[프로세스와 시그널] 프로세스 (Process)

<서영진 님의 사물인터넷을 위한 리눅스 프로그래밍 with 라즈베리파이 서적을 참고해서 작성하였습니다 :-)>

 

⭐ 멀티 프로세스에서 새로운 프로세스 생성

fork() 함수로 생성한다

클라이언트의 요청을 받아서 동일한 서비스를 제공하는 네트워크 서버와 같은 경우 하나의 프로세스를 복제하여 부모와 자식이 동시에 각각 관련된 기능을 실행할 수 있다

 

셸에서와 같이 새로운 프로그램을 실행해야 하는 경우에는 fork() 함수로 자식 프로세스를 생성한 후에 exec() 함수를 호출하여 새로운 프로그램을 실행한다

SUS 에서는 fork()/exec() 을 함께 수행하는 posix_spawn() 함수 제공함

 

⭐ IPC (Inter-Process Communication)

프로세스 사이에는 서로 공유하는 공간이 없음

서로 간에 메시지를 전달하기 위해서는 별도의 IPC 가 필요함

IPC 로 파이프나, FIFO, 공유 메모리 등의 방법이 사용됨

 

파이프 는 부모와 자식 관계에서만 통신

FIFO 는 부모-자식 관계가 아닌 프로세스들도 통신 가능

 

⭐ 스레드

일의 처리의 단위

프로세스에 비해서 빠르게 생성됨

서로 공유되는 메모리를 이용해서 서로 간의 데이터를 전달함

But, 모든 스레드가 동일한 메모리 공간을 공유하고 있으므로 동기화 문제 발생

세마포어나 뮤텍스 이용해서 해결함

 

⭐ 프로세스

컴퓨터 내에서 현재 실행 중인 프로그램 ( == 태스크 task )

멀티 프로세스 : 여러 프로세스가 동시에 실행되는 것

멀티 태스킹 : 시분할 시스템 경우

 

생성 (New), 준비 (Ready), 대기 (Waiting), 실행 (Running), 완료 (Terminated)

리눅스에서는 시분할 스케줄링 알고리즘에 의해 여러 개의 프로세스을 동시에 실행하는 기능 제공

여러 개의 일을 동시에 수행할 수 있는 멀티태스킹을 지원함

 

☑️ 프로세스의 상태

CPU 의 코어는 한순간에 하나의 프로세스만 실행할 수 있음

다른 프로세스들은 대기해야함

프로세스들은 각각의 상태를 가지는데, 프로세스의 상태를 관리하는 PCB (Process Control Block)에 현재의 실행과 관련된 상태가 저장됨

 

CPU 를 사용하기 위해 전체의 CPU 시간을 분할해서 프로세스에 할당한다

프로세스들은 여러 상태들 사이를 전환하면서 일을 수행한다

 

유저 모드 수행 중인 상태

커널 모드 수행 중인 상태

수행 대기 상태 

CPU time 을 할당받은 상태로 유저 모드에서 실행되다가, 시스템 호출에 의해 커널 모드로 변경

 

시분할 시스템에서는 CPU 에서 프로세스들이 돌아가면서 실행된다

CPU의 코어는 매순간 한 프로세스만 실행하지만, 실행하는 주기를 아주 짧게 나누면 여러 프로그램들이 동시에 실행되는 것처럼 느껴진다

프로세스의 실행을 위해 나뉜 짧은 시간을 퀀턴 타임 (Quantum Time)

퀀텀 타임 단위로 여러 프로세스들이 돌아가면서 실행되는데, 이 실행되는 프로세스들은 프로세스 큐에 의해 관리된다

 

실행 중인 프로세스는 사용자가 Ctrl+C or Ctrl+Z 누르면 발생하는 인터럽트에 의해 중지되거나 멈춤

이 때 운영체제에서 시그널이 발생해 해당 프로세스에 전달된다

 

☑️프로세스의 자료 구조

유닉스에서 프로세스들이 실행되면, 여러 데이터들이 메모리상에서 관리된다

사용자 구조 -> 프로세스 테이블 (엔트리) -> 프로세스 영역 테이블 (텍스트, 데이터, 스택) -> 메모리 (실제 메모리)

 

사용자 구조: 프로세스 수행 중에 필요한 정보를 저장함

프로세스 테이블: 프로세스 고나리에 필요한 정보들 저장함

텍스트, 데이터, 스택의 세그먼트 크기나 시그널 함수의 처리를 위한 시그널 번호, 에러 처리를 위한 정보 등 다양한 정보 저장

리눅스에서 프로세스에 대한 정보는 task_struct 구조체를 통해 관리된다

프로세스에 관한 모든 정보를 보관하는 프로세스 서술자, 많은 구조체와 멤버로 이뤄짐

ps 명령어로 정보 가져옴

proc 디렉터리로 현재 실행되는 프로세스 정보 확인

실행중인 각각의 프로세스에 대한 정보는 /proc 디렉터리 안의 PID 숫자 이름의 서브 디렉터리에 존재함

ls /proc/

관련 정보는 status 파일을 통해 살펴볼 수 있음