Signal & Inter-Process Communication

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1 Signal & Inter-Process Communication
Department of Computer Science and Engineering Kyung Hee University. Choong Seon Hong

2 좀비 프로세스

3 좀비 프로세스(zombie process)
좀비 프로세스란 프로세스 종료 후 메모리상에서 사라지지 않는 프로세스 좀비 프로세스의 생성 이유. 자식 프로세스는 부모 프로세스에게 실행 결과에 대한 값을 반환해야 한다. 자식 프로세스 커널 부모프로세스 좀비 자식 프로세스 커널 부모프로세스 소멸

4 좀비 프로세스의 생성 예 프로그램 예제 zombie.c int main(int argc, char **argv) {
pid_t pid; int data=10; pid=fork(); if(pid<0) printf("fork 실패 프로세스 id : %d \n", pid); printf("fork 성공 프로세스 id : %d \n", pid); if(pid==0) /* 자식 프로세스라면 */ data+=10; else /* 부모 프로세스라면 */ data-=10; sleep(20); /* 20초 동안 정지 상태에 들어간다 */ } printf("data : %d \n", data); return 0;

5 좀비 프로세스의 소멸1 소멸 방법 wait 함수의 사용 부모 프로세스에서 커널에게 자식 프로세스의 반환 값을 요구한다
장점 : 사용하기 간단하다. 단점 : 무한 대기 상태에 빠질 수 있다 함수 호출시 종료 된 자식 프로세스가 있으면 그 프로세스가 리턴한 값을 읽어 들인다.(함수 호출 시 전달되는 포인터를 통해) #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> pid_t wait(int * status)

6 좀비 프로세스의 소멸1 종료 상태를 확인할 수 있는 매크로 함수
status 포인터가 가리키는 변수에 저장된 값을 통해서 원하는 정보만 리턴 받을 수 있도록 구현되어 있는 매크로 함수 매크로 함수 리턴 값 WIFEXITED(status) 정상 종료를 했을 경우 0을 반환한다. WEXITSTATUS(status) 종료시에 return 하거나 exit 함수의 인자로 넘겨진 값을 반환한다.

7 좀비 프로세스 소멸의 예1 프로그램 예제 wait.c pid=fork(); if(pid<0)
printf("fork 실패 프로세스 id : %d \n", pid); printf("fork 성공 프로세스 id : %d \n", pid); if(pid==0) /* 자식 프로세스라면 */ data+=10; else /* 부모 프로세스라면 */ { data-=10; child=wait(&state); /* 자식 프로세스의 종료 대기 */ printf("자식 프로세스 ID = %d \n", child); printf("리턴 값 = %d \n", WEXITSTATUS(state)); sleep(20); /* 프로세스 상태 확인을 위해서 */ }

8 좀비 프로세스의 소멸2 소멸 방법 waitpid 함수의 사용 부모 프로세스에서 자식 프로세스의 반환 값을 요구한다
pid : 종료 확인을 원하는 자식 프로세스의 ID options : sys/wait.h에 정의, ‘WNOHANG’ 상수를 인자로 전달하게 되면 이미 종료한 자식 프로세스가 없는 경우에 대기 상태로 들어가지 않고 바로 리턴 #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> pid_t waitpid(pid_t pid, int * status, int options)

9 좀비 프로세스 소멸의 예2 ㅇ 프로그램 예제 waitpid.c int main(int argc, char **argv) {
pid_t pid, child; int data=10; int state; pid=fork(); if(pid<0) printf("fork 실패, 프로세스 id : %d \n", pid); printf("fork 성공, 프로세스 id : %d \n", pid); if(pid==0) /* 자식 프로세스라면 */ data+=10; sleep(10); /* 종료를 10초 지연 */ } else /* 부모 프로세스라면 */ data-=10; do{ sleep(3); puts("3초 대기"); child=waitpid(-1, &state, WNOHANG); }while(child == 0); /* 종료한 자식 프로세스 상태정보 출력 */ printf("Child process id = %d, return value = %d \n\n", child, WEXITSTATUS(state)); printf("data : %d \n", data); return 0; ㅇ 프로그램 예제 waitpid.c

10 시그널 핸들링과 좀비 프로세스

11 시그널(Signal) 핸들링 시그널이란? 시그널 핸들러 시그널 핸들링
시스템 내의 특정상황 발생을 알리기 위해서 커널이 전달하는 신호 프로세스에서 어떤 이벤트가 발생한 것을 다른 프로세스에게 알리는 도구 시그널 핸들러 적절한 처리를 해 주는 함수 시그널 핸들링 시그널이 발생 함에 따라 이에 대한 적절한 처리를 해 주는 것. 즉, 시그널 발생을 감지하여 그 시그널에 적합한 처리(함수 호출)를 해주는 과정 Operating System Process Signal 1. 특정 상황 발생 2. 시그널 전송 3. 시그널 처리 함수 호출

12 시그널(Signal)의 종류 시그널 발생 상황 SIGALRM
시간을 예약(alarm 함수 사용)해 놓고 그 시간이 되었을 경우 발생. SIGINT 인터럽트(interrupt) 발생을 알린다. 여기서 인터럽트는 Ctrl-C를 누른 경우 발생한다. SIGCHLD 자식 프로세스가 종료된 경우 발생한다.

13 signal 함수를 이용한 시그널 핸들링 signal 함수 시그널과 시그널 핸들러를 연결해 주는 기능을 한다
인자 signum에 해당하는 시그널을 수신시 이를 처리하기 위한 함수를 handler 인자에 등록 Handler 인자의 종류 signal_handler : 시그널 핸들러 함수명 SIG_IGN: 시그널을 무시하도록 설정 #include <signal.h> void (*signal(int signum, void (*func)(int)))(int);

14 예제 확인 1 프로그램 예제 sigint.c void handler(int sig);
int main(int argc, char **argv) { int state; int num=0; signal(SIGINT, handler); while(1) printf("%d : 대기중 \n", num++); sleep(2); if(num>5) break; } return 0; /*시그널 처리 함수 */ void handler(int sig) printf("전달된 시그널은 %d \n", sig);

15 sigaction 함수를 이용한 시그널 핸들링
시그널과 시그널 핸들러를 연결해 주는 기능을 한다 signum: signal 함수와 마찬가지로 관심있는 시그널의 종류를 인자로 전달 act: 새로 등록할 시그널 핸들러 정보로 초기화된 sigaction 구조체 변수의 포인터를 인자로 전달 oldact : 이전에 등록되었던 시그널 핸들러의 포인터를 얻고자 할 때 사용하게 되는 인자 #include <signal.h> int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

16 sigaction 함수를 이용한 시그널 핸들링
sa_handler : 함수 포인터. 이곳에 시그널을 처리하는 시그널 핸들러의 포인터를 대입 sa_mask : 시그널 핸들러 함수가 실행되는 동안에 블로킹될 시그널들을 설정하는 요소 sa_flags : 시그널 핸들링하는데 있어서 필요한 옵션을 설정, 기본적으로 0 struct sigaction { void (*sa_handler)(int) sigset_t sa_mask; int sa_flags; }

17 예제 확인 2 프로그램 예제 sigint2.c sigalarm.c zombie_handler.c 실행결과

18 프로세스간 통신

19 프로세스간 통신 프로세스간 통신의 정의 프로세스간 통신의 문제점 해결책 독립된 프로세스 간에 데이터를 주고 받는 행위를 의미함
독립된 프로세스는 공유하는 메모리가 존재하지 않기 때문에 메모리를 공유해서 데이터를 주고 받는 것은 불가능! 해결책 운영체제는 서로 독립된 프로세스들이 데이터를 주고 받을 수 있도록 ‘파이프’라는 것을 제공한다.

20 파이프 생성 함수 #include <unistd.h> int pipe(int fd[2]); Parent
Process (or Child) Child Process (or Parent) fd[1] PIPE fd[0]

21 pipe 생성 예제 pipe1.c state = pipe(fd); if(state == -1) {
puts("pipe() error"); exit(1); } pid = fork(); if(pid == -1){ puts("fork() error"); else if(pid==0){ write(fd[1], "Good\n", 6); else{ read(fd[0], buffer, BUFSIZE); puts(buffer);

22 파이프의 특성 파이프는 fork 함수에 의해서 복사 되지 않는다 파이프는 방향성이 존재하지 않는다
파이프의 입 출력을 의미하는 파일 디스크립터가 복사되는 것이다 파이프는 방향성이 존재하지 않는다 Parent Process (or Child) Child Process (or Parent) fd[1] fd[1] fd[0] 입구 fd[0] 출구

23 파이프의 생성과 프로세스간 통신 부모 프로세스 P I E 자식 프로세스 커널 영역 fd[1] 1. pipe()
3. fd[0], fd[1] 4. fork() 자식 프로세스 fd[0] 프로세스 영역

24 pipe 생성 예제 2 pipe2.c state = pipe(fd); if(state == -1){
puts("pipe() error"); exit(1); } pid = fork(); if(pid == -1){ puts("fork() error"); else if(pid==0){ /*자식 프로세스의 경우 */ write(fd[1], "Good!", 6); sleep(2); <- 주석처리 한다면 read(fd[0], buffer, BUFSIZE); printf("자식 프로세스 출력 : %s \n\n", buffer); else{ /* 부모 프로세스의 경우 */ printf("부모 프로세스 출력 : %s \n", buffer); write(fd[1], "Really Good", 12); sleep(3); /* 큰의미 없음 : 출력 좋게 하려고 */

25 파이프 문제점 Parent Process Child Process fd[1] fd[1] fd[0] 출구 입구 fd[0]

26 양방향 통신을 위한 파이프의 생성 하나의 파이프는 하나의 용도로만 사용한다
A 프로세스에서 B 프로세스로 데이터 전송하기 위한 파이프 하나 B 프로세스에서 A 프로세스로 데이터 전송하기 위한 파이프 하나 fd1[0] fd1[1] Child Process Parent Process PIPE PIPE fd2[0] fd2[1]

27 pipe 생성 예제 3 pipe3.c if(pipe(fd1)==-1 || pipe(fd2)==-1) { Really Good
puts("pipe() error"); exit(1); } pid = fork(); if(pid ==-1){ puts("fork() error"); else if(pid==0){ write(fd1[1], "Good!", 6); read(fd2[0], buffer, BUFSIZE); printf("자식 프로세스 출력 : %s \n\n", buffer); else{ read(fd1[0], buffer, BUFSIZE); printf("부모 프로세스 출력 : %s \n", buffer); write(fd2[1], "Really Good", 12); sleep(1); Really Good Parent Process Child fd2[1] fd2[0] fd1[1] fd1[0] PIPE

28 pipe 생성 예제 3 프로그램 예제 pipe3.c 실행결과

29 실습 클라이언트에서 대용량파일 (50MByte 이상의 크기) 을 전송하고 이를 전송 받은 서버 측에서 이를 파일로 저장하는 프로그램 작성 서버는 수신하는 중 일정한 시간(1~2초)마다 해당 시간주기 동안 수신한 데이터의 크기를 화면에 출력 화면에 출력하는 I/O로 인한 성능저하를 최소화 하기 위하여 signal()을 호출하는 부분은 fork()를 사용하여 병렬로 처리 서버의 부모프로세스는 데이터를 수신할 때마다 자신이 수신한 데이터 크기 정보를 pipe를 통해 자식 프로세스에게 전달 자식 프로세스는 pipe를 통해 넘어온 수신한 데이터의 크기를 누적하여 보관하다 매 시간 주기마다 이를 화면에 출력하고 0으로 초기화