8장 프로세스

8.1 쉘과 프로세스

쉘(Shell)이란 무엇인가? 쉘의 역할 쉘은 사용자와 운영체제 사이에 창구 역할을 하는 소프트웨어 명령어 처리기(command processor) 사용자로부터 명령어를 입력받아 이를 처리한다

쉘의 실행 절차

복합 명령어 명령어 열(command sequence) 명령어 그룹(command group) $ 명령어1; … ; 명령어n $ date; who; pwd 명령어 그룹(command group) $ (명령어1; … ; 명령어n) $ date; who; pwd > out1.txt $ (date; who; pwd) > out2.txt

전면 처리 vs 후면처리 전면 처리 명령어를 입력하면 명령어가 전면에서 실행되며 명령어 실행이 끝 날 때까지 쉘이 기다려 준다. 후면 처리 명령어들을 후면에서 처리하고 전면에서는 다른 작업을 할 수 있 으면 동시에 여러 작업을 수행할 수 있다. $ 명령어 &

후면 처리 예 $ fg %작업번호 후면처리 입출력 $ (sleep 100; echo done) & [1] 8320 $ find . -name test.c -print & [2] 8325 $ jobs [1] + Running ( sleep 100; echo done ) [2] - Running find . -name test.c –print $ fg %작업번호 $ fg %1 ( sleep 100; echo done ) 후면처리 입출력 $ find . -name test.c -print > find.txt & $ find . -name test.c -print | mail chang & $ wc < inputfile &

프로세스(process) 실행중인 프로그램을 프로세스(process)라고 부른다. 각 프로세스는 유일한 프로세스 번호 PID를 갖는다. ps 명령어를 사용하여 나의 프로세스들을 볼 수 있다. $ ps PID TTY TIME CMD 8695 pts/3 00:00:00 csh 8720 pts/3 00:00:00 ps $ ps u USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND chang 8695 0.0 0.0 5252 1728 pts/3 Ss 11:12 0:00 -csh chang 8793 0.0 0.0 4252 940 pts/3 R+ 11:15 0:00 ps u

프로세스 상태: ps ps [-옵션] 명령어 $ ps -aux (BSD 유닉스) $ ps -ef (시스템 V) 현재 존재하는 프로세스들의 실행 상태를 요약해서 출력 $ ps PID TTY TIME CMD 25435 pts/3 00:00:00 csh 25461 pts/3 00:00:00 ps $ ps -aux (BSD 유닉스) - a: 모든 사용자의 프로세스를 출력 - u: 프로세스에 대한 좀 더 자세한 정보를 출력 - x: 더 이상 제어 터미널을 갖지 않은 프로세스들도 함께 출력 $ ps -ef (시스템 V) - e: 모든 사용자 프로세스 정보를 출력 - f: 프로세스에 대한 좀 더 자세한 정보를 출력

sleep sleep 명령어 지정된 시간만큼 실행을 중지한다. $ sleep 초 $ (echo 시작; sleep 5; echo 끝)

kill kill 명령어 현재 실행중인 프로세스를 강제로 종료 $ kill [-시그널] 프로세스번호 $ (echo 시작; sleep 5; echo 끝) & 1230 $ kill 1230

wait $ wait [프로세스번호] 해당 프로세스 번호를 갖는 자식 프로세스가 종료될 때까지 기다 린다. 프로세스 번호를 지정하지 않으 면 모든 자식 프로세스를 기다린 다. $ (sleep 10; echo 1번 끝) & 1231 $ echo 2번 끝; wait 1231; echo 3번 끝 2번 끝 1번 끝 3번 끝 $ (sleep 10; echo 1번 끝) & $ (sleep 10; echo 2번 끝) & $ echo 3번 끝; wait; echo 4번 끝 3번 끝 1번 끝 2번 끝 4번 끝

exit exit 쉘을 종료하고 종료코드(exit code)을 부모 프로세스에 전달 $ exit [종료코드]

8.2 프로그램 시작

프로그램 실행 시작 exec 시스템 호출 C 시작 루틴(start-up routine) 프로그램을 실행시킨다. C 시작 루틴(start-up routine) main 함수를 호출하면서 명령줄 인수, 환경 변수를 전달 exit( main( argc, argv) ); 실행이 끝나면 반환값을 받아 exit 한다.

프로그램 실행 시작

명령줄 인수/환경 변수 int main(int argc, char *argv[]); argc : 명령줄 인수의 개수

args.c #include <stdio.h> /* 모든 명령줄 인수와 환경 변수를 프린트한다. */ int main(int argc, char *argv[]) { int i; for (i = 0; i < argc; i++) /* 모든 명령줄 인수 프린트 */ printf("argv[%d]: %s \n", i, argv[i]); exit(0); }

environ.c #include <stdio.h> /* 모든 명령줄 인수와 환경 변수를 프린트한다. */ int main(int argc, char *argv[]) { char **ptr; extern char **environ; for (ptr = environ; *ptr != 0; ptr++) /* 모든 환경 변수 값 프린트*/ printf("%s \n", *ptr); exit(0); }

환경 변수 접근 getenv() 시스템 호출을 사용하여 환경 변수를 하나씩 접근하 는 것도 가능하다. #include <stdlib.h> char *getenv(const char *name); 환경 변수 name의 값을 반환한다. 해당 변수가 없으면 NULL을 반환한다.

printenv.c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> /* 환경 변수를 3개 프린트한다. */ int main(int argc, char *argv[]) { char *ptr; ptr = getenv("HOME"); printf("HOME = %s \n", ptr); ptr = getenv("SHELL"); printf("SHELL = %s \n", ptr); ptr = getenv("PATH"); printf("PATH = %s \n", ptr); exit(0); }

환경 변수 설정 putenv(), setenv()를 사용하여 특정 환경 변수를 설정한다. #include <stdlib.h> int putenv(const char *name); name=value 형태의 스트링을 받아서 이를 환경 변수 리스트에 넣어준다. name이 이미 존재하면 원래 값을 새로운 값으로 대체한다. int setenv(const char *name, const char *value, int rewrite); 환경 변수 name의 값을 value로 설정한다. name이 이미 존재하는 경우에는 rewrite 값이 0이 아니면 원래 값을 새로운 값으로 대체하고 rewrite 값이 0이면 그대로 둔다. int unsetenv(const char *name); 환경 변수 name의 값을 지운다.

8.3 프로그램 종료

프로그램 종료 정상 종료(normal termination) 비정상 종료(abnormal termination) main() 실행을 마치고 리턴하면 C 시작 루틴은 이 리턴값을 가지 고 exit()을 호출 프로그램 내에서 직접 exit()을 호출 프로그램 내에서 직접 _exit()을 호출 비정상 종료(abnormal termination) abort() 프로세스에 SIGABRT 시그널을 보내어 프로세스를 비정상적으로 종료 시그널에 의한 종료

프로그램 종료 exit() 모든 열려진 스트림을 닫고(fclose), 출력 버퍼의 내용을 디스크에 쓰는(fflush) 등의 뒷정리 후 프로세스를 정상적으로 종료 종료 코드(exit code)를 부모 프로세스에게 전달한다. _exit() #include <stdlib.h> void exit(int status); 뒷정리를 한 후 프로세스를 정상적으로 종료시킨다. #include <stdlib.h> void _exit(int status); 뒷정리를 하지 않고 프로세스를 즉시 종료시킨다.

atexit() exit 처리기를 등록한다 func exit() 는 exit handler 들을 등록된 역순으로 호출한다 #include <stdlib.h> void atexit(void (*func)(void)); returns: 0 if OK, nonzero on error exit 처리기를 등록한다 프로세스당 32개까지 func exit 처리기 함수 포인터(이름) exit() 는 exit handler 들을 등록된 역순으로 호출한다 © 숙대 창병모

C 프로그램 시작 및 종료 …… _exit user function exit handler _exit exit main call return return call exit (does not return) …… _exit call return main function exit (does not return) exit function user process exit handler return call call return (does not return) exit C start-up routine standard I/O cleanup _exit exec kernel © 숙대 창병모

exit 처리기 예 1 #include <stdio.h> 2 static void my_exit1(void), 3 my_exit2(void); 4 int main(void) { 5 if (atexit(exit_handler1) != 0) 6 perror("exit_handler1 등록할 수 없음"); 7 if (atexit(exit_handler2) != 0) 8 perror("exit_handler2 등록할 수 없음"); 9 printf("main 끝 \n"); 10 exit(0); 11 } 12 13 static void exit_handler1(void) { 14 printf("첫 번째 exit 처리기\n"); 15 } 16 17 static void exit_handler2(void) { 18 printf("두 번째 exit 처리기\n"); 19 } © 숙대 창병모

8.4 프로세스 ID

프로세스 ID 각 프로세스는 프로세스를 구별하는 번호인 프로세스 ID를 갖는다. 각 프로세스는 자신을 생성해준 부모 프로세스가 있다. int getpid( ); 프로세스의 ID를 리턴한다. int getppid( ); 부모 프로세스의 ID를 리턴한다.

pid.c 1 #include <stdio.h> 2 3 /* 프로세스 번호를 출력한다. */ 4 int main() 5 { 6 int pid; 7 printf("나의 프로세스 번호 : [%d] \n", getpid()); 8 printf("내 부모 프로세스 번호 : [%d] \n", getppid()); 9 }

프로세스의 사용자 ID 프로세스는 프로세스 ID 외에 프로세스의 사용자 ID와 그룹 ID를 갖는다. 프로세스가 수행할 수 있는 연산을 결정하는 데 사용된다.

프로세스의 사용자 ID 프로세스의 실제 사용자 ID(real user ID) 예를 들어 chang이라는 사용자 ID로 로그인하여 어떤 프로그램을 실행시키면 그 프로세스의 실제 사용자 ID는 chang이 된다. 프로세스의 유효 사용자 ID(effective user ID) 현재 유효한 사용자 ID로 새로 파일을 만들 때나 파일에 대한 접근 권한을 검사할 때 주로 사용된다. 보통 유효 사용자 ID와 실제 사용자 ID는 특별한 실행파일을 실행 할 때를 제외하고는 동일하다.

프로세스의 사용자 ID 프로세스의 실제/유효 사용자 ID 반환 프로세스의 실제/유효 그룹 ID 반환 #include <sys/types.h> #include <unistd.h> uid_t getuid( ); 프로세스의 실제 사용자 ID를 반환한다. uid_t geteuid( ); 프로세스의 유효 사용자 ID를 반환한다. uid_t getgid( ); 프로세스의 실제 그룹 ID를 반환한다. uid_t getegid( ); 프로세스의 유효 그룹 ID를 반환한다.

프로세스의 사용자 ID 프로세스의 실제/유효 사용자 ID 변경 프로세스의 실제/유효 그룹 ID 변경 #include <sys/types.h> #include <unistd.h> int setuid(uid_t uid); 프로세스의 실제 사용자 ID를 uid로 변경한다. int seteuid(uid_t uid); 프로세스의 유효 사용자 ID를 uid로 변경한다. int setgid(gid_t gid); 프로세스의 실제 그룹 ID를 gid로 변경한다. int setegid(gid_t gid); 프로세스의 유효 그룹 ID를 gid로 변경한다.

uid.c #include <stdio.h> #include <pwd.h> #include <grp.h> /* 사용자 ID를 출력한다. */ int main() { int pid; printf("나의 실제 사용자 ID : %d(%s) \n", getuid(), getpwuid(getuid())->pw_name); printf("나의 유효 사용자 ID : %d(%s) \n", geteuid(), getpwuid(geteuid())->pw_name); printf("나의 실제 그룹 ID : %d(%s) \n", getgid(), getgrgid(getgid())->gr_name); printf("나의 유효 그룹 ID : %d(%s) \n", getegid(), getgrgid(getegid())->gr_name); }

set-user-id 실행파일 특별한 실행권한 set-user-id(set user ID upon execution) 이 프로세스는 실행되는 동안 그 파일의 소유자 권한을 갖게 됨. 예 : /usr/bin/passwd 명령어 set-user-id 실행권한이 설정된 실행파일이며 소유자는 root 일반 사용자가 이 파일을 실행하게 되면 이 프로세스의 유효 사용 자 ID는 root가 됨. /etc/passwd처럼 root만 수정할 수 있는 파일의 접근 및 수정 가능

set-user-id 실행파일 set-user-id 실행권한은 심볼릭 모드로 's'로 표시 set-uid 실행권한 설정 $ ls –asl /bin/su /usr/bin/passwd 32 -rwsr-xr-x. 1 root root 32396 2011-05-31 01:50 /bin/su 28 -rwsr-xr-x. 1 root root 27000 2010-08-22 12:00 /usr/bin/passwd set-uid 실행권한 설정 $ chmod 4755 file1 set-gid 실행권한 설정 $ chmod 2755 file1

8.5 프로세스 구조

프로세스 프로세스는 실행중인 프로그램이다. 프로그램 실행을 위해서는 프로세스 이미지(구조)는 메모리 내의 프로세스 레이아웃 프로그램의 코드, 데이터, 스택, 힙, U-영역 등이 필요하다. 프로세스 이미지(구조)는 메모리 내의 프로세스 레이아웃 프로그램 자체가 프로세스는 아니다 !

프로세스 구조 프로세스 구조

프로세스 구조 텍스트(text) 데이터 (data) 힙(heap) 스택(stack area) U-영역(user-area) 프로세스가 실행하는 실행코드를 저장하는 영역이다. 데이터 (data) 전역 변수(global variable) 및 정적 변수(static variable)를 위한 메모리 영역이다. 힙(heap) 동적 메모리 할당을 위한 영역이다. C 언어의 malloc 함수를 호출하면 이 영역에서 동적으로 메모리를 할당해준다. 스택(stack area) 함수 호출을 구현하기 위한 실행시간 스택(runtime stack)을 위한 영역으로 활성 레코드(activation record)가 저장된다. U-영역(user-area) 열린 파일 디스크립터, 현재 작업 디렉터리 등과 같은 프로세스의 정보를 저장하는 영역이다.

핵심 개념 프로세스는 실행중인 프로그램이다. 쉘은 사용자와 운영체제 사이에 창구 역할을 하는 소프트웨어로 사 용자로부터 명령어를 입력받아 이를 처리하는 명령어 처리기 역할을 한다. 프로그램이 실행되면 프로그램의 시작 루틴에게 명령줄 인수와 환경 변수가 전달된다. exit()는 뒷정리를 한 후 프로세스를 정상적으로 종료시키고 _exit()는 뒷정리를 하지 않고 프로세스를 즉시 종료시킨다. exit 처리기는 exit()에 의한 프로세스 종료 과정에서 자동으로 수행된 다. 각 프로세스는 프로세스 ID를 갖는다. 각 프로세스는 자신을 생성해 준 부모 프로세스가 있다. 각 프로세스는 실제 사용자 ID와 유효 사용자 ID를 가지며 실제 그룹 ID와 유효 그룹 ID를 갖는다. 프로세스 이미지는 텍스트(코드), 데이터, 힙, 스택 등으로 구성된다.