[운영체제] 컨텍스트 스위칭(Context Switching) 면접 질문 정리

🙋 컨텍스트 스위칭의 설명과 그 과정에서 PCB는?

컨텍스트 스위칭이란 CPU가 실행 중인 프로세스 상태를 저장(중단)하고 새로운 프로세스를 실행하기 위해 교체(전환)하는 과정을 말합니다. 멀티태스킹 환경에서 핵심적인 기술로 여러 프로세스가 CPU를 공유하게 됩니다. PCB는 운영체제가 프로세스를 관리하기 위해 사용하는 자료구조로 프로세스 상태, ID, 레지스터 값, 스케줄링 정보등 프로세스의 정보가 담겨있습니다. 컨텍스트 스위칭 과정에서 현재 실행 중인 프로세스의 상태정보가 PCB에 저장되게 됩니다. 

🙋 컨텍스트 스위칭이 자주 발생한다면?

컨텍스트 스위칭이 자주 발생하면 CPU가 프로세스 실행보다 저장하고 교체, 복원하는 작업에 더 많은 시간을 사용하게 됩니다. 이를 컨텍스트 스위칭 오버헤드라고 부릅니다. 작업 시간보다 교체 시간이 길어 시스템 성능이 저하될 수 있어 운영체제는 스케줄러를 사용해 빈도를 조절합니다.

🙋 PCB는 어디에 저장되나?

PCB는 운영체제의 커널에 저장됩니다. 사용자 프로그램이 접근할 수 없는 영역이므로 안전하게 관리됩니다. 이는 시스템 안정성을 유지하기 위함입니다. 따라서 접근은 시스템콜, 커널모드, 운영체제를 통해서 가능합니다. 

🙋 컨텍스트 스위칭과 멀티스레드 환경의 관계는?

멀티스레드 환경은 한 프로세스에 여러 스레드가 CPU를 공유하여 스레드 컨텍스트 스위칭이 발생합니다. 스레드 컨텍스트 스위칭은 우리가 흔히 말하는 (프로세스)컨텍스트 스위칭보다 적은 데이터를 사용하여 효율적입니다. 이는 이미 같은 프로세스 내의 스레드들이기때문에 메모리 공간을 공유하기 때문입니다. 따라서 오버헤드가 적습니다. 그래서 고성능이 요구되는 어플(웹서버, 게임, 영상 및 이미지 처리)에서 특히 효과적입니다.

🙋 PCB에 저장되는 정보는?

PCB는 프로세스의 정보를 저장하는 자료구조입니다. 프로세스 상태, ID, 레지스터 값, 프로그램 카운터, 메모리 관리 정보, 입출력 상태, 스케줄링 정보, 계정 정보등이 저장됩니다. 이 정보들을 토대로 컨텍스트 스위칭 과정에서 저장된 상태정보를 읽어와 다시 실행하게 됩니다.

https://afteracademy.com/blog/what-is-context-switching-in-operating-system/

 

➕ 컨텍스트 스위칭 오버헤드 해결방안

효율적인 스케줄링 알고리즘으로 전환을 최소화하고 스레드를 활용하면 오버헤드를 줄일수 있다.