면 부모 프로세스에게 _death-of-child_ 시그널을 보낸다. 시그널을 보낸 OS는 이 자식 프로세스를 terminated state로 변하게 한다. 그 후, zombie상태의 PCB 마저 회수되는 것은 부모 프로세스가 _wait()_ System Call을 호출할 때이다.

 

 

하지만, 이러한 흐름일 때 한 가지 문제를 생각해 볼 수 있다. 만약, 자식 프로세스의 자식 프로세스가 살아있는 상태에서 자식 프로세스가 termination 되면 어떻게 될까? 자식이 termination 됨으로 인해 그 자식인 손자 프로세스는 자신의 부모 프로세스가 동작하지 않으므로 고아 상태가 돼버린다.

 

 

이러한 문제를 해결하기 위해 아래 그림과 같이 손자 프로세스를 한 단계 승격시켜 연결하는 방법을 사용할 수 있다.

 

 

 

손자 프로세스는 커널에 의해 _init process PCB_로 연결되며, state는 _zombie_상태를 가진다. 그리고 주기적으로 init process에 의하여 _zombie_상태에 있는 PCB를 점검하여 해당 PCB 자원을 회수할 수 있다.

 

 

 

 

Inter-Process Communicatoin(IPC)

 

실제로 하나의 소프트웨어가 하나의 프로세스로 돌아가는 경우보단, 여러 개의 프로세스가 협업하여 동작하는 경우가 많다. 이를 위해서 프로세스 간의 통신이 필요한데 이것을 도와주는 기술이 Inter-Process Communication이다.

 

 

IPC를 위해 사용되는 기술은 크게 두 가지이다. 첫 번째는 Message Passing이고, 두 번째는 Shared Memory이다.

 

 

 

 

우선 Message Passing 방식은 메시지 큐를 만들어야 한다.

 

int msqqid;

/* 메세지 큐 생성 */
msgqid = msgget(key, IPC_CREAT);

pid_parent = getpid();
pid_child = fork();

/* 부모 프로세스인 경우 */
if (pid_child != 0) {
    struct message sndmsg;
    /* 부모 프로세스가 메세지 큐에 메세지를 보냄*/
    send(msgqid, &msg);
}

 

즉, 커널에 있는 메세지 큐에 프로세스 간의 메시지를 차곡차곡 쌓아두는 형식이다. 그리고 _receive_ 시스템 콜을 통해 해당 메시지를 수신하는 것이다.

 

 

이러한 방식은 개념적으로 굉장히 간단하나, 프로그램이 동작할 때 Shared Memory보다 시간이 걸린다. Kernel Mode로 Mode Change를 하면 실제로 메시지 큐만 처리하는 것이 아니기 때문이다.

 

 

Shared Memory는 말 그대로 같이 사용하는 메모리 공간을 만드는 것이다. 위 그림 예시에서도 나오듯이 프로세스 A가 프로세스 B를 fork()하여도 Shared Memory는 유저 영역에 있는 데이터 영역이기 때문에 커널에 들어갈 필요 없이 그대로 사용할 수 있다.

 

 

이때, _Context Switch_가 일어나지 않냐고 생각이 들 수 있으나, 이는 프로세스간의 변경 뿐이지 변수를 읽고 쓰는데는 여전히 커널이 개입하지 못한다.

 

 

하지만, 이 방법의 단점은 A와 B 사이에서 동시성 문제가 발생할 수 있다. A에서 Shared Memory를 수정하면 B에서 읽어야 하는 상황이 발생하면 예상치 못한 값을 B가 받을 수 있다. 따라서 별도로 A가 수정하는 동안 Shared Memory에 접근하지 못하도록 해야 한다. 또한 이러한 과정을 구현하는 코드는 복잡하기도 하다.

 

 

 

 

 

IPC의 장점

 

 

• 정보의 공유
• 실행 속도 향상
• 신뢰성/고가용성 확보

 

 

하지만, 프로세스 간의 협력에 있어 동기화 메커니즘(Synchronization mechanism)이 필요하다.

 

Signal이란 한 프로세스가 다른 프로세스에게 이벤트가 일어났음을 알리는 방법이다. 여기에는 사전에 정의된 SIGNAL도 있고, 사용자 정의 SIGNAL도 있다. 여기서 헷갈리면 안 되는 것은 운영체제를 통해서 보내야 하는 것이다. 한 프로세스에게 직접적으로 다른 프로세스로 SIGNAL을 날릴 능력은 없다.


시그널을 받으면 다음 4가지 동작 중 하나가 발생한다.


프로세스가 terminated 된다. 프로세스가 stopped 된다. 시그널이 무시된다. 유저가 정의한 SIGNAL에 대한 함수를 실행한다.

 

 

 

 

용어 정리

 

• Signal
  • 한 프로세스가 다른 프로세스에게 이벤트가 일어났음을 알리는 방법이다.
  • 단, 운영체제를 통하여 알린다.
• Interrupt
  • 하드웨어 장치들이 발생한 이벤트를 운영체제에게 알리는 방법이다.
• System Call
  • 프로세스가 운영체제에게 어떠한 이벤트가 일어났음을 알리는 방법이다.