[운영체제] 3. Process API

만두·2023년 12월 30일

23-2 공부기록 운영체제

운영체제

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Process Creation

parent process는 child process를 생성한다.
그리고 그게 결국에는 다른 프로세스를 생성한다.
마침내 프로세스 트리 형태가 된다.

Child process들은 자원이 필요하다.
- OS가 주거나
- parent가 공유하는 자원이
Resource sharing 자원 공유
- Parent 그리고 Children은 모든 리소스를 공유하거나
- Children은 parent의 자원의 일부를 공유하거나
- parent, child는 자원을 공유하지 않을 수도 있다.
Execution
- Parent and child는 동시에 실행되거나
- child가 종료될 때까지 Parent가 기다린다.
Address space 주소 공간
- Child는 parent의 주소 공간을 복사하거나
- child는 그것으로부터 load된 새로운 프로그램(주소 공간)을 갖는다.
Summary of process creation
- Create PCB within OS kernel. OS 커널 안에 PCB를 생성한다.
- Allocate memory space : 메모리 공간을 할당한다.
- Load binary program : 2진수로 된 프로그램을 Load한다.
- Initialize the program : 프로그램을 초기화한다.
UNIX example
- fork system call creates new process
  - fork라는 시스템 콜은 새로운 프로세스를 생성한다.
  - 부모의 PCB를 복사하고
  - 메모리 공간을 할당한다.
- execve system call is used after a fork.
  - fork 실행된 다음에 execve라는 시스템 콜이 사용된다.
  - disk에서부터 binary program을 load한다.
  - initialization한다.

Process Termination 프로세스 종료

processs는 마지막 상태를 실행한 다음 운영체제에게 이것좀 삭제해달라고 요청한다.(exit)
- child process는 종료할 때 부모에게 status value를 return한다. (wait)
- child process의 자원은 운영체제에 의해 deallocated된다.
Parent를 종료하면 child process의 실행도 terminate할지도 모른다.(abort)
- 만약 child가 할당된 자원을 초과한다면
- 만약 child에 의해 assign된 task가 더이상 요청되지 않는다면

fork()

새로운 프로세스를 생성하는 시스템콜이다.
이때 새로 생성된 프로세스는 실행한 프로세스의 address space, registers, PC 값을 그대로 복사한다.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, char *argv[]){
		printf("hello world (pid:%d)\n", (int) getpid()); int rc = fork();
		if (rc < 0) { // fork failed; exit
				fprintf(stderr, "fork failed\n");
				exit(1);
		} else if (rc == 0) { // child (new process)
				printf("hello, I am child (pid:%d)\n", (int) getpid());
		} else { // parent goes down this path (main)
				printf("hello, I am parent of %d (pid:%d)\n", rc, (int) getpid());
    }
		return 0;
}

prompt> ./p1
hello world (pid:29146)
hello, I am parent of 29147 (pid:29146)
hello, I am child (pid:29147)
prompt>

prompt> ./p1
hello world (pid:29146)
hello, I am child (pid:29147)
hello, I am parent of 29147 (pid:29146)
prompt>

두 결과 중 하나가 나온다. 다른 점은 parent, child의 실행 순서이다.

참고로 fork의 return 값을 rc에 저장해뒀는데,

이 rc가 0보다 작다는 건 어디선가 에러가 있다는 것이고

rc가 0이라는 것은 현재 child 프로세스라는 뜻,

0보다 크면 parent 프로세스라는 것이다.

wait()

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

int main(int argc, char *argv[]) {
		printf("hello world (pid %d)\n", (int) getpid());
		int rc = fork();
		if (rc < 0) {
				fprintf(stderr, "fork failed\n");
				exit(1);
		} else if (rc == 0) {
				printf("hello, I am child (pid %d)\n", (int) getpid());
		} else {
				int wc = wait(NULL);
				printf("hello, I am parent of %d (sc:%d) (pid: %d)\n", rc, wc, (int) getpid());
		}
		return 0;
}

위에서 말했듯이 rc>0 → parent, rc == 0 → child였다.

마찬가지로 wait의 return 값을 wc에 저장해두는데

여기서 wait은 항상 child가 terminated 될 때까지 기다렸다가 child의 status를 반환받기 때문에 부모 프로세스가 먼저 실행되어도 자식 프로세스가 종료될때까지 기다렸다가 자식 프로세스의 pid값을 받으면 wc에 저장한다.

exec()

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

int main(int argc, char *argv[]) {
		printf("hello world (pid:%d)\n", (int) getpid());
		int rc = fork();
		if (rc < 0) {
				fprintf(stderr, "fork failed\n");
				exit(1);
		} else if (rc == 0) {
				printf("hello, I am child (pid: %d)\n", (int) getpid());
				char *myargs[3];
				myargs[0] = strdup("wc");
				myargs[1] = strdup("p3.c");
				myargs[2] = NULL;
				execvp(myargs[0], myargs);
				printf("this shouldn't print out");
		} else {
				int wc = wait(NULL);
				printf("hello, I am parent of %d (wc:%d) (pid:%d)\n", rc, wc, (int) getpid());
		}
		return 0;
}