10 시스템V의 프로세스간 통신

학습목표 유닉스 시스템V에서 제공하는 IPC기법을 이해한다. 메시지 큐를 이용해 통신 프로그램을 작성할 수 있다. 공유 메모리를 이용해 통신 프로그램을 작성할 수 있다. 세마포어를 이용한 IPC기법을 배운다.

목차 시스템 V IPC 기초 시스템 V IPC 관련 명령 메시지 큐 공유 메모리 세마포어

시스템 V IPC 기초 (1) 시스템 V IPC(Inter-Process Communication) 공통 요소 메시지 큐, 공유 메모리, 세마포어 공통 요소 시스템 V IPC를 사용하기 위해서는 미리 IPC 객체를 생성해야 함. IPC 객체의 생성 및 공유를 위해 사용하는 기본 요소는 키와 식별자 키(key)를 이용하여 서버 & 클라이언트 프로세스가 IPC 객체를 공유

시스템 V IPC 기초 (2) 키 생성 키로 IPC_PRIVATE 지정 ftok 함수로 키 생성 서버 & 클라이언트 프로세스가 키를 공유하기 위해 별도의 방법이 요구됨 ftok 함수로 키 생성 인자로 파일시스템에 이미 존재하는 임의의 파일의 경로명과 1~255사이의 번호 지정 키의 구조에서 id(8비트)에 인자로 지정한 번호 저장. 번호에 0은 지정하지 않는다. 동일한 경로명과 id를 이용하여 동일한 키를 생성하고 공유 가능 #include <sys/ipc.h> key_t ftok(const char *path, int id);

시스템 V IPC 기초 (3) IPC 공통 구조체 IPC객체를 생성하면 IPC 공통 구조체가 정의된다. 삭제하지 않은 경우에는 계속 잔존함 시스템에서 제공하는 총 IPC 구조체 개수는 한정되어 있음 struct ipc_perm { uid_t uid; gid_t gid; uid_t cuid; gid_t cgid; mode_t mode; uint_t seq; key_t key; int pad[4]; }; uid, gid : 구조체 소유자ID 및 소유그룹ID cuid, cgid : 구조체를 생성한 사용자ID, 그룹ID mode : 구조체에 대한 접근 권한 seq : 슬롯의 일련번호 key : 키값 pad : 향후 사용을 위해 예약된 영역

시스템 V IPC 관련 명령 (1) 시스템 V IPC 정보 검색: ipcs 명령 -m : 공유 메모리에 관한 정보만 검색 -q : 메시지 큐에 관한 정보만 검색 -s : 세마포어에 관한 정보만 검색 -a : -b, -c, -o, -p, -t 옵션으로 검색하는 항목 모두 출력 -A : 전체 항목을 모드 검색 -b : 각 방법의 최댓값 검색 -c : IPC 객체를 생성한 사용자의 로그인명과 그룹명 검색 -D mtype : 메시지 큐에서 mtype으로 지정한 메시지만 검색 -i : 공유 메모리 세그먼트에 연결된 ISM의 개수 출력 -J : IPC 객체 생성자의 프로젝트명 출력 -o : 현재 사용되고 있는 정보 출력 -p : PID 정보 출력 -t : 시간 정보 출력 ipcs [-aAbciJmopqstZ] [-D mtype]

시스템 V IPC 관련 명령 (2) IPCS 명령 사용 예 현재 동작중인 IPC 객체가 하나도 없는 경우 -A 옵션 지정시 : 모든 항목 출력 # ipcs IPC status from <running system> as of 2009년 2월 18일 수요일 오전 09시 36분 41초 T ID KEY MODE OWNER GROUP Message Queues: Shared Memory: Semaphores: # ipcs -A IPC status from <running system> as of 2009년 2월 18일 수요일 오전 10시 36분 41초 T ID KEY MODE OWNER GROUP CREATOR CGROUP CBYTES QNUM QBYTES LSPID LRPID STIME RTIME CTIME PROJECT Message Queues: T ID KEY MODE OWNER GROUP CREATOR CGROUP NATTCH SEGSZ CPID LPID ATIME DTIME CTIME ISMATTCH PROJECT Shared Memory: T ID KEY MODE OWNER GROUP CREATOR CGROUP NSEMS OTIME CTIME PROJECT Semaphores:

시스템 V IPC 관련 명령 (3) 시스템 V IPC 정보 삭제: ipcrm -m shmid : 공유 메모리 삭제 -q msqid : 메시지 큐 삭제 -s semid : 세마포어 삭제 -M shmkey : shmkey로 지정한 공유 메모리 삭제 -Q msgkey : msgkey로 지정한 공유 메모리 삭제 -S semkey : semkey로 지정한 공유 메모리 삭제 ipcrm [-m shmid] [-q msqid] [-s semid] [-M shmkey] [-Q msgkey] [-S emkey]

메시지 큐 (1) 메시지 큐(Message Queue) 메시지 큐 생성: msgget(2) 파이프와 유사하나 파이프는 스트림 기반으로 동작하고 메시지 큐는 메시지 단위(또는 패킷 단위)로 동작 각 메시지의 최대 크기는 제한되어 있음 각 메시지에는 메시지 유형이 있어 수신 프로세스는 어떤 유형의 메시지를 받을 것인지 선택 가능 메시지 큐 생성: msgget(2) key : IPC_PRIVATE 또는 ftok로 생성한 키값 msgflg : 플래그와 접근 권한 지정 IPC_CREAT : 새로운 키이면 식별자를 새로 생성 IPC_EXCL : 이미 존재하는 키이면 오류 발생 메시지 큐 식별자를 반환(msqid_ds 구조체) #include <sys/msg.h> int msgget(key_t key, int msgflg);

메시지 큐 (2) msqid_ds 구조체 struct msqid_ds { struct ipc_perm msg_perm; struct msg *msg_first; struct msg *msg_last; msglen_t msg_cbytes; msgqnum_t msg_qnum; msglen_t msg_qbytes; pid_t msg_lspid; pid_t msg_lrpid; time_t msg_stime; int32_t msg_pad1; time_t msg_rtime; int32_t msg_pad2; time_t msg_ctime; int32_t msg_pad3; short msg_cv; short msg_qnum_cv; long msg_pad4[3]; }; msg_perm: IPC공통 구조체 msg_first: 첫번째 메시지에 대한 포인터 msg_last: 마지막 메시지에 대한 포인터 msg_cbytes: 현재 메시지큐에 있는 총 바이트수 msg_qnum: 메시지 큐에 있는 메시지 개수 msg_qbytes: 메시지 큐의 최대 크기 msg_lspid: 마지막으로 메시지를 보낸 프로세스ID msg_lrpid: 마지막으로 메시지를 읽은 프로세스ID msg_stime: 마지막으로 메시지를 보낸 시각 msg_rtime: 마지막으로 메시지를 읽은 시각 msg_ctime: 마지막으로 메시지 큐의 권한변경시각 msg_pad1,2,3: 예비공간

메시지 큐 (3) 메시지 전송: msgsnd(2) msqid : 메시지 큐 식별자 msgp : 메시지 버퍼 주소 msgsz : 메시지 버퍼 크기 msgflg : 블록모드(0)/비블록 모드(IPC_NOWAIT) 메시지 버퍼 구조체 mtype : 메시지 유형으로 양수를 지정 mtext : 메시지 내용 저장 #include <sys/msg.h> int msgsnd(int msqid, const void *msgp, size_t msgsz, int msgflg); struct msqbuf { long mtype; char mtext[1]; };

[예제 10-1] 메시지 큐 생성 및 메시지 전송하기 ... 06 struct mymsgbuf { 07 long mtype; 08 char mtext[80]; 09 }; 10 11 int main(void) { 12 key_t key; 13 int msgid; 14 struct mymsgbuf mesg; 15 16 key = ftok("keyfile", 1); 17 msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0644); 18 if (msgid == -1) { 19 perror("msgget"); 20 exit(1); 21 } 22 ex10_1.c 메시지 버퍼 정의 키 값 생성 메시지 큐 생성

[예제 10-1] 메시지 큐 생성 및 메시지 전송하기 23 mesg.mtype = 1; 24 strcpy(mesg.mtext, "Message Q Test\n"); 25 26 if (msgsnd(msgid, (void *)&mesg, 80, IPC_NOWAIT) == -1) { 27 perror("msgsnd"); 28 exit(1); 29 } 30 31 return 0; 32 } ex10_1.c 보낼 메시지 만들기 메시지 전송 # ex10_1.out # ipcs -qo IPC status from <running system> as of 2009년 2월 18일 수요일 오후 2시 01분 14초 T ID KEY MODE OWNER GROUP CBYTES QNUM Message Queues: q 1 0x100719c --rw-r--r-- root other 80 1

메시지 큐 (4) 메시지 수신: msgrcv(2) msqid : 메시지 큐 식별자 msgp : 메시지 버퍼 주소 msgsz : 메시지 버퍼 크기 msgtyp : 읽어올 메시지 유형 msgflg : 블록모드(0)/비블록모드(IPC_NOWAIT) msgtyp에 지정할 값 0 : 메시지 큐의 다음 메시지를 읽어온다. 양수 : 메시지 큐에서 msgtyp로 지정한 유형과 같은 메시지를 읽어온다. 음수 : 메시지의 유형이 msgtyp로 지정한 값의 절대값과 같거나 작은 메시지를 읽어온다. #include <sys/msg.h> ssize_t msgrcv(int msqid, void *msgp, size_t msgsz, long int msgtyp, int msgflg);

[예제 10-2] 메시지 수신하기 ex10_2.c ... 05 struct mymsgbuf { 06 long mtype; 07 char mtext[80]; 08 }; 09 10 int main(void) { 11 struct mymsgbuf inmsg; 12 key_t key; 13 int msgid, len; 14 15 key = ftok("keyfile", 1); 16 if ((msgid = msgget(key, 0)) < 0) { 17 perror("msgget"); 18 exit(1); 19 } 20 21 len = msgrcv(msgid, &inmsg, 80, 0, 0); 22 printf("Received Msg = %s, Len=%d\n", inmsg.mtext, len); 23 24 return 0; 25 } 메시지 버퍼 정의 송신측과 같은 키값 생성 메시지 수신 # ex10_2.out Received Msg = Message Q Test, Len=80 # ipcs -qo IPC status from <running system> as of 2009년 2월 18일 수요일 오후 2시 03분 48초 T ID KEY MODE OWNER GROUP CBYTES QNUM Message Queues: q 1 0x100719c --rw-r--r-- root other 0 0

메시지 큐 (5) 메시지 제어: msgctl(2) msqid : 메시지 큐 식별자 cmd : 수행할 제어기능 buf : 제어 기능에 사용되는 메시지 큐 구조체 주소 cmd에 지정할 값 IPC_RMID : 메시지 큐 제거 IPC_SET : 메시지 큐 정보 중 msg_perm.uid, msg_perm.gid, msg_perm.mode, msg_qbytes 값을 세번째 인자로 지정한 값으로 변경 IPC_STAT : 현재 메시지 큐의 정보를 buf에 저장 #include <sys/msg.h> int msgctl(int msqid, int cmd, struct msqid_ds *buf);

[예제 10-3] 메시지 큐 삭제하기 ex10_3.c ... 05 int main(void) { 06 key_t key; 07 int msgid; 08 09 key = ftok("keyfile", 1); 10 msgid = msgget(key, IPC_CREAT|0644); 11 if (msgid == -1) { 12 perror("msgget"); 13 exit(1); 14 } 15 16 printf("Before IPC_RMID\n"); 17 system("ipcs -q"); 18 msgctl(msgid, IPC_RMID, (struct msqid_ds *)NULL); 19 printf("After IPC_RMID\n"); 20 system("ipcs -q"); 21 22 return 0; 23 } 키값 생성 메시지 큐 삭제

[예제 10-3] 실행결과 # ex10_3.out Before IPC_RMID IPC status from <running system> as of 2009년 2월 18일 수요일 오후 2시 21분 47초 T ID KEY MODE OWNER GROUP Message Queues: q 1 0x100719c --rw-r--r-- root other After IPC_RMID

공유 메모리 (1) 공유 메모리(Shared Memory) 공유 메모리 생성: shmget(2) 같은 메모리 공간을 두 개 이상의 프로세스가 공유하는 것 같은 메모리 공간을 사용하므로 이를 통해 데이터를 주고 받을 수 있음 공유 메모리 생성: shmget(2) key : IPC_PRIVATE 또는 ftok로 생성한 키값 size : 공유할 메모리 크기 shmflg : 공유 메모리의 속성을 지정하는 플래그 IPC_CREAT, IPC_EXCL 공유 메모리 식별자를 반환(shmid_ds 구조체) #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int shmget(key_t key, size_t size, int shmflg);

공유 메모리 (2) shmid_ds 구조체 struct shmid_ds { struct ipc_perm msg_perm; size_t shm_segsz; struct anon_map *shm_amp; pid_tt_t shm_lpid;; pid_t shm_cpid; shmatt_t shm_nattch; ulong_t shm_cnattch; time_t shm_atime; int32_t shm_pad1; time_t shm_dtime; int32_t shm_pad2; time_t shm_ctime; int32_t shm_pad3; int32_t shm_pad4[4]; }; shm_perm: IPC공통 구조체 shm_segsz: 공유 메모리 세그먼트 크기 shm_lpid: 마지막으로 shmop동작을 한 프로세스ID shm_cpid : 공유 메모리를 생성한 프로세스ID shm_nattach: 공유 메모리를 연결하고 있는 프로세스 수 shm_atime: 마지막으로 공유 메모리를 연결한 시각 shm_dtime: 마지막으로 공유 메모리 연결을 해제한 시각 shm_ctime: 마지막으로 공유 메모리 접근 권한을 변 경한 시각

[예제 10-4] 공유 메모리 생성하기 ... 07 int main(void) { 08 key_t key; ex10_4.c ... 07 int main(void) { 08 key_t key; 09 int shmid; 10 key = ftok("shmfile", 1); 12 shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT|0644); 13 if (shmid == -1) { 14 perror("shmget"); 15 exit(1); 16 } 17 18 return 0; 19 } 키 생성 공유 메모리 생성. # ex10_4.out # ipcs -mo IPC status from <running system> as of 2009년 2월 18일 수요일 오후 03시 06분 01초 T ID KEY MODE OWNER GROUP NATTCH Shared Memory: m 0 0x100719b --rw-r--r-- root other 0

공유 메모리 (3) 공유 메모리 연결: shmat(2) 공유 메모리 연결 해제: shmdt(2) shmid : 공유 메모리 식별자 shmaddr : 공유 메모리를 연결할 주소 shmflg : 공유 메모리에 대한 읽기/쓰기 권한 0(읽기/쓰기 가능), SHM_RDONLY(읽기 전용) 공유 메모리 연결 해제: shmdt(2) shmaddr: 연결을 해제힐 공유 메모리 주소 #include <sys/types.h> #include <sys/shm.h> void *shmat(int shmid, const void *shmaddr, int shmflg); #include <sys/types.h> #include <sys/shm.h> int shmdt(char *shmaddr);

공유 메모리 (4) 공유 메모리 제어: shmctl(2) cmd : 수행할 제어기능 IPC_RMID : 공유 메모리 제거 IPC_SET : 공유 메모리 정보 내용 중 shm_perm.uid, shm_perm.gid, shm_perm.mode 값을 세번째 인자로 지정한 값으로 변경 IPC_STAT : 현재 공유 메모리의 정보를 buf에 지정한 메모리에 저장 SHM_LOCK : 공유 메모리를 잠근다. SHM_UNLOCK : 공유 메모리의 잠금을 해제한다. #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> int shmctl(int shmid, int cmd, struct shmid_ds *buf);

[예제 10-5] 공유 메모리 사용하기 부모/자식 프로세스 간 공유 메모리 사용 예제 ... ex10_5.c 부모/자식 프로세스 간 공유 메모리 사용 예제 ... 09 int main(void) { 10 int shmid, i; 11 char *shmaddr, *shmaddr2; 12 13 shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 20, IPC_CREAT|0644); 14 if (shmid == -1) { 15 perror("shmget"); 16 exit(1); 17 } 18 19 switch (fork()) { 20 case -1: 21 perror("fork"); 22 exit(1); 23 break; 공유 메모리 생성

[예제 10-5] 공유 메모리 사용하기 ex10_5.c 24 case 0: 25 shmaddr = (char *)shmat(shmid, (char *)NULL, 0); 26 printf("Child Process =====\n"); 27 for (i=0; i<10; i++) 28 shmaddr[i] = 'a' + i; 29 shmdt((char *)shmaddr); 30 exit(0); 31 break; 32 default: 33 wait(0); 34 shmaddr2 = (char *)shmat(shmid, (char *)NULL, 0); 35 printf("Parent Process =====\n"); 36 for (i=0; i<10; i++) 37 printf("%c ", shmaddr2[i]); 38 printf("\n"); 39 sleep(5); 40 shmdt((char *)shmaddr2); 41 shmctl(shmid, IPC_RMID, (struct shmid_ds *)NULL); 42 break; 43 } 44 45 return 0; 46 } 공유 메모리 연결 공유메모리에 데이터 기록 후 공유 메모리 연결 해제 공유 메모리 연결 공유 메모리 내용 출력 공유 메모리 연결 해제 공유 메모리 삭제 # ex10_5.out Child Process ===== Parent Process ===== a b c d e f g h i j

[예제 10-6] (1) listener (서버역할) ex10_6s.c 독립적인 프로세스 간 공유 메모리 사용 예제 ... 10 void handler(int dummy) { 11 ; 12 } 13 14 int main(void) { 15 key_t key; 16 int shmid; 17 void *shmaddr; 18 char buf[1024]; 19 sigset_t mask; 20 21 key = ftok("shmfile", 1); 22 shmid = shmget(key, 1024, IPC_CREAT|0666); 23 24 sigfillset(&mask); 25 sigdelset(&mask, SIGUSR1); 26 sigset(SIGUSR1, handler); 27 28 printf("Listener wait for Talker\n"); 키 생성 공유 메모리 생성 시그널 처리 지정

[예제 10-6] (1) listener (서버역할) ex10_6s.c 29 sigsuspend(&mask); 30 31 printf("Listener Start =====\n"); 32 shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0); 33 strcpy(buf, shmaddr); 34 printf("Listener received : %s\n", buf); 35 36 strcpy(shmaddr, "Have a nice day\n"); 37 sleep(3); 38 shmdt(shmaddr); 39 40 return 0; 41 } 시그널 올 때까지 대기 시그널이 오면 공유 메모리 연결 메모리 내용 읽고 출력 공유 메모리에 쓰기

[예제 10-6] (2) talker(클라이언트 역할) ex10_6c.c ... 11 int main(int argc, char **argv) { 12 key_t key; 13 int shmid; 14 void *shmaddr; 15 char buf[1024]; 16 17 key = ftok("shmfile", 1); 18 shmid = shmget(key, 1024, 0); 19 20 shmaddr = shmat(shmid, NULL, 0); 21 strcpy(shmaddr, "Hello, I'm talker\n"); 22 23 kill(atoi(argv[1]), SIGUSR1); 24 sleep(2); 25 strcpy(buf, shmaddr); 26 27 printf("Listener said : %s\n", buf); 28 system("ipcs -mo"); 29 shmdt(shmaddr); 30 shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL); 31 32 return 0; 33 } 서버와 같은 키 생성 공유 메모리 정보 가져오기 공유 메모리 연결하고 데이터 기록 시그널 발송 서버가 보낸 메시지 읽어 출력 공유 메모리 연결 해제 및 삭제

[예제 10-6] 실행결과 # listener & [1] 4946 # Listener wait for Talker [1] 4946 # Listener wait for Talker Listener Start ===== Listener received : Hello, I'm talker # talker 4946 Listener said : Have a nice day IPC status from <running system> as of 2009년 2월 18일 수요일 오후 07시 53분 12초 T ID KEY MODE OWNER GROUP NATTCH Shared Memory: m 4 0x100719b --rw-rw-rw- root other 2 # ipcs IPC status from <running system> as of 2009 년 2월 18일 수요일 오후 07시 53분 57초 T ID KEY MODE OWNER GROUP Message Queues: Semaphores:

세마포어 (1) 세마포어(Semaphore) 세마포어 기본 동작 구조 프로세스 동기화(Synchronization) 도구 한 번에 한 프로세스만 작업을 수행하는 부분(임계영역:Critical Section)에 접근해 잠그거나, 다시 잠금을 해제하는 기능을 제공하는 정수형 변수 세마포어 연산 : 잠금 설정 / 자금 해제 세마포어를 처음 제안한 에츠허르 데이크스트라가 사용한 용어에 따라 잠금 함수는 p로 표시하고 해제 함수는 v로 표시 wait / signal operations 세마포어 기본 동작 구조 중요 처리부분(critical section)에 들어가기 전에 p 함수를 실행하여 잠금 수행 처리를 마치면 v 함수를 실행하여 잠금 해제 p(sem); // 잠금 중요한 처리 부분 v(sem); // 잠금 해제

세마포어 (2) p 함수의 기본 동작 구조 v 함수의 기본 동작 구조 sem의 초기값은 1 p(sem) { while sem=0 do wait; sem 값을 1 감소; } v(sem) { sem 값을 1 증가; if (대기중인 프로세스가 있으면) 대기중인 첫 번째 프로세스를 동작시킨다. }

세마포어 (3) 세마포어 생성: semget(2) key : IPC_PRIVATE 또는 ftok 함수로 생성한 키 nsems : 생성할 세마포어 개수 세마포어는 집합단위로 처리  하나의 식별자로 여러 개의 세마포어 접근 가능 semflg : 세마포어 접근 속성 (IPC_CREAT, IPC_EXCL) 세마포어 식별자를 반환(semid_ds 구조체) #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> int semget(key_t key, int nsems, int semflg);

세마포어 (4) semid_ds 구조체 struct semid_ds { struct ipc_perm sem_perm; struct sem *sem_base; ushort_t sem_nsems; time_t sem_otime; int32_t sem_pad1; time_t sem_ctime; int32_t sem_pad2; int sem_binary; long sem_pad3[3]; }; sem_perm: IPC공통 구조체 sem_base: 세마포어 집합에서 첫번째 세마포어의 주소(sem 구조체 배열) sem_nsems: 세마포어 집합에서 세마포어 개수 sem_otime: 세마포어 연산을 수행한 마지막시간 sem_ctime: 세마포어 접근권한을 마지막으로 변경 한 시간 sem_binary: 세마포어 종류를 나타내는 플래그

세마포어 (5) sem 구조체 세마포어 정보를 저장하는 구조체 struct sem { ushort_t semval; pid_t sempid; ushort_t semncnt; ushort_t semzcnt; kcondvar_t semncnt_cv; kcondvar_t semzcnt_cv; }; semval : 세마포어 값 sempid : 세마포어 연산을 마지막으로 수행한 프로 세스 PID semncnt: 세마포어 값이 현재 값보다 증가하기를 기다리는 프로세스 수 semzcnt: 세마포어 값이 0이 되기를 기다리는 프로 세스 수

세마포어 (6) 세마포어 제어: semctl(2) semnum : 기능을 제어할 세마포어 번호 cmd : 수행할 제어 명령 ... : 제어 명령에 따라 필요시 사용할 세마포어 공용체 주소(선택사항) cmd에 지정할 수 있는 값 IPC_RMID, IPC_SET, IPC_STAT : 메시지 큐, 공유 메모리와 동일 기능 GETVAL : 세마포어의 semval 값을 읽어온다. SETVAL : 세마포어의 semval 값을 arg.val로 설정한다. GETPID : 세마포어의 sempid 값을 읽어온다. GETNCNT, GETZNCNT : 세마포어의 semncnt, semzcnt 값을 읽어온다. GETALL : 세마포어 집합에 있는 모든 세마포어의 semval 값을 arg.array에 저장 SETALL : 세마포어 집합에 있는 모든 세마포어의 semval 값을 arg.array의 값으로 설정 #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...); union semun { int val; struct semid_df * buf; ushort_t *array; } arg;

세마포어 (7) 세마포어 연산: semop(2) 세마포어 연산 sops : sembuf 구조체 주소 nsops : sops가 가리키는 구조체 크기 세마포어 연산 sembuf 구조체의 sem_op 항목에 지정 #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/sem.h> int semop(int semid, struct sembuf *sops, size_t nsops); struct sembuf { ushort_t sem_num; short sem_op; short sem_flg; }; 세마포어 연산을 의미 if (sem_op < 0) { /* 세마포어 잠금 */ wait until semval >= | sem_op |; semval -= | sem_op |; } else if (sem_op > 0) /* 세마포어 잠금 해제 */ semval += sem_op; else wait until semval is 0;

세마포어 (8) sem_op가 음수 : 세마포어 잠금 기능 수행 semval 값이 sem_op의 절댓값과 같거나 크면 semval 값에서 sem_op의 절댓값을 뺀다. semval 값이 sem_op의 절댓값보다 작고 sem_flg에 IPC_NOWAIT가 설정되어 있으면 semop 함수는 즉시 반환 semval 값이 sem_op의 절댓값보다 작은데 sem_flg에 IPC_NOWAIT가 설정되어 있지 않으면 semop 함수는 semncnt 값을 증가시키고 다음 상황을 기다린다. semval 값이 sem_op의 절대값보다 같거나 커진다. 이 경우 semncnt 값은 감소하고 semval 값에서 sem_op의 절대값을 뺀다. 시스템에서 semid가 제거된다. 이 경우 errno가 EIDRM으로 설정되고 -1을 반환한다. semop 함수를 호출한 프로세스가 시그널을 받는다. 이 경우 semncnt 값은 감소하고 시그널 처리함수를 수행한다. sem_op가 양수면 세마포어의 잠금을 해제하고 사용중이던 공유자원을 돌려준다. 이 경우는 sem_op 값이 semval 값에 더해진다. sem_op 값이 0일 경우 semval 값이 0이면 semop 함수는 즉시 반환한다. semval 값이 0이 아니고, sem_flg에 IPC_NOWAIT가 설정되어 있으면 semop 함수는 즉시 반환한다. semval 값이 0이 아니고, sem_flg에 IPC_NOWAIT가 설정되어 있지 않으면 semop 함수는 semzcnt 값을 증가시키고 semval 값이 0이 되길 기다린다.

[예제 10-7] (1) 세마포어 생성과 초기화 ex10_7.c ... 09 union semun { 10 int val; struct semid_ds *buf; 12 unsigned short *array; 13 }; 14 15 int initsem(key_t semkey) { 16 union semun semunarg; 17 int status = 0, semid; 18 19 semid = semget(semkey, 1, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0600); 20 if (semid == -1) { 21 if (errno == EEXIST) 22 semid = semget(semkey, 1, 0); 23 } 24 else { 25 semunarg.val = 1; 26 status = semctl(semid, 0, SETVAL, semunarg); 27 } 28 29 if (semid == -1 || status == -1) { 30 perror("initsem"); 31 return (-1); 32 } 33 34 return semid; 35 } semun 공용체 선언 세마포어 생성 및 초기화 함수 세마포어 생성 세마포어 값을 1로 초기화

sem_op 값을 양수로 하여 잠금해제기능 수행 [예제 10-7] (2) 세마포어 연산 ex10_7.c 36 37 int semlock(int semid) { struct sembuf buf; 39 40 buf.sem_num = 0; 41 buf.sem_op = -1; 42 buf.sem_flg = SEM_UNDO; 43 if (semop(semid, &buf, 1) == -1) { 44 perror("semlock failed"); 45 exit(1); 46 } 47 return 0; 48 } 49 50 int semunlock(int semid) { 51 struct sembuf buf; 52 53 buf.sem_num = 0; 54 buf.sem_op = 1; 55 buf.sem_flg = SEM_UNDO; 56 if (semop(semid, &buf, 1) == -1) { 57 perror("semunlock failed"); 58 exit(1); 59 } 60 return 0; 61 } 세마포어 잠금 함수 sem_op 값을 음수로 하여 잠금기능 수행 세마포어 잠금 해제 함수 sem_op 값을 양수로 하여 잠금해제기능 수행

[예제 10-7] (3) 세마포어 호출 ex10_7.c 63 void semhandle() { 64 int semid; 65 pid_t pid = getpid(); 66 67 if ((semid = initsem(1)) < 0) 68 exit(1); 69 70 semlock(semid); 71 printf("Lock : Process %d\n", (int)pid); 72 printf("** Lock Mode : Critical Section\n"); 73 sleep(1); 74 printf("Unlock : Process %d\n", (int)pid); 75 semunlock(semid); 76 77 exit(0); 78 } 79 80 int main(void) { 81 int a; 82 for (a = 0; a < 3; a++) 83 if (fork() == 0) semhandle(); 84 85 return 0; 86 } 세마포어 생성 함수 호출 세마포어 잠금함수 호출 처리부분 세마포어 잠금 해제 함수 호출 자식 프로세스를 3개 만든다.

[예제 10-7] 실행결과 세마포어 기능을 사용하지 않을 경우 세마포어 기능을 사용할 경우 # ex10_7.out Lock : Process 5262 ** Lock Mode : Critical Section Lock : Process 5263 Lock : Process 5264 Unlock : Process 5263 Unlock : Process 5262 Unlock : Process 5264 5262 프로세스가 처리부분을 실행하는 중에 다른 프로세스도 같이 수행된다. # ex10_7.out Lock : Process 5195 ** Lock Mode : Critical Section Unlock : Process 5195 Lock : Process 5196 Unlock : Process 5196 Lock : Process 5197 Unlock : Process 5197 5262 프로세스가 처리부분을 실행하는 중에 다른 프로세스는 실행하지 않고 차례로 실행한다.

과제물 #5 1. 과제물 내용 (1) 교재 pp.433, 연습 문제 #3에 제시된 프로그램을 작성하여라. 단, talker & listener 프로세스 간의 동기화 및 공유 메모리에 대한 상호배제는 세마포어를 이용하여 해결하여라. 2. 제출일 - 2012년 6월 4일 수업시간 3. 제출물 - 프로그램 설계에 대한 구체적인 설명 - 프로그램 소스 - 프로그램 실행 예