Department of Computer Engineering Unix Process Department of Computer Engineering Kyung Hee University. Choong Seon Hong

유닉스 기반 다중 서버 구현 방법 클라이언트들이 동시에 접속할 수 있는 서버 서비스를 동시에 처리할 수 있는 서버 프로세스 생성을 통한 멀티태스킹 (Multitasking) 서버의 구현 select 함수에 의한 멀티플렉싱 (Multiplexing) 서버의 구현 쓰레드를 기반으로 하는 멀티쓰레딩 (Multithreading) 서버의 구현

Process의 정의 Program 이란 Process 란 hard disk main memory read Program 1 C, C++, Java와 같은 프로그램 언어로 작성된 소스코드 Process 란 Running program 생성된 프로세스는 운영체제의 의해 할당된 고유한 ID를 지닌다. (ps –u) 하나의 프로그램 내에서 여러 개의 프로세스가 동시에 실행 될 수 있다. hard disk main memory read Program 1 Process 1 read Process 2 Program 2 CPU read Process 3 Program 3 read Process 4 Program 4

Process의 모드 Process는 User mode 또는 Kernel mode에서 실행 사용자 모드 커널 모드 사용자의 권한으로 명령이 실행 커널 모드 커널의 권한으로 실행 하드디스크를 읽기 위한 read() 함수 void main() { char buf[512]; int n = read(0, buf, 512}; n++; exit(0); } User mode에서 실행 Kernel mode에서 실행 User mode에서 실행 Kernel mode에서 실행

Process의 상태 Running state (실행 상태) Waiting state (블록 상태) 프로세스가 CPU 서비스를 받을 수 있는 상태 Waiting state (블록 상태) 입출력 처리와 같은 어떤 조건을 기다리는 상태 Stop state (중단 상태) 특정 시그널을 커널로부터 받아 프로세스의 동작이 정지된 상태 Zombie state (좀비 상태) 프로세스의 실행은 끝났으나 여전히 메모리에 존재하는 상태 running state waiting state zombie state stop state

Process의 메모리 배치 프로세스는 일정한 메모리를 배정 받아 사용 (프로세스 이미지) C 프로그램과 이미지의 내용 프로그램 실행에 필요한 어셈블러 코드, 변수가 저장 원칙적으로 한 프로세스는 다른 프로세스의 메모리 영역에 접근 불가 C 프로그램과 이미지의 내용 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> extern char **environ; //extern 변수 int init_global_var = 3; //초기화된 global 변수 int unint_global_var; //초기화되지 않은 global 변수 int main(int argc, char **argv) { int auto_var; //자동 변수 static int static_var; //static 변수 register int reg_var; //register 변수 char *auto_ptr; //자동 변수 auto_ptr = malloc(10); //메모리 10byte 할당 return 0; } 메모리 영역 메모리 내용 및 변수들 환경변수와 명령행 인자 영역 *environ 내용 stack argc, argv, auto_var, reg_var, auto_ptr heap malloc()이 할당한 10 byte 데이터 영역 초기화 안 된 영역 unint_global_var, static_var 초기화 된 영역 init_global_var = 3 코드영역 어셈블된 프로그램 코드

Stack and Heap Stack Heap 현재 호출되어 실행중인 함수의 코드와 환경 정보를 저장 main()에서 printf()를 호출하였다면 main()이 차지하는 영역위에 printf()를 처리하기 위한 메모리가 할당되고 printf()가 수행 printf()가 리턴되면 printf()와 관련된 영역은 삭제되고 프로세스의 수행은 main()으로 돌아감 함수 내부에서 임시로 사용되는 자동 변수도 스택 영역에 할당 Heap 스택은 사용하던 메모리가 함수의 종료와 함께 사라짐 이 문제를 해결하기 위해 리턴 되어도 사라지지 않도록 한 영역이 힙 malloc() 함수를 사용한 영역은 힙에 저장

Stack Error func() 호출 process int main() { char *ptr; ptr = func(); } char *func() { char arr[10]; return arr; Error 10 byte 배열 할당 Address return Stack 영역

Heap func() 호출 process int main() { free(ptr) 호출 char *ptr; ptr = func(); free(ptr) } char *func() { char *arr; arr = malloc(10); return arr; free(ptr) 호출 10 byte 배열 할당 Address return heap 영역

fork() 새로운 프로세스를 만들기 위해 주로 사용 fork()를 호출한 프로세스의 이미지를 복사하여 새로운 프로세스를 생성 원본 프로세스의 모든 메모리 공간 (데이터 영역, heap, stack)을 그대로 복사 부모/자식 프로세스 부모 프로세스 : fork()를 호출한 프로세스 fork()의 리턴값 : 자식프로세스의 PID 자식 프로세스 : fork()에 의해 새로 생성된 프로세스 fork()의 리턴값 : 0 프로세스의 공유 부모와 자식 프로세스는 변수를 서로 공유하지 않음 개설한 파일이나 소켓은 프로세스 이미지 외부에 존재하므로 공유

fork() 부모/자식 프로세스의 실행과 리턴값 Parent process PID = 100 *자기 자신을 복제 *메모리 영역은 독립 *PID 는 다름 *완전히 복제된 두 개의 Process 가 실행 된다. fork() Child process PID = 101 return 값 = 0 Parent process PID = 100 return 값 = 101

fork 함수 호출을 통한 프로세스의 생성 fork 함수 호출을 통한 프로세스의 생성은 복사에 의한 생성이다. 1…….. 2…….. 3. pid=fork() 4……. 5……. Fork에 의한 복사 원본 프로세스 복사본 프로세스 리턴 값은 복사본 프로세스 ID 리턴 값은 0 #include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t fork(void); PID = fork(); if (PID == 0) child_work(); // child process에서 처리 else parent_work(); // parent process에서 처리

fork 함수 호출을 통한 프로세스의 생성 복사본 프로세스 원본 프로세스 a=10 a=10 pid=1133 b=20 pid=0 int a=10; int main() { pid_t pid; int b=20; pid = fork(); ……. } int a=10; int main() { pid_t pid; int b=20; pid = fork(); ……. } a=10 a=10 Data 영역 Data 영역 pid=1133 b=20 pid=0 b=20 Stack 영역 Stack 영역 복사본 프로세스 원본 프로세스

Process의 종료 종료 조건 exit() main() 함수에서 return 되는 경우 exit() 함수를 호출할 경우 프로세스 종료 signal을 받은 경우 exit() 프로세스가 자신을 종료시키는데 사용 열려 있던 모든 파일을 닫기 위해 자동으로 close() 함수를 호출

예제 확인 #1 실행 파일 fork.c 실행 결과

예제 확인 #2 실행 파일 fork_test.c pid_t getpid(void) //자신의 PID를 얻음 pid_t getppid(void) //부모 프로세스의 PID를 얻음

예제 확인 #3 파일명 프로그램 설명 tcp_talkserv.c tcp_talkcli.c 토크서버에서는 먼저 listen()을 호출하고 accept()를 호출하여 클라이언트와 연결하고 연결이 이루어지면 fork()를 호출 부모 프로세스는 사용자의 키보드 입력을 받아 클라이언트에게 전송 자식 프로세스는 클라이언트가 보내온 메시지를 화면에 출력 strstr 문자열 안에 특정 문자열이 존재하는지 여부를 체크하는 함수이다. char * strstr(const char * string, const char * strCharSet);  string에서 strCharSet을 검색해 해당 문자열 위치를 포인터로 리턴한다.

예제 확인 #3

실습 Fork()를 사용하여 다중 사용자가 접속가능한 TCP 기반의 에코 프로그램을 작성하시오. Main()에서 무한 루프를 돌며 클라이언트를 accept() 해줌 Accep()이 리턴될 때마다 fork()를 호출하여 자식 프로세스가 새로운 클라이언트의 접속을 수락하여 데이터를 수신 자식 프로세스는 하나의 클라이언트가 보내온 메시지를 해당 클라이언트에게 그대로 전송 해줌 반드시 3개 이상의 클라이언트가 접속되는지 확인할 것!!

Server Accept() Connect() Fork()>0 Fork() Fork()==0 TCP_Echo Server