[Rank 3] Minishell - 부모자식 프로세스

자식 프로세스의 생성

부모-자식 관계

모든 프로세스는 실행 도중 프로세스 실행 시스템 콜을 통해 새로운 프로세스들을 생성할 수 있다

• 프로세스 실행 시스템 콜을 통해 다른 프로세스를 생성하는 프로세스가 부모 프로세스
• 부모 프로세스에 의해 생성된 프로세스가 자식 프로세스

프로세스의 부모-자식 관계는 트리와 같은 형태를 띈다

또한 각 프로세스를 구분하기 위해 PID (Process Identifier) 가 부여된다

자식 프로세스의 자원

자식 프로세스가 생성될 때, 부모 프로세스의 자원의 일부를 한정적으로 사용하거나, 운영체제로부터 직접 자원을 제공받아 사용한다

자식 프로세스의 실행 형태

• 부모 프로세스와 자식 프로세스가 함께 실행되는 경우
• 자식 프로세스가 모두 종료될 때까지 부모 프로세스가 대기하는 경우 (wait)

자식 프로세스의 주소 공간

• 부모 프로세스와 자식 프로세스가 완전히 같은 복사본이 되는 경우 (fork)
• 부모 프로세스와 완전히 다른 새 프로그램이 탑재되는 경우 (exec)

주요 함수들

fork

현재 프로세스로부터 새로운 프로세스 (자식 프로세스) 를 하나 생성한다

• 생성된 프로세스는 부모 프로세스와 동일한 주소공간을 가지며, 이는 부모-자식 간 수월한 통신을 돕는다
• 부모-자식 프로세스 모두 fork() 이후에도 실행을 계속하지만, fork()의 반환값이 다르다
  • 부모 프로세스: 자식 프로세스의 PID를 받는다
  • 자식 프로세스: 0을 받는다
• 자식 프로세스는 부모 프로세스의 fork() 이후 내용부터 실행된다

exec

주로 fork 이후에 호출되며, 프로세스의 메모리 공간을 새 프로그램으로 교체한다

• 이를 통해 자식 프로세스와 부모 프로세스가 서로 다른 일을 할 수 있다
  • 예시: exec을 통해 자식 프로세스를 다른 프로그램으로 교체하는 등
• exec() 시스템 콜을 포함한 기존의 프로그램을 지우고, 새 binary 파일을 메모리에 탑재한다
  • 따라서 exec() 계열 함수에서 리턴값을 받아올 수 없다

wait

자식 프로세스가 종료될 때까지 부모 프로세스를 대기시킨다

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프로세스의 종료

프로세스의 종료

자신의 메모리 스택에 있는 마지막 구문을 실행 완료하면 exit() 시스템 콜을 통해 종료한다

자식 프로세스는 부모 프로세스에게 정수 형태의 Status Value (상태값) 을 반환하고, 모든 자원은 운영체제에 의해 할당 해제된다

부모 프로세스가 자식 프로세스의 실행을 종료하는 경우

• 자식 프로세스가 자신에게 허용된 자원을 초과하여 사용하는 경우
  • 이를 위해 부모 프로세스가 자식 프로세스의 상태를 매번 모니터링 해야한다
• 자식 프로세스에게 할당된 일이 더이상 필요하지 않은 경우
• 운영체제에서 부모 프로세스가 종료되었을 때 자식 프로세스가 계속 실행되는 것을 허용하지 않을 경우
  • (Cascading Termination)

IPC (Interprocess Communication)

운영체제 내에서 동시에 실행되고 있는 프로세스들은 서로 독립적이거나, Cooperating 관계에 있다

어떤 프로세스가 다른 프로세스에 영향을 주지도, 받지도 않는 경우 두 프로세스는 Independent (독립적) 관계이며, 그 외의 경우는 Cooperating 관계이다

Cooperating 프로세스들은 IPC 매커니즘을 필요로 하며, 이는 프로세스간 데이터 교환이 가능케 해준다

• 공유 메모리 사용
  • 운영체제에 의해 메모리의 특정 구간을 공유하게 된다
  • 프로세스들은 이 메모리를 단순히 읽고 쓰는 방식으로 소통한다
  • 공유 메모리에 대한 갱신은 다른 모든 프로세스들에게 즉시 보여진다
• 메시지 패싱
  • 데이터는 메시지 형식으로 전달된다
  • 분산형 시스템에 더 적합하다