[운영체제] Process-fork

1. 프로세스 생성

운영체제는 하나의 프로세스에서 다른 프로세스를 생성할 수 있도록 한다.

• 부모 프로세스(Parent Process): 새로운 프로세스를 생성하는 기존 프로세스
• 자식 프로세스(Child Process): 부모 프로세스에 의해 생성된 새로운 프로세스

프로세스들이 트리 구조를 형성하는 경우가 많다.

보통 프로세스 식별자에 의해 프로세스를 구별한다. => pid(process identifier)

자원(Resource) 공유

• 부모와 자식은 모든 자원을 공유한다.
• 부모가 자원의 일부만 자식과 공유한다. -> 자식들은 부모 자원의 부분집합이다.
• 부모와 자식이 어떠한 공유 없이 자원을 사용한다. -> 개개인이 독립적으로 자원을 사용한다.

  실행 방식(Execution)

• 부모와 자식이 동시에 실행한다. -> 병렬로 실행.
• 부모가 자식이 종료될 때까지 기다린다.

  주소 공간(Adress Space)

• 자식은 부모의 복사본이다. -> 자식이 부모 프로세스의 주소 공간을 그대로 상속.
• 자식은 새로운 프로그램을 메모리에 로드한다. -> 자식이 자신에게 적재될 새로운 프로그램을 가지고 있다.

  Unix Examples

• fork()를 호출하여 새로운 프로세스를 생성한다. -> 부모의 복사본을 생성.
• fork -> adress space가 완전히 복제된다.
• exec 시스템 콜을 사용하여 fork가 된 이후에 프로세스 메모리 공간에 새로운 프로그램으로 재배치한다.

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

int main()
{
    pid_t pid;
    /*fork another process */
    pid = fork(); //복제, 자기 자식의 프로세스 아이디가 된다.
    if (pid < 0) { /*error occurred */
        fprinf(stderr, "Fork Failed"); //pid < 0, 에러 복제 실패한 것이다.
        retrun 1;
    }
    else if (pid == 0) { //0이면 사본이다.
        execlp("/bin/ls", "ls", NULL);
    }
    else { /* parent process */
        /*parent will wait for the child */
        wait(NULL); //Zombie를 막기 위해서 wait을 부르는게 좋다.
        printf("Child Complete");
    }
    return 0;
}
-------------------------------------------------------------------------------------------------
int main(){
    ...
    pid = fork();

//parent process
//pid is 1234
    if (pid < 0) { 
        fprinf(stderr, "Fork Failed"); 
        retrun 1;
    }
    else if (pid == 0) {
        execlp("/bin/ls", "ls", NULL);
    }
    else {
        wait(NULL); 
        printf("Child Complete");
    }
    return 0;
}

/* new child process
process id = 1234
pid is 0 */
    if (pid < 0) { 
        fprinf(stderr, "Fork Failed"); 
        retrun 1;
    }
    else if (pid == 0) {
        execlp("/bin/ls", "ls", NULL);
    }
    else {
        wait(NULL); 
        printf("Child Complete");
    }
    return 0;

2. wait() 함수 wait() function

pid_t wait(int *status) -> status는 잘 수행이 되었는지 안되었는지 알려준다.

• 자식 프로세스가 끝날 때까지 막는다. -> Child가 끝날 때까지 대기 = block
• (부모가 wait()을 호출하면, 자식이 종료될 때까지 부모는 블록(block) 상태가 된다.)
• 자식 프로세스가 어떻게 종료되었는지 알 수 있다.
• 리소스 클린업(메로리 클린) ex) 죽은 자식 뒷정리 (이는 좀비 프로세스(Zombie Process) 를 방지하는 중요한 역할을 한다.)

  pid_t waitpid(pid, int *status, int options)

• 특정 자식 프로세스를 대기(wait에 pid가 뒤에 붙으면 특정 누군가를 기다리는 것이다.)
• 블록킹 없이 즉시 반환된다. -> can be non-blocking

  만약에 부모 프로세스가 wait()을 부르지 않는다면?

  부모가 죽으면 init이 자식을 입양한다. -> 운영체제가 뒷처리를 한다.

• 만약 자식 프로세스가 계속 실행 중이라면 -> 프로세스는 고아가 된다. (orphaned)
• 만약 자식 프로세스가 실행 중이지 않다면 -> init이 처리한다. (cleaned by init)

  부모가 안 죽고 wait을 부르지 않는다면?

• 자식은 좀비가 된다. -> wait()을 호출하지 않으면 좀비 프로세스가 발생할 수 있다.

  3. 프로세스 종료 Process Termination

  프로세스가 마지막 명령을 실행하면 운영체제한테 죽여달라고 요청한다. (이때 exit이라는 시스템 콜이 불린다.)

• 부모는 자식으로부터 Output data(exit status, 프로그램이나 명령의 결과를 나타냄.)를 받을 수 있다. (via wait)
• 프로세스의 자원을 운영체제에 의해 반납된다. ex) 열린 파일을 닫고, 종료시키고 등 …

  부모는 자식 프로세스 실행을 끝낸다. (abort)

• 자식이 자신에게 할당된 자원이 초과
• 자식에게 할당된 task가 더 이상 필요 없을 때
• 만약 부모가 끝났을 때

  어떤 os는 다같이 죽은 os가 있다.

• 모든 자식은 죽는다. -> casecading termination(계단형분수 종료)
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