[운영체제] IPC(Inter Process Communication)

xoey·2024년 10월 30일

운영체제

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프로세스 간에 정보를 주고 받을 수 있는 방법

공유 메모리와 대조적으로, 공유 변수 없이 메세지를 통해 데이터를 전달한다는 점에서 차별화된다. 메세지 전달은 일반적으로 커널을 통해 이루어지며, 직접 또는 간접적으로 프로세스 간의 통신을 지원한다.

Direct Communication: 통신하려는 프로세스의 이름을 명시적으로 표시

인터페이스 측면에서 메세지를 전달하는 프로세스가 메세지를 전달 받을 프로세스를 명시
Indirect Communication: mailbox(또는 port)를 통해 메세지를 간접 전달

경우에 따라 메세지를 집어 넣으면서 문어발 식으로 아무나 꺼내가라 할 수도 있음.

동기적 통신(Synchronous Communication)
- 메세지를 보내는 프로세스는 수신 프로세스가 메세지를 받을 때까지 기다린다. 즉, 송신과 수신이 동시에 이루어져야 한다.
- 통신의 신뢰성이 높으나, 송신 프로세스가 수신 프로세스의 응답을 기다려야 하므로 시스템 효율 저하를 일으킨다.
비동기적 통신(Asynchronous Communication)
- 메세지를 보내는 프로세스는 메세지를 보낸 후 바로 다음 작업을 수행할 수 있으며, 수신 프로세스는 나중에 메세지를 수신한다.
- 수신 프로세스는 언제든지 메세지를 수신할 수 있으며, 송신 프로세스는 수신 여부에 관계없이 계속 작업 수행이 가능하다.
- 시스템의 효율성을 높일 수 있으나, 메세지 손실 가능성이 있다.

프로세스 간에 데이터를 바이트 스트림 형태로 전달하며, 주로 부모-자식 프로세스 간의 통신에 사용된다. 파이프는 단방향 또는 양방향 통신을 지원하며, 익명 파이프와 Named 파이프 두 가지 주요 유형으로 나뉜다.

기본적으로 반이중 통신(단방향 통신)만 가능하기 때문에, 양방향 통신이 필요하면 두 개의 파이프를 만들어야 한다.
파이프는 단순한 데이터 흐름을 처리하는 데 적합하며, 두 프로세스가 연속적으로 데이터를 송수신하는 구조다.
유형
- 익명 파이프: 부모-자식 관계와 같이 밀접한 관계에 있는 프로세스 간에 사용된다.
- Named 파이프(FIFO): 전혀 모르는 상태의 프로세스 사이에서도 사용될 수 있다.

두 개 이상의 프로세스가 동일한 메모리 공간을 공유하여 데이터를 주고받을 수 있게 해주는 메커니즘이다. 빠른 데이터 교환을 가능하게 하지만, 동기화 문제를 적절히 처리하지 않으면 데이터 경합이나 일관성 문제가 발생할 수 있다.

Share Memory에서 프로세스 A, B는 따로 주소 공간을 가지고 있으나 물리적으로 매핑될 때 일부 공간이 공유된다.

여러 프로세스가 동일한 메모리 영역을 동시에 접근할 수 있기 때문에, 데이터의 일관성을 유지하려면 동기화가 필요하다.
세마포어, 뮤텍스 같은 동기화 메커니즘을 사용하여 공유 메모리 접근을 제어해야 한다. 그렇지 않으면 여러 프로세스가 동시에 데이터를 수정할 때 충돌이나 데이터 손실이 발생할 수 있다.

Reference

이화여자대학교 운영체제-반효경 강의

[Roman 8:18] consider that our present sufferings are not worth comparing with the glory that will be revealed in us.