(OS) 프로세스 (1)

개념

• 실행중인 프로그램!
• 운영체제가 독립적인 메모리 공간을 할당해서 관리하는 단위

예시

• 크롬 실행 → 크롬 프로세스가 생김
• vscode를 실행 → vscode 프로세스가 생김
• 멜론 앱을 실행 → 멜론 프로세스가 생김 

특징

• 완전히 독립 (서로의 메모리, 데이터 접근 X)
• 하나가 죽어도 다른 프로세스엔 영향 X
• 생성/전환 비용이 큼 (메모리, 리소스까지 따로 생성해야 하니까)

프로세스 상태

• 프로세스는 실행되는 동안 아래와 같은 상태를 가짐

상태 설명

New	생성 중인 상태 (아직 실행 전)
Ready	실행될 준비가 되어 큐에서 대기
Running	실제로 CPU를 점유하고 실행 중
Waiting (Blocked)	I/O 등 외부 작업을 기다리는 중
Terminated	실행이 끝난 상태

➡ 운영체제는 이 상태 정보를 참고해서 어떤 프로세스에게 CPU를 줄지 결정함

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🧠 프로세스의 메모리 구조

프로세스 메모리 구조

운영체제가 각 프로세스에게 메모리 공간을 할당할 때, 이 메모리는 크게 4개의 주요 영역으로 나뉨

1. 코드 영역 (Text Segment)
2. 데이터 영역 (Data Segment)
3. 힙 (Heap)
4. 스택 (Stack)

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1. 코드 영역 (Text Segment)

• 설명: 프로그램이 실행되는 기계어 코드가 저장되는 영역
  • 여기에는 실행할 수 있는 코드와 정적 함수들이 포함됨
• 특징:
  • 읽기 전용으로 설정되며, 수정할 수 없음 (보안을 위해)
  • 실행할 때 프로그램 코드가 여기에 배치되어 실행됨
  • 프로세스가 시작될 때 로딩되어 변경되지 않음

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2. 데이터 영역 (Data Segment)

• 설명: 프로그램 내에서 전역 변수나 정적 변수들이 저장되는 영역
  • 초기화된 데이터와 초기화되지 않은 데이터로 나눠지기도 함
• 특징:
  • 초기화된 데이터: 프로그램 실행 전에 초기값을 가진 변수들
  • 초기화되지 않은 데이터(BSS): 값이 설정되지 않은 전역 변수나 정적 변수들
  • 프로그램 실행 중 변경 가능한 영역이지만, 코드 영역과는 다르게 값이 바뀔 수 있음!

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3. 힙 (Heap)

• 설명: 동적 메모리 할당에 사용되는 영역입니다.
  • 프로그램 실행 중 malloc(), new 등을 통해 동적으로 메모리를 할당하거나 free(), delete로 해제함
• 특징:
  • 동적으로 메모리를 할당하고 해제할 수 있기 때문에, 크기가 가변적임
  • 메모리 누수가 발생할 수 있어, 관리가 중요함!!!
  • 힙 영역은 프로세스가 종료될 때까지 메모리가 계속 할당될 수 있음

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4. 스택 (Stack)

설명: 함수 호출 시 생성되는 지역 변수와 함수 호출 정보가 저장되는 영역

• 함수가 호출될 때마다 스택 프레임이 쌓이고, 함수가 종료되면 그 스택 프레임이 pop됨

• 특징:
  • LIFO(Last In, First Out) 방식으로 메모리가 관리됨
  • 함수의 인자, 지역 변수, 반환 주소 등이 저장됨
  • 자동으로 메모리가 할당되고 해제되므로 수동 관리 필요 없음
  • *스택 오버플로우(Stack Overflow)**가 발생할 수 있음 -> 너무 많은 함수 호출이나 너무 많은 지역 변수 사용 할 때! 

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각 영역의 메모리 관리 차이점

코드 영역	실행 가능한 프로그램 코드	읽기 전용, 수정 불가
데이터 영역	전역 변수, 정적 변수	초기화된 데이터, 초기화되지 않은 데이터(BSS)
힙	동적 메모리 할당 (malloc(), new 등)	크기 가변, 프로세스 종료까지 메모리 유지
스택	함수 호출과 지역 변수	LIFO, 자동 할당 및 해제, 메모리 한계 있음