[Operating System] 시스템콜(System Call)

프로세스(Process) 생성과 제어

fork( ), exec( ), wait( )와 같은 것들은 Process 생성과 제어를 위한 System call 이다.

• fork, exec는 새로운 Process 생성과 관련이 되어 있다.
• wait는 Process (Parent)가 만든 다른 Process(child) 가 끝날 때까지 기다리는 명령어다.

 

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1. Fork

새로운 Process를 생성할 때 사용한다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("pid : %d", (int) getpid()); // pid : 29146
    
    int rc = fork();					// 주목
    
    if (rc < 0) {
        exit(1);
    }									// (1) fork 실패
    else if (rc == 0) {					// (2) child 인 경우 (fork 값이 0)
        printf("child (pid : %d)", (int) getpid());
    }
    else {								// (3) parent case
        printf("parent of %d (pid : %d)", rc, (int)getpid());
    }
}

 

출력

pid : 29146

parent of 29147 (pid : 29146)

child (pid : 29147)

• parent와 child의 순서는 non-deterministic
•  즉, 확신할 수 없다. scheduler가 결정하는 일이다.

 

해석

 

PID : 프로세스 식별자. Unix 시스템에서 PID는 프로세스에게 명령을 할 때 사용한다.

• Fork()가 실행되는 순간 프로세스가 하나 더 생기는데, 이 때 생긴 프로세스(Child)는 fork를 만든 프로세스(Parent)와 (almost) 동일한 복사본을 갖게 된다.
• 이 때 OS는 위와 똑같은 2개의 프로그램이 동작한다고 생각하고, fork()가 return될 차례라고 생각한다.
• 그 때문에 새로 생성된 Process (child)는 main에서 시작하지 않고, if 문부터 시작하게 된다.
• 그러나, 차이점이 있었다. 바로 child와 parent의 fork() 값이 다르다는 점이다. 따라서, 완전히 동일한 복사본이라 할 수 없다.

Parent의 fork()값 => child의 pid 값

Child의 fork()값 => 0

 

Parent와 child의 fork 값이 다르다는 점은 매우 유용한 방식이다. 그러나 Scheduler가 부모를 먼저 수행할지 아닐지 확신할 수 없다. 따라서 아래와 같이 출력될 수 있다.

pid : 29146

child (pid : 29147)

parent of 29147 (pid : 29146)

 

 

2. wait

child 프로세스가 종료될 때까지 기다리는 작업

 

(fork 예시에  int wc = wait(NULL)만 추가)

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("pid : %d", (int) getpid()); // pid : 29146
    
    int rc = fork();					// 주목
    
    if (rc < 0) {
        exit(1);
    }									// (1) fork 실패
    else if (rc == 0) {					// (2) child 인 경우 (fork 값이 0)
        printf("child (pid : %d)", (int) getpid());
    }
    else {								// (3) parent case
        int wc = wait(NULL)				// 추가된 부분
        printf("parent of %d (wc : %d / pid : %d)", wc, rc, (int)getpid());
    }
}

 

출력

pid : 29146

child (pid : 29147)

parent of 29147 (wc : 29147 / pid : 29146)

 

* wait를 통해서, child의 실행이 끝날 때까지 기다려줌.

parent가 먼저 실행되더라도, wait ()는 child가 끝나기 전에는 return하지 않으므로, 반드시 child가 먼저 실행됨.

 

 

3. exec

fork :  동일한 프로세스의 내용을 여러 번 동작할 때 사용.
exec : child에서 parent와 다른 동작을 하고 싶을 때 사용할 수 있음.

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("pid : %d", (int) getpid()); // pid : 29146
    
    int rc = fork();					// 주목
    
    if (rc < 0) {
        exit(1);
    }									// (1) fork 실패
    else if (rc == 0) {					// (2) child 인 경우 (fork 값이 0)
        printf("child (pid : %d)", (int) getpid());
        char *myargs[3];
        myargs[0] = strdup("wc");		// 내가 실행할 파일 이름
        myargs[1] = strdup("p3.c");		// 실행할 파일에 넘겨줄 argument
        myargs[2] = NULL;				// end of array
        execvp(myarges[0], myargs);		// wc 파일 실행.
        printf("this shouldn't print out") // 실행되지 않음.
    }
    else {								// (3) parent case
        int wc = wait(NULL)				// 추가된 부분
        printf("parent of %d (wc : %d / pid : %d)", wc, rc, (int)getpid());
    }
}

• exec가 실행되면, execvp( 실행 파일, 전달 인자 ) 함수는, code segment 영역에 실행 파일의 코드를 읽어와서 덮어 씌운다.
• 씌운 이후에는, heap, stack, 다른 메모리 영역이 초기화되고, OS는 그냥 실행한다.
• 즉, 새로운 Process를 생성하지 않고, 현재 프로그램에 wc라는 파일을 실행한다. 그로인해서, execvp() 이후의 부분은 실행되지 않는다.