프로세스 - 2

1space 2025. 6. 13. 06:32

이화여자대학교 반효경 교수님의 운영체제 강의를 정리한 글입니다.

먼저, 스케줄러(scheduler)란?

운영체제는 CPU와 메모리 같은 자원을 누구에게 언제 얼마나 줄 것인지를 결정해야 합니다.
이 일을 맡는 것이 스케줄러입니다.
스케줄러는 크게 3종류가 있습니다:

장기 스케줄러 (long-term)	어떤 프로세스를 메모리에 올릴지 결정	프로세스가 처음 만들어질 때
중기 스케줄러 (mid-term)	메모리에서 어떤 프로세스를 잠시 내릴지 결정	메모리가 부족해질 때
단기 스케줄러 (short-term)	어떤 프로세스에게 CPU를 줄지 결정	매우 자주 (타이머 인터럽트 등)

프로세스 상태

(1) NEW → READY

사용자가 어떤 프로그램을 실행하면, 프로세스가 만들어집니다.
이 상태를 NEW 상태라고 합니다.
NEW 상태의 프로세스는 아직 메모리에 올라가지 않았기 때문에 CPU를 사용할 수 없습니다.
이 NEW 상태의 프로세스를 메모리에 "올려주는" 역할을 하는 것이 바로 장기 스케줄러입니다.

✔ 장기 스케줄러는 뭘 하느냐?

너무 많은 프로그램을 한꺼번에 메모리에 올리면 메모리 부족으로 컴퓨터가 느려지기 때문에,
장기 스케줄러는 "어떤 프로그램은 지금 올리고, 어떤 것은 나중에 올리자"라는 식으로 프로세스 수를 조절합니다.

(2) READY → RUNNING

메모리에 올라간 프로세스는 READY 상태가 됩니다. (CPU만 기다리는 중)
이 READY 상태의 프로세스들 중에서 하나를 골라 CPU를 줄 수 있도록 결정하는 것이 단기 스케줄러입니다.

✔ 단기 스케줄러는 뭘 하느냐?

CPU는 동시에 하나의 프로세스만 실행할 수 있으므로,
단기 스케줄러는 "누가 CPU를 쓸지"를 아주 자주 결정합니다.
보통 수 밀리초 단위로 타이머 인터럽트가 발생할 때마다 단기 스케줄러가 작동합니다.

(3) RUNNING → BLOCKED

프로세스가 파일을 읽거나 네트워크 응답을 기다릴 때처럼, CPU가 필요 없는 작업을 하면 BLOCKED 상태가 됩니다.
이때는 입출력이 끝날 때까지 기다리는 상태입니다.

여기까지가 일반적인 NEW → READY → RUNNING → BLOCKED 흐름입니다.

중기 스케줄러와 suspended 상태란?

❗ 문제 상황: 메모리가 부족하다면?

모든 프로그램을 메모리에 다 올리면 컴퓨터가 느려집니다.
이럴 때 운영체제는 일부 프로세스를 메모리에서 내립니다.
이때 사용하는 것이 바로 중기 스케줄러입니다.

중기 스케줄러의 역할

메모리를 너무 많이 차지하는 프로세스를 골라 잠시 메모리에서 쫓아냅니다.
쫓겨난 프로세스는 상태가 "SUSPENDED"로 바뀌고, 메모리 대신 디스크에 저장됩니다.
이렇게 되면 RAM이 확보되고, 다른 프로세스에게 자원을 줄 수 있습니다.

Suspended 상태란?

Suspended는 "멈춰진" 상태입니다. 중요한 특징은:

상태 CPU 사용 가능? 메모리 사용? 의미

BLOCKED	❌	사용함	입출력 대기 중이지만, 메모리에 있음
SUSPENDED	❌	❌	아예 메모리에서 내려가서 디스크로 감

✔️ 둘 다 CPU는 사용하지 않지만,
BLOCKED는 "계속 대기 중인 상태",
SUSPENDED는 "잠시 메모리에서 퇴출당한 상태"입니다.

suspended 상태에서 다시 돌아오는 과정

suspended → ready 로 돌아오는 경우

메모리가 부족해서 어떤 프로세스가 쫓겨났다고 했죠? (즉, 중기 스케줄러에 의해 suspended 상태로 바뀜)
나중에 메모리 여유가 생기면, 운영체제가 suspended 상태였던 프로세스를 다시 메모리에 올릴 수 있습니다.
이때, 프로세스의 상태는 다시 READY로 전환됩니다.

즉,
(메모리에 없던 suspended 상태) → (메모리에 다시 올라가서 ready 상태)
이렇게 전이되는 것이 중기 스케줄러의 전형적인 작동 방식입니다.

💡 suspended는 꼭 중기 스케줄러 때문만은 아니다?

맞습니다. 그림에도 나오듯이, suspended 상태는 "외부적인 이유"로 메모리에서 내려가는 상태인데,
중기 스케줄러가 주요 원인이긴 하지만, 전부는 아닙니다.

예를 들어,

사용자가 프로세스를 일시 정지할 수도 있고 (Ctrl + Z 같은 명령)
운영체제가 특정 상황에서 일부러 정지시킬 수도 있습니다.

그래서 suspended 상태는 다음과 같이 나뉩니다:

suspended 상태 의미

Ready Suspended	실행 준비는 되었지만, 메모리에 없어서 CPU를 못 받는 상태
Blocked Suspended	입출력도 기다리고 있지만, 메모리에 없어서 대기조차 못 하는 상태

전체 흐름 정리: 프로세스 상태 전이도

지금까지 배운 내용을 모두 하나의 흐름으로 정리하면 다음과 같습니다:

   +--------+     admitted     +--------+     dispatched     +---------+
   |  NEW   | ----------------> | READY  | -----------------> | RUNNING |
   +--------+                  +--------+                   +---------+
                                 |   ▲                          |
                                 |   |                          |
        swapped in               |   | timer/IO complete        |  IO/interrupt
    +----------------+           |   |                          |
    | Ready Suspended | <--------+   +--------------------------+
    +----------------+                                         |
                                                              \|/
                                                        +-------------+
                                                        |  BLOCKED    |
                                                        +-------------+
                                                              |
        swapped out       +------------------+               |
    +-----------------+<--| Blocked Suspended |<--------------+
    |                 |   +------------------+
    | (디스크에 저장됨) |
    +-----------------+

상태 설명:

NEW	새로 만들어진 프로세스. 아직 메모리에 안 올라감
READY	실행할 준비 완료. CPU만 기다림
RUNNING	CPU를 받고 실행 중
BLOCKED	IO 대기 중
SUSPENDED	외부 사유로 메모리에서 쫓겨나 디스크로 감
READY SUSPENDED	실행 준비는 되어 있지만 메모리에 없음
BLOCKED SUSPENDED	입출력도 대기하고, 메모리에도 없음

정리: 세 가지 스케줄러 요약표

구분	장기 스케줄러	중기 스케줄러	단기 스케줄러
하는 일	어떤 프로세스를 메모리에 올릴지 결정	메모리 부족 시 일부 프로세스를 디스크로 내림	어떤 프로세스가 CPU를 가질지 결정
작동 시점	프로세스 생성 직후 (NEW → READY)	메모리 부족 상황	아주 자주 (타이머 인터럽트 등)
관련 상태 변화	NEW → READY	READY → SUSPENDED, BLOCKED → BLOCKED_SUSPENDED	READY → RUNNING, RUNNING → READY

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