프로세스 2 : PCB (프로세스 제어 블록)

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PCB란 ?

지난 글에서 프로세스 문맥의 구성 요소로 PCB를 잠깐 언급했는데, 이번 편은 이 PCB에 대해 정리한다.

PCB는 프로세스마다 유지하는 정보를 담는 커널 내의 자료구조이다. -> 프로세스의 수행 상태 정보를 갖고 있으며, 커널의 데이터 영역에 저장된다(왜냐면 커널도 일종의 프로세스기 떄문에 똑같이 메모리에 코드, 데이터, 힙 가지고 있다).

프로세스가 생성되는 순간, 커널이 해당 프로세스를 위한 PCB를 하나 생성해서 그 프로세스의 메타데이터를 저장한다. 즉 프로세스 하나당 PCB 하나가 대응된다고 보면 된다.

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PCB의 구성 요소

1) OS 정보

• pointer: 큐에 담겨있는 PCB를 가리키는 용도 (Ready Queue, Device Queue 등에서 PCB들을 연결 리스트처럼 관리할 때 쓰임)
• process state: ready, running, blocked 등 현재 프로세스 상태
• process number(PID): 각 프로세스를 고유하게 식별하는 아이디
• 스케줄링 정보: 우선순위, CPU 할당 시간 등

 

2) CPU 정보

• program counter(PC): 다음에 수행할 명령어의 위치
• registers: CPU 연산 시 사용했던 값의 정보

 

3) 메모리, 파일 관련 정보

• memory limits: 프로세스의 코드, 데이터, 힙, 스택의 주소 정보
• list of open files: 어떤 파일을 읽고 있는지에 대한 정보

 

다음 표 정도로 요약 가능할 듯?

구분	항목
OS 정보	pointer, process state, PID, 스케줄링 정보
CPU 정보	program counter(PC), registers
메모리·파일 정보	memory limits, list of open files

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PCB가 중요한 이유

컨텍스트 스위칭이 일어날 때, CPU는 PCB를 통해 이전 작업을 불러온다.

좀 더 구체적으로 설명하면 컨텍스트 스위칭이 일어날 때, 운영체제는 지금 실행 중이던 프로세스의 CPU 상태(PC, 레지스터 값 등)를 그 프로세스의 PCB에 저장해두고, 다음에 실행할 프로세스의 PCB에서 저장된 상태를 불러와 복원한다. 즉 PCB는 "프로세스가 멈췄다가 나중에 정확히 그 시점부터 다시 이어서 실행될 수 있게" 해주는 저장소인 셈이다.

지난 편에서 봤던 Ready Queue, Device Queue도 사실은 이 PCB들이 줄 서 있는 큐라고 이해하면 된다. 프로세스 자체가 아니라 PCB(정확히는 PCB를 가리키는 pointer)가 큐 안에서 옮겨 다니는 구조이다!

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정리

PCB는 커널이 프로세스마다 하나씩 만들어 관리하는 "프로세스의 신분증 + 상태 저장소"다. OS 정보, CPU 정보, 메모리·파일 정보를 담고 있고, 컨텍스트 스위칭 때 이 정보를 저장/복원하는 덕분에 프로세스가 멈췄던 지점부터 다시 실행될 수 있다.