fork함수

신준우·2023년 6월 2일

시스템 프로그래밍

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간단한 쉘을 만들었었다
psh1.c라는 명령어, 옵션등, 프로그램을 입력해서 새로운 프로세스 시행하는 기능!

여기서 의문점이 생긴다

psh1으로 충분한걸까?

명령이 실행된 즉시 종료되어버린다

새로운 명령을 바로 받을수는 없을까?

다시 쉘을 시행해야하는 불편함이 있다

물론, 가장 간단하게는....
- 새 프로세스를 시행한다
- 새로운 프로세스가 프로그램을 실행하게 한다

얼마나 많은 프로그램이 실행하고 싶은지와 관계없이,
프로그램의 수 만큼, 프로세스를 생성하면 그만~

새로운 프로세스 시행하려면?

fork()가 답이 될 수 있다

fork를 호출하면 프로세스는 자기 스스로를 복제한다

fork
PURPOSE 프로세스를 생성한다
INCLUDE #include <unistd.h>
USAGE pid_t result = fork(void)
ARGS 없음
RETURNS -1: if error, 0: child process인 경우, pid: parent process인 경우 child의 pid

fork 실행전의 프로세스는 Parent, fork 실행 후의 프로세스는 Child라고 한다.
- Child는 Parent프로세스와 똑같은 코드와 똑같은 데이터를 가진다

그럼 fork는 커널에서 어떤 방식으로 시행되는걸까?

fork가 호출되면

새로운 메모리 청크와 커널 데이터 구조를 할당
기존의 프로세스 (코드와 데이터)를 새로운 프로세스에 복사한다
새로운 프로세스를 실행중인 프로세스들에 추가한다
프로세스의 기능을 두 프로세스에 반환해준다

그럼 간단한 포크를 알아보자

forkdemo1.c

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

int main(int argc, char* argv[]){
	int ret_from_fork, mypid;		//int형 변수 ret_from_fork, mypid 
    
    mypid = getpid();		//getpid함수를 사용해서 mypid
    printf("Before: my pid is %d\n", mypid);		// 가져온 pid를 출력, 현재 프로세스 id 확인
    
    ret_from_fork = fork();		// fork함수를 호출해서 ret_from_fork에 
    							// 현재 프로세스를 복제한다
    sleep(1);		//프로세스 실행을 1초동안 일시 중단
    
    printf("After: my pid is %d, fork() said %d\n", getpid(), ret_from_fork);
    // 이게 뭘 출력하는걸까?
    // getpid(): 현재 프로세스의 id값
    // ret_from_fork: fork()함수의 반환값, 즉 자식프로세스의 ID혹은 0을 출력한다
}

간단한 fork 함수에 대한 이해를 위한 예제이다.
한번 실행화면도 확인해볼까?

다음과 같이 실행됨을 확인할수 있다.

현재 프로세스의 id는 3806

fork가 진행된 후, 즉 자식프로세스의 id는 3807

이후 자식프로세스가 시행되며 현재 프로세스의 id는 3807, 현재 실행중인 프로세스의 id는 0으로 출력됨

forkdemo2.c

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

int main(int argc, char* argv[]){	
	printf("my pid is %d\n", getpid());		//현재 프로세스의 id출력
    
    //첫번째 fork함수 호출
    fork();		// 현재 프로세스는 복제, 부모와 자식 프로세스가 생성.
    			// 다음 줄로 진행, 자식프로세스도 다음줄로 진행
    
    // 두번째 fork 호출
    fork();		// 각각 부모와 자식 프로세스는 다시 복제됨
    			// 2^2승, 즉 4개의 프로세스 생성
                // 생성된 프로세스들이 다음 줄로 진행됨
    
    // 세번째 fork 호출
    fork();		// 각 부모 프로세스와 자식프로세스는 다시 복제
    			// 2^3, 즉 8개의 프로세스 생성
    printf("my pid is %d\n", getpid());		//각 프로세스의 id출력
}

코드만 보면 무슨소리인지 이해하기가 힘들것이다

그림과 함께 봐보자

이와 같이, fork함수가 처음 실행되면 부모프로세스(1), 과 자식프로세스(1)이 생성된다

fork함수가 두번째로 실행되면 각 부모프로세스(1), 자식프로세스(1)의 자식프로세스들이 생성됨,
그러므로 자식 프로세스들이 2개가 생김

.
.
.
이렇게 계속 반복해서 3번!

실행화면으로도 확인해보자!

총 출력하는 프로세스의 id 개수를 살펴보자

총 9개! 부모프로세스 1개와 fork로 인해 생성된 자식프로세스 8개로 총 9개가 된다!

이 코드 또한, fork의 실행방식을 보여준다!

forkdemo3.c

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

int main(int argc, char* argv[]){
		int fork_rv;		//fork_rv라는 int형 변수 선언
        printf("Before: my pid is %d\n", getpid());		// 현재 실행중인 프로세스의 id를 가져옴
        fork_rv = fork();	//fork를 통해서 fork_rv에 id값 저장
        if(fork_rv == -1)		//만약! fork_rv값이 -1이라면, 즉 fork를 하는데에 오류가 생긴다면
        	perror("fork");		//'fork'라는 에러 메세지를 출력
        else if(fork_rv == 0)		//만약! fork_rv값이 0이라면 child process라는것을 의미한다!
        	printf("I am the child. my pid = %d\n", getpid());		// 그러므로 값을 출력
        else		//나머지 경우에는?
        	printf("I am the parent. my child is %d\n", fork_rv); //parent값이 출력된다
}