프로세스 (process)

 

 

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운영체제 (OS)

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도입

“동시에 여러 작업을 처리하는 것처럼 보이게 만드는” 운영체제의 관리 단위입니다.

초기 컴퓨터는 한 번에 하나의 작업만 수행할 수 있었습니다.

하나의 프로그램을 실행하면 작업이 끝날 때까지 다른 작업을 할 수 없었고, 그 결과 자원 비효율과 긴 대기 시간이 발생했습니다.

이 문제를 해결하기 위해 운영체제는 여러 프로그램을 메모리에 올려두고, CPU 시간을 잘게 쪼개 번갈아 실행하는 메커니즘을 도입했습니다. 사용자는 “동시에 실행되는 것처럼” 느끼게 되고, 시스템은 제한된 자원을 더 효율적으로 활용할 수 있게 됩니다.

💡 TIP / “동시에 실행”의 실체

대부분의 환경에서 CPU는 한 순간에 하나의 흐름만 실행합니다. “동시에” 보이는 이유는 스케줄링(프로세스 교체) + 문맥 교환(Context Switch)을 매우 빠르게 수행하기 때문입니다.

 

정의

실행 중인 프로그램(코드)입니다.

프로그램은 디스크에 저장된 정적 파일이지만, 프로세스는 메모리에 적재되어 CPU 자원을 배정받아 실행되는 “인스턴스”입니다. 같은 프로그램을 두 번 실행하면 프로세스는 두 개가 됩니다.

운영체제는 프로세스 단위로 PID(식별자), 주소 공간(가상 메모리), 열린 파일/소켓(FD), 권한/환경 변수 등을 관리합니다. 그래서 백엔드 장애/성능 이슈도 결국 “프로세스가 어떤 자원을 얼마나 점유하고 있는가”로 귀결되는 경우가 많습니다.

핵심 메시지

“프로세스는 단지 ‘실행 중’이 아니라,
자원과 권한을 가진 운영 단위이며, 운영체제는 이 단위를 중심으로 시스템을 통제한다.”

- 운영 관점의 OS 기본기 -

 

메모리 구조

“코드/데이터/힙/스택”으로 나뉘어 관리되며, 각 영역은 역할과 수명이 다릅니다.

운영체제는 프로세스마다 독립된 주소 공간을 제공하고, 그 안에서 메모리 영역을 논리적으로 분리합니다. 백엔드 개발자는 이 구조를 이해해야 OOM, StackOverflow, 메모리 누수 같은 문제를 “원인 단위”로 추적할 수 있습니다.

영역	예시	설명
Code(Text)	명령어	실행할 기계어/바이트코드에 해당하는 영역(읽기 중심, 비교적 고정)
Data	static/전역	전역 변수/정적 변수 등 프로세스 생명주기 동안 유지되는 데이터
Heap	new / 객체	동적 할당 영역. 백엔드에서는 캐시/버퍼/객체 누적으로 OOM 원인이 되기 쉬움
Stack	호출 프레임	함수 호출 시 생성되는 지역 변수/매개변수/리턴 주소. 과도한 재귀는 StackOverflow 위험

유형

사용자와 상호작용하느냐에 따라 “포그라운드/백그라운드”로 나뉩니다.

서버 개발에서는 특히 “백그라운드 프로세스(데몬/서비스)”가 핵심입니다. 배치, 로그 수집, 모니터링 에이전트, 메시지 컨슈머 같은 구성 요소들이 대표적이고, 중단 없이 운영되도록 설계하는 것이 중요합니다.

속성	예시	설명
포그라운드	터미널/CLI	사용자 입력/화면 출력과 직접 상호작용(종료가 명확함)
백그라운드	서비스/데몬	사용자에게 보이지 않는 곳에서 지속 실행(모니터링/재시작/자원 관리 중요)

 

상태

“CPU를 점유하고 있느냐/기다리느냐”에 따라 전환됩니다.

백엔드 성능 이슈에서 가장 중요한 포인트는 Running 자체가 느린지보다, Ready/Blocked에서 대기가 누적되는지입니다. (예: 락 대기, DB I/O 대기, 커넥션 풀 대기, 외부 API 대기)

상태	영문	설명
생성	New	프로세스가 만들어지고 PCB 등 관리 구조가 준비되는 단계
준비	Ready	CPU를 받기 위해 대기(큐에서 순서를 기다림)
실행	Running	CPU를 할당받아 실제 명령을 수행하는 상태
대기	Waiting/Blocked	I/O, 락, 네트워크 응답 등 “외부 이벤트”를 기다리는 상태
종료	Terminated	실행이 끝나고 OS가 자원을 회수(메모리/PCB/FD 정리)

 

통제

“스케줄링·동기화·IPC·생성/종료”로 프로세스를 통제합니다.

프로세스 관리는 단순 이론이 아니라 운영과 직결됩니다. 예를 들어 트래픽이 몰릴 때 Ready 대기가 길어지면 지연이 증가하고, 외부 의존성이 느려지면 Blocked 대기가 길어져 전체 처리량이 무너집니다.

1

프로세스 스케줄링

2

프로세스 동기화

3

프로세스 간 통신 (IPC)

4

생성과 종료 (fork/exec/exit)

✅ 핵심 요약

• ✔️ 프로세스는 실행 중인 프로그램이며, OS의 핵심 관리 단위입니다.
• ✔️ 메모리 구조(Code/Data/Heap/Stack)를 알면 OOM·StackOverflow 원인을 빠르게 좁힐 수 있습니다.
• ✔️ 성능 문제는 Running보다 Ready/Blocked “대기 누적”에서 터지는 경우가 많습니다.
• ✔️ 스케줄링·동기화·IPC·생성/종료는 운영 안정성과 직결됩니다.
• ✔️ 백엔드 개발자는 코드뿐 아니라 “프로세스 자원 상태(메모리/FD/스레드)”를 관측해야 합니다.