[OS] 컨텍스트 스위칭(문맥교환Context Switching)

컨텍스트 스위칭

🎂 컨텍스트 스위칭(context switching)이란?

• CPU가 어떤 프로세스를 실행하고 있는 상태에서 인터럽트에 의해 다음 우선 순위를 가진 프로세스가 실행되어야 할 때 기존의 프로세스 정보들은 PCB에 저장하고 다음 프로세스의 정보를 PCB에서 가져와 교체하는 작업을 컨텍스트 스위칭이라 한다.

  이러한 컨텍스트 스위칭을 통해 우리는 멀티 프로세싱, 멀티 스레딩 운영이 가능하다 !

   

• 컨텍스트 스위칭은 다음과 같은 상황에서 일어난다.

I/O interrupt
CPU 사용시간 만료
자식 프로세스 Fork

• 이러한 컨텍스트 스위칭이 일어날 때 다음번 프로세스는 스케줄러가 결정하게 된다. 즉, 컨텍스트 스위칭을 하는 주체는 스케줄러이다.

• 단점 : PCB를 저장하고 가져올때는 CPU가 아무런 일도 하지 못하게 된다. 따라서 컨텍스트 스위칭이 너무 잦으면 오버헤드가 발생하여(비용이 높아) 성능이 떨어진다.

   

• 스레드 VS 프로세스(In Context Switching)
  스레드가 프로세스보다 빠른 이유도 컨텍스트 스위칭이 한몫한다. 스레드는 컨텍스트 스위칭 될때 text, data, heap 영역은 프로세스 것이기에 자신의 PCB에는 스택 및 간단한 정보만 저장하기에 프로세스 컨텍스트 스위칭 보다 훨씬 바르다.

PCB 구조(리눅스)

 

🎂PCB(Process Control Block)이란?

• 운영체제가 프로세스를 제어하기 위해 정보를 저장해두는 곳, 프로세스의 상태 정보를 저장하는 구조체이다.

• 프로세스의 상태 관리와 `문맥교환(context switching)`을 위해 필요하다.

• PCB는 프로세스 생성시 만들어지며 `주기억장치`에 유지된다.