ContextSwitching이란?

정확히 알기 위해서 따로 포스팅으로 정리했다.

Context Switching 이란?

• CPU가 하나의 프로세스가 실행중인 상태에서 현재 프로세스의 상태값을 저장하고, 다른 프로세스의 상태값을 읽어 들이는 행위

왜 Context Switching을 사용하는가?

• 만약 어떤 일을 처리할 때, 하나의 일이 모두 끝날때까지 기다리는건 비효율적인 일입니다.
• Context Switching을 사용하지 않으면, 하나의 프로세스가 끝날때까지는 다른 프로세스를 실행할 수 없습니다.
• CPU가 CS을 통해서 여러개의 프로세스를 돌아가면서 실행하기 때문에, 사용자 입장에서는 동시에 처리하는 것과 같은 효과를 누릴 수 있습니다.

Context Switching의 작동원리

• Context Switching은 다음과 같은 상황에서 일어납니다.
  • 입출력을 요청할 때 ( I/O 요청 )
  • CPU의 사용시간이 만료됐을 경우
  • 부모프로세스를 통해 자식 프로세스를 생성할 때 ( FORK 함수 이용 )
  • 인터럽트가 처리될때까지 기다릴때

• 해당 OS 스케쥴러의 우선 순위 알고리즘을 통해서 순서가 정해진대로 CS가 발생합니다( OS마다 다를수 있다는 얘기 )

• Context Switching은 PCB( Process Control Block )에 저장됩니다
  • 즉 스케쥴러의 우선순위에 따라서 PCB에서 정보를 읽어들여서 실행됩니다.
• PCB의 저장정보
  • 프로세스의 상태 : 생성, 준비, 수행, 대기, 중지
  • 프로그램 카운터 : 프로세스가 다음에 실행할 명령어 주소
  • 레지스터 : 스택, 색인정보 등
  • 해당 프로세스의 id

Context Switching의 비용

• Context Switching이 자주 일어날수록, CPU 자원 소모는 커질수밖에 없습니다( 오버헤드 발생 ).
  • Cache 초기화
  • Memory Mapping 초기화
  • Kernel이 항상 실행되어 있어야됨( 메모리가 접근해야함 )

Process 와 Thread 중 왜 Thread를 더 많이 사용할까?

• CPU 자원소모가 적게 든다 (Context Switching 비용이 Process가 더 많이 듭니다)
  • Thread는 Stack 영역만 초기화를 하면 됩니다.
  • 그러나 Process 같은 경우 Chache, Memory Mapping까지 모두 초기화를 해주어야합니다.
• 데이터 공유가 어렵다
  • 프로세스의 경우 데이터를 공유하려면 IPC 통신을 사용해야한다
  • 스택같은 경우는 힙 메모리를 서로 공유한다 ( 별다른 통신 필요 X )