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클래스 다이어그램 그리는 기능

2022-12-03

devfancy

IntelliJ
- 다이어그램 그리기
- 개발을 하면서 내가 짠 코드들을 머릿속으로 온전히 이해하기가 쉽지 않다.
- 그리고 개발이 시작하기 전, 끝난 이후에 구현한 것에 대한 클래스 다이어그램을 직접 그리는 시간이 오래 걸리는 경우가 있다.
- 이런 경우 ‘IntelliJ에서 제공하는 다이어그램 기능을 쓰면 시각적인 이해 + 시간 절약 이 되지 않을까?’ 하는 마음으로 해당 포스팅을 작성하게 되었다.
다이어그램 그리기
- 우아한테크코스5기의 4주차 미션 다리 건너기 를 예시로 가져왔다.
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8. The Multi-Level Feedback Queue(MLFQ)

2022-11-30

devfancy

OS
이 글의 사진과 내용은 공룡책 과 컴퓨터학부 수업인 운영체제 강의자료를 기반으로 작성했습니다.

Multi-Level Queue

멀티-레벨 큐(MLQ)
- MLQ란 준비 큐를 여러 개로 분할해 관리하는 스케줄링 기법을 말한다. 즉 프로세스들이 CPU를 기다리기 위해 한 줄로 서는 것이 아니라 여러 줄로 서는 것이다.
- MLQ는 일반적으로 성격이 다른 프로세스들을 별도로 관리하고, 프로세스의 성격에 맞는 스케줄링을 적용하기 위해 ready queue를 별도로 두게 된다.
- 미래를 예측하기 위해 과거를 배우는 스케줄러이다.
ML(F)Q : Basic Rules
- ML(F)Q는 다수의 개별 queue를 유지한다.
  - 각각의 queue는 다양한 우선순위 레벨을 부여받는다.
- Rule 1 : Run-time이 짧은 job에게 우선순위(priority)를 부여한다.
- Rule 2 : 만약 우선순위가 같으면, 라운드 로빈 스케줄링(RR)을 사용한다.
- ML(F)Q Example : Static Snapshot
- MLQ는 관찰된 동작에 따라 작업의 우선순위를 변경한다.
- Example 동작 :
  - job은 I/O를 기다리는 동안 CPU를 반복적으로 양도한다.
    - 대화형(interative) 프로세스의 동작은 다음과 같습니다.
    - 우선순위를 높게 유지(단시간 슬라이스 포함) -> 응답 시간 향상
  - job이 장시간 동안 CPU를 집중적으로 사용한다.
    - 일괄(batch) 작업의 동작은 다음과 같습니다.
    - 우선순위 감소(긴 시간 슬라이스 포함) -> 소요 시간 단축
- 이러한 방식으로 MLQ는 프로세스가 실행될 때 프로세스에 대해 학습하고, 따라서 job의 기록을 사용하여 미래의 동작을 예측합니다.
Multi-Level Feedback Queue

멀티레벨 피드백 큐(MLFQ)
- MLFQ는 CPU를 기다리는 프로세스를 여러 queue에 줄 세운다는 측면에서 MLQ와 동일하나, 프로세스가 하나의 queue에서 다른 queue로 이동 가능하다는 점이 다르다.
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7. Scheduling

2022-11-30

devfancy

OS

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6. Limited Direct Execution

2022-11-26

devfancy

OS
이 글의 사진과 내용은 공룡책 과 컴퓨터학부 수업인 운영체제 강의자료를 기반으로 작성했습니다.

(Virtual) Memory
- 32bit CPU의 메모리 주소 레지스터의 크기는 32bit
- CPU가 만들어내는(표현할 수 있는) 주소 개수 : 2^32
- Stack : 지역 변수
- Heap : 할당된 변수 or malloc(), calloc()
1. CPU Virtualization
- How to provide the illusion of many CPU’s
  - OS가 많은 가상의(논리적인) CPU가 존재하는 것처럼 환상을 조장한다.
  - (single-core system으로 가장한다면) 물리적인 CPU 개수는 1개이다.
- Time-sharing -> 핵심: 시간을 나눠서 사용한다
  - User가 원하는 만큼 동시에 프로세스를 실행할 수 있다.
  - Round robin 방식에 의해서 하나의 프로세스를 실행하고, 멈춘 다음에 다른 프로세스를 실행한다.
- CPU Virtualization을 구현하기 위해서 필요한 2가지
  - OS’s low-level mechanism (How) (e.g. Context switch)
  - OS’s policy (Which) (e.g. Scheduling policies)
2. Direct Execution
- Direct execution : CPU가 프로세스를 수행하는 동안에는 OS가 간섭하지 않는다.
- 위의 표와 같이 한 번 실행하면 종료될 때까지 프로세스는 멈추지 않는다.
- 하지만 이 방법으로는 지금 구현하려고 하는 CPU 가상화를 구현할 수 없다.
- 한 번 실행된 프로세스에 대해 제어를 할 수 없으며 Time Sharing을 할 수 없다.
- Time Sharing을 하려면 어떠한 Limit를 해줘야 CPU 가상화를 구현할 수 있다.
3. Limited Direct Execution(LDE)
- Direct Execution는 프로그램을 빠르게 실행하는 장점이 있다.
- 하지만 실행 도중에 (1)디스크에 대한 I/O 요청이 발생하거나 (2)CPU 혹은 Memory에서 더 많은 시스템 리소스에 대한 엑세스 권한을 획득하는 경우를 해결할 수 없기 때문에 사용할 수 없다.
- 이를 해결하기 위한 방법으로 Limited Direct Execution을 사용한다.
Problem#1: Restricted operations
- What to limit?
  - General memory access
  - Disk I/O
  - Certain instructions
- 이러한 문제를 해결하기 위해 User mode와 Kernel 모드로 상태를 구분한다.
- User mode에서는 수행할 수 있는 작업에 제한을 둬서 Application이 HW 리소스에 대한 완전한 접근을 가질 수 없다.
- 이를 보완하기 위해Kernel mode에서는 OS가 CPU 권한을 가지고 I/O요청과 같은 권한이 필요한 모든 작업을 수행할 수 있다.
[System call 이란]
- System call은 일종의 SW적인 인터럽트로서 사용자 프로그램이 system call을 할 경우 trap이 발생해 CPU의 제어권이 OS로 넘아가게 된다.
- 그러면 OS는 해당 system call을 처리하기 위한 루틴으로 가서 정의된 명령을 수행한다.
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AssertJ 개념 정리

2022-11-25

devfancy

AssertJ
- 테스트코드를 작성하면서 JUnit과 AssertJ 사용법을 익혀야 한다는 사실을 알게 되고 난 이후에 따로 공부를 하게 되었다.
- 그 중 AssertJ 개념을 정리하자.
개요
- AssertJ : Java 테스트에서 유창하고 풍부한 어설션을 작성하는 데 사용되는 오픈 소스 커뮤니티 기반 라이브러리이다.
메이븐 종속성
```
<dependency>
    <groupId>org.assertj</groupId>
    <artifactId>assertj-core</artifactId>
    <version>3.4.1</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>
```
- 이 종속성은 기본 Java 어설션에만 적용된다.
- Java 7 및 이전 버전의 경우 AssertJ 코어 버전 2.xx를 사용해야 한다.
- 최신 버전은 AssertJ 코어 버전 3.23를 제공해주고 있다.
지원
- AssertJ는 다음을 위해 유창하고 아름다운 어설션을 쉽게 작성할 수 있도록 하는 일련의 클래스 및 유틸리티 메서드를 제공한다.
  - Standard Java
  - Java 8
  - Guava
  - Joda Time
  - Neo4J and
  - Swing components
AssertJ 적용
- 여기서부터는 AssertJ를 설정하고 그 가능성을 탐색하는 데 중점을 둘 것이다.
Assertions 클래스
```
import org.assertj.core.api.Assertions;
```
- 이 Assertions 클래스는 AssertJ 사용을 시작하는데 필요한 유일한 클래스이며 필요한 모든 메서드를 제공합니다.
Assertions 작성
- assertion를 작성하려면 항상 객체를 Assertions.assertThat() 메서드에 전달한 다음 실제 어설션을 따라야 한다.
Object Assertions
```
public class Dog { 
    private String name; 
    private Float weight;
    
    // standard getters and setters
}

Dog fido = new Dog("Fido", 5.25);

Dog fidosClone = new Dog("Fido", 5.25);
복사
```
- 다음과 같이 두 object의 동등성을 비교할 수 있는 방법이 있다.
- 내용을 비교하려면,
- isEqualToComparingFieldByFieldRecursively()을 사용한다.
```
assertThat(fido).isEqualToComparingFieldByFieldRecursively(fidosClone);
```
- 한 object의 각 필드가 다른 개체의 필드와 비교되기 때문에 Fido 와 fidosClone 은 필드별 재귀 필드 비교를 수행할 때 동일하다.
Boolean Assertions
- 진실 테스트를 위한 간단한 방법이 있다.
  - isTrue()
  - isFalse()
```
assertThat("".isEmpty()).isTrue();
```
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4-5. Process

2022-11-24

devfancy

OS
이 글의 사진과 내용은 공룡책 과 컴퓨터학부 수업인 운영체제 강의자료를 기반으로 작성했습니다.

1. 프로세스의 개념 (A Process)
- 프로세스란 실행 중인 프로그램(program in execution)을 뜻한다.
  - Disk에 실행파일 형태로 존재하던 프로그램이 Memory에 올라가서 실행되기 시작하면 비로소 생명력을 갖는 프로세스가 되며, 프로세스는 CPU를 반환하고 입출력 작업을 수행하기도 한다.
- 프로그램은 “a set of data associated with that code”을 뜻한다.
  - 디스크에 있으며, CPU 권한을 바로 누릴 수 없다.(수행될 준비 X)
Code, Program, and Process

Process Creation: A Little More Detail

2. 프로세스 상태 (Process States)
- 프로세스의 상태는 실행(running), 준비(ready), 봉쇄(blocked, wait, sleep)의 세 가지로 구분한다.
- 실행(Running)상태는 프로세스가 (1)해당 프로세스를 수행하기 위해 필요한 모든 리소스를 갖고 있고, (2)CPU에 대한 권한이 있다.
  - CPU 권한이 없을 때 Ready 상태로 이동한다.
  - 필요한 정보가 충분하지 못한 상태(I/O 작업이 시작할때)인 경우 Blocked로 이동한다.
- 준비(Ready)상태는 (1)해당 프로세스를 수행하기 위해 필요한 모든 리소스는 갖고 있지만, (2)CPU에 대한 권한이 없다.
  - Scheduled 되었으면 Running 상태로 이동한다.
- 봉쇄(Blocked, Wait)상태는 해당 프로세스를 수행하기 위한 필요한 모든 리소스를 갖고 있지 못하고, CPU에 대한 권한도 없다.(ex. 입출력 작업이 진행 중인 경우)
  - I/O가 완료되었으면 해당 프로세스는 리소스를 갖게 되면서 Ready 상태로 간다.
- 이와 같이 프로세스의 상태를 구분하는 이유는 컴퓨터의 자원을 효율적으로 관리하기 위해서이다.
5-State Model
- 시작(New)상태는 프로세스을 위한 PCB가 생성되었지만 아직 충분한 리소스를 할당받지 못한 상태이다.(메모리 획득을 승인받지 못한 상태)
- 종료(Terminated)상태는 프로세스가 작업을 완료하여 메모리 자원을 반납하고 PCB가 삭제된 상태이다.
- 실행시킬 프로세스를 변경하기 위해 원래 수행 중이던 프로세스의 문맥을 저장하고 새로운 프로세스의 문맥을 세팅하는 과정을 문맥교환(context switch)이라고 한다.
```
예를 들어, 실행 상태에 있던 프로세스가 입출력 요청 등으로
봉쇄 상태로 바뀌는 경우를 들 수 있다.

이때 준비 상태에 있는 프로세스들 중에서
CPU를 할당받을 프로세스를 선택한 후
실제로 CPU의 제어권을 넘겨받는 과정을 CPU 디스패치(dispatch)라고 한다.
```
- 그 밖에 상태들
  - 일정기간 exit된 프로세스를 OS가 관리하는 경우를 Zombie 상태라고 한다.
  - 자식 프로세스가 종료되기 전에 부모 프로세스가 종료된 상태를 Orphan 상태라고 한다.
7-State Model
- 메인 메모리의 용량이 실행해야 하는 더 많은 프로세스를 로드하기에 충분하지 않은 경우 Swapping을 사용한다.
  - Swapping이란 메모리 공간 확보를 위해 필요에 의해서 메인 메모리에 있는 프로세스 일부를 디스크에 내려보내는 것을 말한다.
- Suspend vs Preemption
  - Suspend : 메모리 공간이 부족해서 급한 것부터 처리하기 위해서 메인 메모리에 있는 Ready 또는 Blocked(Wait)에 있는 것들을 디스크로 내려 보내는 것을 말한다.
  - Preemption: Running state에서 Ready state로 가는 것을 말한다. (현재 수행되고 있는 것을 멈춘다)
  - Swap Out : 메모리 -> 디스크
  - Swap In : 디스크 -> 메모리
3. 프로세스 제어블록(PCB)
- 프로세스 제어블록(Process Control Block: PCB)이란 OS가 시스템내의 프로세스들을 관리하기 위해 프로세스마다 유지하는 정보들을 담는 커널 내의 자료구조를 뜻한다.
  - 쉽게 말해, 기본 프로세스에 대한 정보를 갖고 있는 자료구조이다.
  - 프로세스 상태 관리와 문맥 교환을 위해 필요하다.
  - PCB는 프로세스 생성시 만들어지며 메모리에 유지된다.
Information in PCB
- PID(Process Identification Number)
- Process state (running, blocked, ready) : CPU를 할당해도 되는지 여부이다.
- Program counter : 다음에 수행할 명령어의 위치를 가리킨다.
- CPU registers : CPU 연산을 위해 현 시점에 레지스터에 어떤 값을 저장하고 있는지를 나타낸다.
- Sheduling information : CPU 스케줄링을 위한 필요한 정보이다.
- Memory management information : 메모리 할당을 위해 필요한 정보이다.
- I/O status information : 프로세스가 오픈한 파일 정보 등 프로세스의 입출력 관련 상태 정보를 나타낸다.
- Accounting informaion : 사용자에게 자원 사용 요금을 계산해 청구하는 용도이다.
- Program counter와 CPU registers는 “context”에 해당한다.
4. 문맥교환(context switch)
- 문맥교환이란 하나의 사용자 프로세스로부터 다른 사용자 프로세스로 CPU의 제어권이 이양되는 과정을 뜻한다.
- 문맥교환은 타이머 인터럽트가 발생하는 경우 외에 실행 중이던 프로세스가 입출력 요청이나 다른 조건을 충족하지 못해 CPU를 회수당하고 봉쇄 상태가 되는 경우에도 발생할 수 있다.
5. fork()
- 시스템이 부팅된 후 최초의 프로세스는 OS가 직접 생성하지만 그다음부터는 이미 존재하는 프로세스가 다른 프로세스를 복제, 생성하게 된다.
- 이때 프로세스를 생성한 프로세스를 부모 프로세스라고 하고, 새롭게 생성된 프로세스를 자식 프로세스라고 한다.
- 즉, 부모 프로세스가 자식 프로세스를 생성하게 되는 것이다.
- 이러한 방식을 통해 프로세스는 족보와 같은 계층을 형성하게 된다.
- 프로세스의 세계에서는 자식이 먼저 죽고, 이에 대한 처리는 자식을 생성했던 부모 프로세스가 담당하는 방식으로 진행된다.
- 즉, 부모 프로세스는 자식 프로세스들을 연쇄적으로 종료시킨 후에야 종료될 수 있다.
fork: Creating New Processes
- Unix에서 fork() 시스템 콜은 자식 프로세스를 생성할 때 부모 프로세스의 내용을 그대로 복제 생성하게 된다.
- 즉, 프로세스 ID(pid)를 제외한 모든 정보를 그대로 복사하는 방법을 사용한다. 따라서 부모 프로세스와 자식 프로세스는 비록 주소 공간을 따로 갖게 되지만 주소 공간 내에는 동일한 내용을 가지게 된다.
- fork()를 통해 생성된 자식 프로세스는 exec() 시스템 콜을 통해 새로운 프로그램으로 주소 공간을 덮어씌울 수 있다.
- 이때 부모 프로세스에서는 자식 pid가 반환되고 자식 프로세스에서는 0이 반환된다. 만약 fork() 함수 실행이 실패하면 -1을 반환한다.
fork() example

첫번째 예시( int main() )
- 위에서 자식 프로세스는 fork() 함수의 반환값이 0이라고 했다.
- 따라서 pid 가 0일 때는(child) x가 1증가해 “child: x=2”이 출력된다.
- 부모 프로세스는 자식 pid를 받으므로, 0이 아니기 때문에 “parent: x=0”이 출력된다.
두번째 예시( void fork2() )
- fork()를 할 때마다 자식 프로세스가 생성되는 것을 확인할 수 있다.
- 정리하자면, fork() 반환 결과가 0이라면 자식 프로세스이고 0이 아니면(자식프로세스의 id를 가질것) 부모 프로세스이다.
Reference
- 운영 체제와 정보기술의 원리
- 학교 수업 내용 - Operating Systems Three Easy Pieces
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