운영체제

4.1 데드락 식사하는 철학자 문제(dining philosophers problem)는 데드락을 설명하는 유명한 예제이다. 여기서 설명하는 데드락의 원리는 다음과 같다. 왼쪽 포크가 비기를 기다렸다가 왼쪽 포크를 사용할 수 있는 상태가 되면 포크를 든다. 오른쪽 포크가 비기를 기다렸다가 오른쪽 포크를 사용할 수 있는 상태가 되면 포크를 든다. 식사를 한다. 포크를 테이블에 놓는다. 단계 1로 돌아간다. 데드락(deadlock) : 서로 자원(포크)이 비는 것을 기다리며 더 이상 처리가 진행되지 않는 상태 철학자 2명일 때 데드락 동시에 2명의 철학자가 왼쪽 포크를 들어 올린 뒤 오른쪽 포크를 계속 기다리게 되므로 더이상 처리가 진행 X 식사하는 철학자 문제는 스테이트 머신(state machine)에서..

3.5 조건 변수 어떤 조건을 만족하지 않는 동안에는 프로세스를 대기 상태로 두고 조건이 만족되면 대기 중인 프로세스를 실행하고 싶을 때가 있다. 예를 들면 교차로의 신호등을 떠올릴 수 있는데, 이와 같은 신호등을 동시성 프로그래밍 세계에서는 조건 변수라고 부르며, 조건 변수를 기반으로 프로세스의 대기를 수행한다. 다음 코드는 Pthreads를 이용한 조건 변수의 예다. Pthreads에서는 pthread_cond 계열 타입과 함수를 이용해 조건 변수를 구현한다. 이 코드에는 어떤 데이터를 생성하는 프로세스와 생성된 데이터를 소비하는 프로세스가 있으며, 데이터를 소비하는 프로세스는 데이터가 생성될 때까지 대기한다. #include #include #include #include pthread_mutex ..

이번에도 CS Fundementals 중 하나인 운영체제 관련 질문들에 대해 정리해 보려고 한다. 운영체제 컴파일러와 인터프리터의 차이가 무엇인가요? (N사 전화면접) 컴파일러와 인터프리터 모두 고레벨 언어를 기계어로 변환하는 역할을 수행하지만 차이점은 컴파일러의 경우 전체 코드를 보고 명령어를 수집하고 재구성하는 반면, 인터프리터는 소스코드의 각 행을 연속적으로 분석하며 실행한다. 인터프리터는 고레벨 언어를 중간 레벨 언어로 한 번 변환하고 이를 각 행마다 실행하기 때문에 일반적으로 컴파일러가 인터프리터보다 실행 시간이 빠른 경우가 많다. java의 경우 .java 파일을 .class 파일로 자바 컴파일러가 컴파일을 하고, .class 파일을 기계어로 인터프리터가 변환하는 것이다. 프로세스와 스레드의 ..

지난 포스팅에 이어서 메모리 관리에 대해서 이어서 설명해 보도록 한다. 페이지 테이블 관리 페이지 테이블 관리가 복잡한 이유는 시스템에 여러 개의 프로세스가 존재하고, 프로세스마다 페이지 테이블이 하나씩 있기 때문이다. 메모리 관리자는 특정 프로세스가 실행될 때 마다 해당 페이지 테이블을 참조하여 가상 주소를 물리 주소로 변환하는 작업을 반복한다. 페이지 테이블은 메모리 관리자가 자주 사용하는 자료 구조이므로 필요시 빨리 접근할 수 있어야 한다. 따라서 페이지 테이블은 물리 메모리 영역 중 운영체제 영역의 일부에 모아놓는다. 페이지 테이블의 수가 늘어나거나 페이지 테이블의 크기가 늘어나면 운영체제 영역이 그만큼 늘어나 사용자 영역이 줄어든다. 물리 메모리의 크기가 작을 때는 프로세스만 스왑 영역으로 옮겨..

이번 포스팅에서는 메모리 관리에 대해서 정리해 보고자 한다. 참고로 내용이 많으므로 두 번에 나누어서 정리한다. 컴퓨터가 널리 보급되면서, 범용 컴퓨터 시스템의 목적은 CPU의 활용률을 극대화 하는 것으로 나아갔다. 사용자들에게 빠른 응답을 제공하기 위해서 보다 많은 프로그램을 메모리에 올려서 실행(multi-programming) 시키게 되었고, 여러 프로그램을 동시에 실행시키기 위한 스케줄링 기법이 등장하게 되었다. 이와 같이 여러 프로그램이 동시에 메모리에 적재되어 실행되면서, 메모리를 공유할 필요가 생겼다. 컴퓨터의 메모리는 한정되었는데, 실행하는 프로그램이 많아지면 메모리 요구량이 증가했기 때문이다. 컴퓨터에서 작동하는 응용 프로그램은 프로그래밍 언어로 만들며, 보통은 컴파일러를 사용하여 작성된..

지난번 포스팅 동기화 Part1에 이어서 데드락과 동기화의 고전적 문제들에 대해서 정리를 해 보려고 한다. 데드락(교착상태, Deadlock) 데드락은 2개 이상의 프로세스가 다른 프로세스의 작업이 끝나기만을 기다리며 작업을 더이상 수행하지 않는 상태를 의미한다. 교착상태가 발생하는 조건은 여러가지가 있는데 아래와 같다. 상호 배제(mutual exclusion): 한 프로세스가 사용하는 자원은 다른 프로세스와 공유할 수 없는 배타적인 자원이어야 한다. 배타적인 자원은 임계구역으로 보호되기 때문에 다른 프로세스가 동시에 사용할 수 없다. 따라서 배타적인 자원을 사용하면 교착 상태가 발생한다. 비선점(non-preemption): 한 프로세스가 사용 중인 자원은 중간에 다른 프로세스가 빼앗을 수 없는 비선..

오늘은 동기화를 공부한 내용에 대해서 정리 해 보려고 한다. 프로세스 간 통신 프로세스는 시스템 내에서 독립적으로 실행 되기도 하고, 데이터를 주고받으며 협업하기도 한다. 프로세스가 다른 프로세스와 데이터를 주고받는 프로세스간 통신(IPC)에는 같은 컴퓨터 내에 있는 프로세스 뿐만 아니라 네트워크로 연결된 다른 컴퓨터에 있는 프로세스와의 통신도 포함된다. 프로세스간 통신에는 크게 세 가지가 있다. 프로세스 내부 데이터 통신 하나의 프로세스 내에 2개 이상의 스레드가 존재하는 경우의 통신이다. 프로세스 내부의 스레드는 전역 변수나 파일을 이용하여 데이터를 주고받는다. 전역 변수를 이용한 통신 : 전역 변수를 이용한 통신은 공동으로 관리하는 메모리를 사용하여 데이터를 주고 받는 것이다. 데이터를 보내는 쪽에..

이번에는 쓰레드에 대해서 공부한 내용을 정리해 보려고 한다. 지난 포스팅에서 프로세스에 대해서 정리를 한 적이 있었다. 프로세스는 스케줄링의 단위로서 실행 단위(Execution unit)이다. 또한 소유하고 있는 자원에 대한 보호(Protection domain) 개념을 가지고 있기도 하다. 지금까지는 하나의 실행 흐름을 가지고 실행중인 프로그램에 대해서만 다루었기 때문에 프로세스만 가지고 설명이 가능했다. 하지만 프로세스의 처리 속도가 점점 빨라져야 할 필요성에 맞추어, 하나의 프로세스가 수행해야 할 여러 작업들을 나누어 수행할 수 있는 설계가 필요해졌고, 이에 생겨난 개념이 쓰레드(Thread)이다. 쓰레드는 프로세스 내의 실행 흐름이다. 이 역시 실행 단위(Execution unit)으로 볼 수 ..