[Ch05 프로세스 관리]

유닉스는 새로운 바이너리 이미지를 메모리에 적재하는 과정에서 새로운 프로세스를 생성하는 부분을 분리했다.

5.1 프로그램, 프로세스, 스레드

바이너리는 디스크 같은 저장 장치에 기록되어 있는 컴파일된 실행할 수 있는 코드를 말한다.
- 흔히 프로그램을 지칭하기도 함.
- 때로는 애플리케이션을 뜻하기도 함.
- /bin/ls, /usr/bin/X11 모두 바이너리
프로세스는 실행 중인 프로그램을 뜻함.
- 프로세스는 메모리에 적재된 바이너리 이미지와 가상화된 메모리의 인스턴스, 열린 파일 같은 커널 리소스, 관련된 사용자 정보와 같은 보안 정보와 하나 이상의 스레드를 포함하고 있다.
스레드는 프로세스 내 실행 단위.
- 각각의 스레드는 가상화된 프로세서를 가지고 있음
  - 프로세서에는 스택, 레지스터, 명령어 포인터 같은 프로세서의 상태가 포함되어 있다.
  - Q) 리눅스에서 스레드를 어떻게 구현했을까? (프로세스와 거의 유사하다고함…)
    - 스레드든 프로세스든 다 Task로 구분하고 스케줄링함.
    - 또? 구조는?
- 싱글 스레드 프로세스는 프로세스가 곧 스레드가 된다.

5.2 프로세스 ID

모든 프로세스는 프로세스 ID(pid)라고 하는 유일한 식별자로 구분됨.
pid는 특정 시점에서 유일한 값임을 보장한다.
- 커널이 같은 프로세스 식별자를 다른 프로세스에 다시 할당하지 않으리라 가정한다.
동작 중인 다른 프로세스가 없을 때 커널이 실행하는 idle 프로세스는 Pid가 0이다.
부팅이 끝나면 커널이 실행하는 최초 프로세스인 init 의 pid는 1이다.
리눅스 커널이 적절한 init 프로세스를 찾으면서 실행할 프로세스를 결정하는 순서
1. /sbin/init
2. /etc/init
3. /bin/init
4. /bin/sh
  - 이 순서에서 가장 먼저 찾은 프로세스를 실행함.
  - 네 가지 모두 실패하면 panic 발생
    - 복구할 수 없는 치명적인 내부 에러를 감지

5.2.1 프로세스 ID 할당

보통 커널의 최대 pid 값은 32768이다.
- pid값으로 signed 16bit integer를 사용했던 오래된 유닉스 시스템과의 호환성을 위함.
커널은 pid를 순서대로 엄격하게 할당한다.
- /proc/sys/kernel/pid_max 값에 도달해서 처음부터 다시 할당하기 전까진 앞선 pid가 비어있더라도 재사용되지 않는다.

5.2.2 프로세스 계층

Spawn(새로운 프로세스를 생성하는) 프로세서를 부모 프로세스라고 한다.
새롭게 생성된 프로세스를 자식 프로세스라고 한다.
init 프로세스를 제외한 모든 프로세스는 다른 프로세스로부터 생성된다.
- → 그래서 모든 자식 프로세스에는 부모 프로세스가 있다.
- ppid 로 확인가능함.
모든 프로세스는 사용자와 그룹이 소유하고 있다.
- 모든 자식 프로세스는 부모 프로세스의 사용자와 그룹 권한을 상속받는다.
- 접근 권한을 제어하기 위해 사용됨.
프로세스 그룹
- 프로세스와 다른 프로세시의 관계를 표현하고 있음.

  
$ echo $$
19610

$ cat | grep | wc -l

////////// other shell /////////
$ ps -A -o pid,ppid,pgid,sid,command

  PID  PPID  PGID   SID COMMAND
19610 18942 19610 19610 /usr/bin/zsh
29844 19610 29844 19610 cat
29845 19610 29844 19610 grep --color=auto --exclude-dir=.bzr --exclude-dir=CVS --exclude-dir=.git --exclude-dir=.hg --exclude-dir=.svn --exclude-d
29846 19610 29844 19610 wc -l

5.2.3 pid_t

pid 는 pid_t 자료형으로 표현됨
- C의 int 자료형에 대한 typedef이다.
1 2 3 4 5 typedef __kernel_pid_t __pid_t; #ifndef __kernel_pid_t typedef int __kernel_pid_t; #endif
- pid_t 자료형은 사실 int 형이다.

5.2.4 프로세스 ID와 부모 프로세스 ID 얻기

getpid() 시스템 콜은 호출한 프로세스의 pid를 반환함.

  
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t getpid (void);

getppid() 는 호출한 프로세스의 부모 프로세스 pid를 반환함

  
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t getppid (void);

예제

  
printf ("My pid=%jd\n", (intmax_t) getpid ());
printf ("Parent's pid=%jd\n", (intmax_t) getppid ());

5.3 새로운 프로세스 실행하기

유닉스에서는
1. 프로그램 이미지를 메모리에 적재하고 실행하는 과정
2. 새로운 프로세스를 생성하는 과정
  - 두 가지가 분리되어 있음.

5.3.1 exec 함수들

exec 류 시스템 콜은 한 가지로 제공되지 않고 여러 형태로 제공된다.
먼저 excel을 알아보자

  
#include <unistd.h>

int execl (const char *path,
           const char *arg,
           ...);

호출하면 현재 프로세스를 path가 가리키는 프로그램으로 대체한다.
arg
- path에 명시된 프로그램을 위한 첫 번째 인자다.
...
- 가변인자
- 뒤에 다른 인자가 여럿 올 수 있음
- 마지막은 반드시 NULL로 끝나야함.
예제
1 2 3 4 5 int ret; ret = execl ("/bin/vi", "vi", NULL); if (ret == −1) perror ("execl");
- 실행 파일의 경로인 path의 마지막 요소 vi 를 첫 번째 인자로 두어, 프로세스의 fork()/exec 과정에서 argv[0]을 검사하여 바이너리 이미지의 이름을 찾을 수 있도록 한다.
일반적으로 반환값이 없다.
- 에러 발생시 -1 반환, errno 설정
- 성공 시
  - 새로운 프로그램의 시작점으로 건너 뛰므로 이전에 실행했던 코드는 그 프로세스의 주소 공간에 더 이상 존재하지 않음.
  - 대기 중인 시그널 사라짐
  - 프로세스가 받은 시그널은 시그널 핸들러가 더 이상 프로세스의 주소 공간에 존재하지 않으므로 디폴트 방식으로 처리됨
  - 메모리 락이 해제됨
  - 스레드의 속성 대부분이 기본값으로 돌아감
  - 프로세스의 통계 대부분이 재설정됨
  - 맵핑된 파일을 포함하여 프로세스의 메모리 주소 공간과 관련된 모든 내용이 사라짐
  - 사용자 영역에만 존재하는 모든 내용이 사라짐.
Q) 마지막에 NULL을 넣는 이유는 뭘까?
즉, fork 로 child 프로세스를 만든 후 그 프로세스를 새로운 독립적인 프로세스로 만들어 주는 역할을 한다.

다른 exec 함수들

  
#include <unistd.h>

int execlp (const char *file,
            const char *arg,
            ...);

int execle (const char *path,
            const char *arg,
            ...,
            char * const envp[]);

int execv (const char *path, char *const argv[]);

int execvp (const char *file, char *const argv[]);

int execve (const char *filename,
            char *const argv[],
            char *const envp[]);

exec 라는 기본 이름 뒤에 함수의 특징을 나타내는 알파벳이 뒤따름.
- l 포함하는 함수 : 인자를 리스트로 전달함.
- v 포함하는 함수 : 인자를 배열로 전달함.
- e 포함하는 함수 : 새로 생성되는 함수의 환경변수를 지정함
- p 포함하는 함수 : 실행파일을 사용자의 환경변수에서 찾도록함
exec 함수군 중에서 execve() 만 시스템 콜이고 다른 것들은 래퍼 함수임.
인자로 배열을 사용하면 인자를 실행 시간에 결정할 수 있다는 장점이 있음
Q) 바로 위의 문장 무슨 뜻?
Q)tip 으로 나온 execlp()와 execvp() 함수의 보안위험 무슨말?? 205페이지

5.3.2 fork() 시스템 콜

fork 시스템 콜을 사용해서 현재 실행 중인 프로세스와 동일한 프로세스를 새롭게 실행할 수 있다.

  
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

pid_t fork (void);

fork() 호출이 성공하면 fork() 를 실행한 프로세스와 거의 모든 내용이 동일한 새로운 프로세스를 생성함.
두 프로세스는 계속 실행 상태
성공 시 부모 프로세스에서는 fork() 시스템 콜의 반환값은 자식 프로세스의 pid가 됨.
필수적인 항목을 제외하고는 거의 모든 측면에서 자식,부모가 동일
- 자식의 pid는 새롭게 할당됨
- 자식의 ppid는 부모의 pid
- 자식 프로세스에서 리소스 통계는 0으로 초기화됨
- 처리되지 않은 시그널은 모두 사라지고 자식 프로세스로 상속되지 않음.
- 부모가 가지고 있던 파일 락은 상속되지 않음
호출 실패 시 -1반환, errno 설정

예제

  
pid_t pid;

pid = fork ();
if (pid > 0)
        printf ("I am the parent of pid=%d!\n", pid);
else if (!pid)
        printf ("I am the child!\n");
else if (pid == −1)
        perror ("fork")

가장 흔한 예제는 새로운 프로세스를 생성하고 그 후에 새 프로세스에 새로운 바이너리 이미지를 올리는 것임.

즉 ,fork() 하고 자식 프로세스는 exec 를 진행함

예제

  
pid_t pid;

pid = fork ();
if (pid == −1)
        perror ("fork");

/* the child ... */
if (!pid) {
        const char *args[] = { "windlass", NULL };
        int ret;

        ret = execv ("/bin/windlass", args);
        if (ret == −1) {
                perror ("execv");
                exit (EXIT_FAILURE);
        }
}

부모 프로세스는 자식 프로세스가 생겼다는 사실 외에는 아무런 변화 없이 진행됨

copy-on-write

기존에는 fork() 수행 시 페이지 단위로 복사했음
최신 유닉스 시스템은 주소 공간 모두 복사하는 것이 아니라 페이지에 대한 COW를 수행함.
COW
- 복사에 의한 부하를 완화하기 위한 최적화기법.
- 자신이 가지고 있는 리소스의 읽기 요청이 들어오더라도 포인터만 넘겨받으면 된다는 전제에서 시작함.
- 쓰기 작업을 할 경우에만 복사가 일어남.

vfork()

쓸모없는 주소 공간 복사 문제를 해결하기 위한 옛날 노력
fork()와 같은 동작을 하지만 자식 프로세스는 즉시 exec 계열의 함수를 성공적으로 호출하든가, _exit() 함수를 호출해서 프로세스를 끝내야함
vfork() 구현은 버그를 수반함
- exec 호출이 실패할 경우는?
- 자식 프로세스가 어떻게 처리해야할지 파악하거나 종료하기 전까지는 계속 멈춰있음.
- Q) 요부분 다시 이해하기

5.4 프로세스 종료하기

  
#include <stdlib.h>

void exit (int status);

exit()을 호출하면 몇 가지 기본적인 종료 단계를 거쳐 커널이 프로세스를 종료함.
반환값이 없기 때문에 exit 호출 이후 명령은 의미가 없음
종료 순서
1. atexit()이나 on_exit()에 등록된 함수가 있다면 등록 수선의 역순으로 호출
2. 열려있는 모든 표준 입출력 스트림의 버퍼를 비운다.
3. tmpfile() 함수를 통해 생성한 임시 파일을 삭제
프로세스가 사용자 영역에서 해야하는 모든 작업을 종료시킴.
마지막으로 exit()은 _exit() 시스템 콜을 실행해서 나머지 단계를 커널이 처리하게 한다.
- 프로세스가 종료되면 커널은 해당 프로세스가 생성한 더 사용되지 않는 모든 리소스를 정리한다.
_exit()을 직접 사용하면 표준 출력 스트림을 비우는 등의 사후 처리를 직접 해야한다.
- vfork()를 사용하면 _exit() 을 사용해야함.

5.4.1 프로세스를 종료하는 다른 방법

고전적인 방법은 시스템 콜을 사용하지 않고, 단순히 프로그램을 끝까지 진행시키는 것임
- main() 함수가 반환되는 경우
- 하지만 이런 경우도 컴파일러가 프로그램 종료 코드 이후에 exit() 시스템 콜을 묵시적으로 추가한다.
SIGTERM 과 SIGKILL 을 보내서 종료도 가능
커널에 밉보이는 방법
- 잘못된 연산 수행
- 세그멘테이션 폴트 일으킴
- 메모리 고갈
- 리소스 과다 소모
- → 프로세스를 강제로 죽임

5.4.2 atexit()

atexit() 함수는 프로세스가 종료될 때 실행할 함수를 등록하기 위한 용도로 사용됨.

  
#include <stdlib.h>

int atexit (void (*function)(void));

정상적으로 실행되면 프로세스가 정상적으로 종료될 때 호출할 함수를 등록함.
등록할 함수는 아무런 인자도 갖지 않고 어떠한 값도 반환하지 않는 함수여야함.
- 이 함수들을 스택에 저장되며 LIFO 방식으로 실행됨.
- 등록된 함수에서 exit()을 호출한다면 무한 루프에 빠진다. _exit() 을 사용하자

예제

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

void out (void)
{
        printf ("atexit() succeeded!\n");
}

int main (void)
{
        if (atexit (out))
                fprintf(stderr, "atexit() failed!\n");

        return 0;
}

5.4.3 on_exit()

SunOS4 는 atexit()와 동일한 자신만의 함수를 정의하고 있으며, 리눅스의 glibc에서도 지원한다.

  
#include <stdlib.h>

int on_exit (void (*function)(int, void *), void *arg);

atexit()와 동일하게 동작하지만 등록할 수 있는 함수의 프로토 타입이 다름.

  
void my_function (int status, void *arg);

5.4.4 SIGCHLD

프로세스가 종료될 때 커널은 SIGCHLD 시그널을 부모 프로세스로 보낸다.
기본적으로 부모 프로세스는 이 시그널을 무시하며 아무런 행동도 하지 않음.
하지만 프로세스는 signal() 이나 sigaction() 시스템 콜을 사용해서 처리한다.
부모 프로세스 관점에서는 자식 프로세스의 종료가 비동기로 일어남

5.5. 자식 프로세스 종료 기다리기

시그널을 통해 알림을 받는 방법도 훌륭하지만, 많은 부모 프로세스는 자식 프로세스 중 하나가 종료될 때 좀 더 많은 정보를 얻고자 함.
자식 프로세스가 완전히 사라져버리면 정보를 얻을 수 없어서, 유닉스 초기 설계자들은 자식 프로세스가 부모 프로세스보다 먼저 죽으면 자식 프로세스를 좀비 프로세스로 바꾸기로 함.
- 아주 최소한의 기본적인 커널 자료구조만 가지고 있음.
- 좀비프로세스는 부모 프로세스가 자신의 상태를 조사하도록 기다림.
- 부모 프로세스가 종료된 자식 프로세스로부터 정보를 회수한 다음에야 공식적으로 종료됨.
리눅스 커널은 종료된 자식 프로세스에 대한 정보를 얻기 위해 몇 가지 인터페이스를 제공함
wait()

  
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait (int *status);

wait()을 호출하면 종료된 프로세스의 pid를 반환하며 에러가 발생한 경우 -1을 반환.
만약 자식 프로세스가 종료되지 않았다면 자식 프로세스가 종료될 때까지 블록됨. (대기 상태)
이미 종료된 상태라면 호출은 즉시 반환됨.

예제

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

int main (void)
{
        int status;
        pid_t pid;

        if (!fork ())
                return 1;

        pid = wait (&status);
        if (pid == −1)
                perror ("wait");

        printf ("pid=%d\n", pid);

        if (WIFEXITED (status))
                printf ("Normal termination with exit status=%d\n",
                        WEXITSTATUS (status));

        if (WIFSIGNALED (status))
                printf ("Killed by signal=%d%s\n",
                        WTERMSIG (status),
                        WCOREDUMP (status) ? " (dumped core)" : "");

        if (WIFSTOPPED (status))
                printf ("Stopped by signal=%d\n",
                        WSTOPSIG (status));

        if (WIFCONTINUED (status))
                printf ("Continued\n");

       return 0;
}

이 프로그램은 즉시 종료되는 자식 프로세스를 생성한다.
부모 프로세스는 wait() 시스템 콜을 호출해서 자식 프로세스의 상태를 확인한다. 자식 프로세스의 pid와 어떻게 종료되었는지를 출력함.

5.5.1 특정 프로세스 기다리기

자식프로세스의 행동을 관찰하는 것은 중요한데, 모든 자식프로세스의 상황을 확인하는 것은 번거롭다.
기다리길 원하는 프로세스의 pid를 알고있다면 waitpid() 시스템 콜을 사용할 수 있다.

  
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

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

watipid() 는 wait() 보다 훨씬 강력한 버전이다.
pid
- < -1
  - 프로세스 gid가 이 값의 절댓값과 동일한 모든 자식 프로세스를 기다림.
- -1
  - 모든 자식 프로세스를 기다린다. 이렇게 하면 wait()와 동일하게 동작함
- 0
  - 호출한 프로세스와 동일한 프로세스 그룹에 속한 모든 자식 프로세스를 기다림
- 0
  - 인자로 받은 pid와 일치하는 자식 프로세스를 기다린다.
status
- wait() 의 status와 동일하게 동작
options
- WNOHANG
  - 이미 종료된 자식 프로세스가 없다면 블록되지 않고 바로 반환
- WUNTRACED
  - 호출하는 프로세스가 자식 프로세스를 추적하지 않더라도 반환되는 status 인자에 WIFSTOPPED비트가 설정됨
- WCONTINUED
waitpid() 는 상태가 바뀐 프로세스의 pid를 반환함.
- WNOHANG 이 설정되고 지정한 자식 프로세스의 상태가 아직 바뀌지 않았다면 0을 반환
에러 발생시 -1 반환, errno 설정

예제

pid가 1742인 특정 자식 프로세스의 반환값을 알려고 하며 자식 프로세스가 아직 종료되지 않았다면 즉시 반환 하는 예제

  
int status;
pid_t pid;

pid = waitpid (1742, &status, WNOHANG);
if (pid == −1)
        perror ("waitpid");
else {
        printf ("pid=%d\n", pid);

        if (WIFEXITED (status))
                printf ("Normal termination with exit status=%d\n",
                        WEXITSTATUS (status));

        if (WIFSIGNALED (status))
                printf ("Killed by signal=%d%s\n",
                        WTERMSIG (status),
                        WCOREDUMP (status) ? " (dumped core)" : "");
}

사용법

  
wait (&status);

둘은 동일

waitpid (−1, &status, 0);

5.5.2 좀 더 다양한 방법으로 기다리기

waitid()

  
#include <sys/wait.h>

int waitid (idtype_t idtype,
            id_t id,
            siginfo_t *infop,
            int options);

wait() 이나 waitpid()와 마찬가지로 waitid()는 자식 프로세스를 기다리고 상태변화 (종료, 멈춤, 다시 실행) 을 얻기 위해 사용함.
더 많은 옵션을 제공하는 대신 훨씬 복잡함.
pid인자 하나로 기다리는 것이 아니라, idtype 과 id 인자로 기다릴 자식 프로세스를 지정함.
idtype
- P_PID
  - pid가 id와 일치하는 자식 프로세스를 기다림
- P_GID
  - gid가 id와 일치하는 자식 프로세스를 기다림
- P_ALL
  - 모든 자식 프로세스를 기다림. id는 무시됨
id_t 타입은 거의 보기 힘든 타임. 일반적인 식별 번호를 나타내는 타입이다.
- 나중에 새로운 idtype 값이 추가되었을 경우를 대비하여 미리 정의된 타입이 나중에 새롭게 생성된 식별자를 저장할 수 있도록 충분한 여유를 제공하기 위해서임.
options
- WEXITED
- WSTOPPED
- WCONTINUED
- WNOHANG
- WNOWAIT
성공적으로 반환하면 유효한 siginfo_t 타입을 가리키는 infop 인자에 값을 채운다.
siginfo_t 타입
- si_pid
- si_uid
- si_code
  - 자식프로세스의 종료상태를 나타냄
- si_signo
- si_status
성공하면 0반환, 에러 발생 시 -1 반환하고 errno 설정
waitid() 는 siginfo_t 구조체를 통해 다양한 정보를 얻을 수 있다. 근데 만약 이런 정보가 필요하지 않다면 단순 함수를 사용하는게 시스템 이식성을 위해서 더 바람직하다.

5.5.3 BSD 방식으로 기다리기 : wait3()과 wait4()

BSD는 자식 프로세스의 상태 변화를 기다리기 위한 두 가지 독자적인 함수를 제공함.
- Berkeley Software Distribution

  
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait3 (int *status,
             int options,
             struct rusage *rusage);

pid_t wait4 (pid_t pid,
             int *status,
             int options,
             struct rusage *rusage);

  
pid_t wait3(int* status, int options, struct rusage* rusage) {
  return wait4(-1, status, options, rusage);
}

함수 뒤에 붙은 숫자는 인자의 개수를 뜻한다.
rusage 인자만 예외로 하면 두 함수는 waitpid와 흡사하다.

예제

wait3()

  
pid = wait3 (status, options, NULL);

동일

pid = waitpid (−1, status, options);

wait4()

  
pid = wait4 (pid, status, options, NULL);

동일

pid = waitpid (pid, status, options);

wait3()는 모든 자식 프로세스의 상태 변화를 기다리며, wait4()는 pid인자로 지정한 특정 자식 프로세스의 상태 변화만 기다린다.
options 인자는 waitpid와 동일

rusage (Resource Usage)

waitpid와 가장 큰 차이점인데, rusage 포인터가 NULL이 아니면 자식 프로세스에 관한 정보를 채워넣는다.

  
#include <sys/resource.h>

struct rusage {
        struct timeval ru_utime; /* user time consumed */
        struct timeval ru_stime; /* system time consumed */
        long ru_maxrss;   /* maximum resident set size */
        long ru_ixrss;    /* shared memory size */
        long ru_idrss;    /* unshared data size */
        long ru_isrss;    /* unshared stack size */
        long ru_minflt;   /* page reclaims */
        long ru_majflt;   /* page faults */
        long ru_nswap;    /* swap operations */
        long ru_inblock;  /* block input operations */
        long ru_oublock;  /* block output operations */
        long ru_msgsnd;   /* messages sent */
        long ru_msgrcv;   /* messages received */
        long ru_nsignals; /* signals received */
        long ru_nvcsw;    /* voluntary context switches */
        long ru_nivcsw;   /* involuntary context switches */
};

성공할 경우 상태가 변경된 프로세스의 pid를 반환함. 실패 시 -1반환하고 errno 설정
wait3 와 wait4 는 POSIX가 정의한 함수는 아니므로 리소스 사용정보가 매우 중요한 경우에만 사용하자.

5.5.4 새로운 프로세스를 띄운 다음에 기다리기

ANSI C와 POSIX는 새로운 프로세스를 생성하고 종료를 기다리는 동작을 하나로 묶은, 말하자면 동기식 프로세스 생성 인터페이스를 정의하고 있음.

  
#define _XOPEN_SOURCE    /* if we want WEXITSTATUS, etc. */
#include <stdlib.h>

int system (const char *command);

함수이름이 system인 이유는 동기식 프로세스 생성이 시스템 외부로 셸 띄우기라고 불리기 때문임.
- 흔히 간단한 유틸리티나 셸 스크립트를 실행할 목적으로 system() 을 사용하는데 종종 실행 결과의 반환값을 얻기 위한 명시적인 목적으로 사용하기도 한다.
command
- 주어진 명령을 실행한다.
- /bin/sh -c 뒤에 command가 따라 붙음
- 즉, 셸에 그대로 전달되는 것
- NULL 이면 /bin/sh가 유효하면 0이 아닌 값, 그렇지 않다면 0 반환
호출이 성공하면 wait()와 마찬가지로 그 명령의 상태를 반환함.
실행한 명령의 종료 코드는 WEXITSTATUS 로 얻을 수 있다. 명령어 수행에 실패했다면 exit(127)과 동일

command 를 실행하는 동안 SIGCHLD 는 블록되고 SIGINT와 SIGQUIT는 무시된다.

몇 가지 주의점

system()이 반복문안에서 실행될 때 문제가 발생함.
- 프로그램이 자식 프로세스의 종료 상태를 적절하게 검사할 수 있도록 해야한다.

예제

  
do {
        int ret;

        ret = system ("pidof rudderd");
        if (WIFSIGNALED (ret) &&
            (WTERMSIG (ret) == SIGINT ||
             WTERMSIG (ret) == SIGQUIT))
                break; /* or otherwise handle */
} while (1);

fork(), exec 함수군, waitpid()를 사용해서 system() 구현하기

  
/*
 * my_system - synchronously spawns and waits for the command
 * "/bin/sh -c <cmd>".
 *
 * Returns −1 on error of any sort, or the exit code from the
 * launched process. Does not block or ignore any signals.
 */
int my_system (const char *cmd)
{
        int status;
        pid_t pid;

        pid = fork ();
        if (pid == −1)
                return −1;
        else if (pid == 0) {
                const char *argv[4];

                argv[0] = "sh";
                argv[1] = "-c";
                argv[2] = cmd;
                argv[3] = NULL;
                execv ("/bin/sh", argv);

                exit (−1);
        }

        if (waitpid (pid, &status, 0) == −1)
                return −1;
        else if (WIFEXITED (status))
                return WEXITSTATUS (status);

        return −1;
}

System 의 문제
- child의 stdout 등 의 값을 볼 수가 없음.
- popen을 쓴다?

5.5.5 좀비 프로세스

실행을 마쳤지만 부모 프로세스에서 종료 코드를 읽어가지 않은, 즉 부모 프로세스에서 wait() 시스템 콜을 호출하지 않은 프로세스를 의미
최소한의 기본 뼈대만 유지할만큼 적은 리소스를 차지하지만 어쨌든 시스템 리소스를 계속 소비하고 있음.
부모 프로세스가 종료될 때마다 리눅스 커널은 그 프로세스의 자식 프로세스 목록을 뒤져서 모두 init 프로세스 (pid = 1) 의 자식으로 입양시킨다.
- 고아 프로세스가 생기지 않도록 보장함.

5.6 사용자와 그룹

5.6.1 실제, 유효, 저장된 사용자 ID와 그룹 ID

그룹아이디도 아래와 동일하게 적용됨
실제 사용자 ID (Rreal User ID)
- 프로세스를 최초로 실행한 사용자의 ID
유효 사용자 ID (Effective User ID)
- 프로세스가 현재 영향을 미치고 있는 사용자 ID
저장된 사용자 ID (Saved User ID)
- 프로세스의 최초 유효 사용자 ID
→ 유효한 사용자 ID가 가장 중요한 값. 이는 프로세스의 자격을 확인하는 과정에서 점검하는 사용자 ID이다

5.6.2 실제, 저장된 사용자, 그룹 ID 변경하기

  
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int setuid (uid_t uid);
int setgid (gid_t gid);

setuid()
- 호출하면 현재 프로세스의 유효 사용자 ID를 설정한다.
  - 현재 유효 사용자 ID가 0(root) 이면 실제 사용자와 저장된 사용자 ID 역시 설정됨
- 성공하면 0반환, 실패 시 -1 반환 errno 설정
앞의 내용은 그룹 ID에도 동일하다.

5.6.3 유효 사용자 ID나 유효 그룹 ID 변경하기

  
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int seteuid (uid_t euid);
int setegid (gid_t egid);

seteuid() 를 호출하면 유효 사용자 ID 를 euid로 설정한다.
root 사용자는 euid 값으로 어떤 값이든 사용할 수 있다.
비 root 사용자는 seteuid() 와 setuid() 가 동일하게 동작함.
앞의 내용은 그룹 ID에도 동일하다.

5.6.4 BSD 방식으로 사용자, 그룹 ID 변경하기

  
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int setreuid (uid_t ruid, uid_t euid);
int setregid (gid_t rgid, gid_t egid);

setreuid() 를 호출하면 프로세스의 실제 사용자 ID와 유효 사용자 ID를 각각 ruid와 euid로 설정한다.

5.6.5 HP-UX 방식으로 사용자, 그룹 ID 변경하기

  
#define _GNU_SOURCE
#include <unistd.h>

int setresuid (uid_t ruid, uid_t euid, uid_t suid);
int setresgid (gid_t rgid, gid_t egid, gid_t sgid);

setresuid() 를 호출하면 실제, 유효, 그리고 저장된 사용자 ID를 각각 ruid, euid, suid로 설정한다.
- -1 을 지정하면 ID는 변경하지 않은채로 놔둔다.

5.6.6 바람직한 사용자/그룹 ID 조작법

비 root 프로세스는 seteuid() 를 사용해서 유효 사용자 ID를 바꿔야한다.

5.6.7 저장된 사용자 ID 지원

5.6.8 사용자 ID와 그룹 ID 얻어오기

  
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

uid_t getuid (void);
gid_t getgid (void);

  
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

uid_t geteuid (void);
gid_t getegid (void);

이 함수들은 실패하지 않으며 유효 사용자 ID와 유효 그룹 ID를 반환함.

5.7 세션과 프로세스 그룹

각 프로세스는 작업 제어 목적으로 관련된 하나 이상의 프로세스를 모아놓은 집합인 프로세스 그룹의 일원이다.
프로세스 그룹의 주된 속성은 그룹 내 모든 프로세스에게 시그널을 보낼 수 있다는 점이다.
각 프로세스 그룹은 pgid 로 구분하며 프로세스 그룹마다 그룹 리더가 있다.
구성원이 하나라도 남아있는 동안에는 그룹이 사라지지 않음
그룹 리더가 종료되더라도 프로세스 그룹은 남는다.
새로운 사용자가 처음으로 시스템에 로그인하면 로그인 프로세스는 사용자 로그인 셸 프로세스 하나로 이루어진 새로운 세션을 생성한다.
세션은 하나 이상의 프로세스 그룹이 들어 있는 집합이다.
로그인한 사용자 활동을 처리하며 사용자의 터미널 입출력을 다루는 tty 장치로 명시되어 제어 터미널과 사용자 사이를 연결한다.
대부분 셸과 관련을 맺고 있다.
프로세스 그룹이 작업 제어와 다른 셸 기능을 쉽게 하도록 모든 구성원에게 시그널을 보내는 메커니즘을 제공한다면 세션은 제어 터미널을 둘러싼 로그인을 통합하는 기능을 제공한다.
세션에 속한 프로세스 그룹은 하나의 Foreground 프로세스 그룹과 0개 이상의 Background 프로세스 그룹으로 나뉜다.
- 사용자가 터미널을 종료하면 Foreground 프로세스 그룹 내 모든 프로세스에 SIGQUIT 시그널이 전달됨
- 터미널에서 네트워크 단절이 포착되면 Foreground 프로세스 그룹 내 모든 프로세스에 SIGHUP 시그널이 전달됨.
- 사용자가 Ctrl + C 같은 취소 명령을 입력했을 경우 Foreground 프로세스 그룹 내 모든 프로세스에 SIGINT 시그널이 전달됨.
예제
- 사용자가 시스템에 로그인했고, bash의 pid가 1700일 때 bash 인스턴스는 gid가 1700인 새로운 프로세스 그룹의 유일한 멤버이자 리더가 됨.
  - 그 셸에서 실행하는 명령어는 세션 1700에 속하는 새로운 프로세스 그룹에서 동작.
  - 사용자에게 직접 연결되어 있고 터미널 제어가 가능한 프로세스 그룹 중 하나가 포어그라운드 프로세스 그룹
  - 다른 프로세스 그룹은 백그라운드 프로세스 그룹
- 다른 예제
  1 $ cat ship-inventory.txt | grep booty | sort
  - 세 개의 프로세스를 가지는 하나의 프로세스 그룹은 생성함.
  - → 셸에서 한번에 세 프로세스 모두에 시그널을 보낼 수 있다는 뜻.
  - 사용자가 명령어 뒤에 &를 붙인다면 백그라운드로 돈다.

5.7.1 세션 시스템 콜

시스템에 로그인을 하는 시점에 셸은 새로운 세션을 생성한다. 이 작업은 새로운 세션을 쉽게 만들 수 있는 특수한 시스템 콜을 통해서 이루어진다.

  
#include <unistd.h>

pid_t setsid (void);

setsid() 를 호출하면 그 프로세스가 프로세스 그룹의 리더가 아니라고 가정하고 새로운 세션을 생성한다.
호출한 프로세스는 새롭게 만들어진 세션의 유일한 멤버이자 리더가 되며 제어 tty를 가지지 않는다.
→ setsid() 는 새로운 세션 내부에 새로운 프로세스 그룹을 생성하며 호출한 프로세스를 그 세션과 프로세스 그룹 모두의 리더로 정한다.
호출 성공 시 새롭게 생성한 세션의 ID 반환, 실패 시 -1 반환하고 errno 설정.(EPERM 뿐)

예제

어떤 프로세스가 프로세스 그룹 리더가 되지 않게 하는 가장 손쉬운 방법은 프로세스를 포크하고 부모 프로세스를 종료한 다음 자식 프로세스에서 setsid() 를 호출하는 것

  
pid_t pid;

pid = fork ();
if (pid == −1) {
        perror ("fork");
        return −1;
} else if (pid != 0)
        exit (EXIT_SUCCESS);

if (setsid () == −1) {
        perror ("setsid");
        return −1;
}

세션 ID를 얻는 법

  
#define _XOPEN_SOURCE 500
#include <unistd.h>

pid_t getsid (pid_t pid);

getsid() 호출이 성공하면 pid가 가리키는 프로세스 세션 ID를 반환한다.
Q) 왜 유용하지 않음?

getsid() 는 드물지만 주로 진단 목적으로 사용함

pid값이 0 이면 getsid() 를 호출한 프로세스의 세션 ID를 반환한다.

  
pid_t sid;

sid = getsid (0);
if (sid == −1)
        perror ("getsid"); /* should not be possible */
else
        printf ("My session id=%d\n", sid);

5.7.2 프로세스 그룹 시스템 콜

setpgid() 는 pid 인자로 지정한 프로세스의 프로세스 그룹 ID를 pgid로 설정한다.

  
#define _XOPEN_SOURCE 500
#include <unistd.h>

int setpgid (pid_t pid, pid_t pgid);

pid인자가 0인 경우 현재 프로세스의 프로세스 그룹 ID를 변경하며 pgid 인자가 0인 경우 pid 인자로 지정한 프로세스의 ID를 프로세스 그룹 ID로 설정한다.
호출 성공 여부
- pid로 지정한 프로세스가 해당 시스템 콜을 호출하는 프로세스이거나 호출하는 프로세스의 자식 프로세스이며 아직 exec 호출을 하지 않았고 부모 프로세스와 동일한 세션에 속해 있어야 한다.
- pid로 지정한 프로세스가 세션의 리더가 아니어야 한다.
- pgid가 이미 있으면 호출하는 프로세스와 동일한 세션에 속해 있어야 한다.
- pgid 값이 양수여야 한다.
세션과 마찬가지로 프로세스의 프로세스 그룹 ID를 얻는 것도 가능하지만 유용하지 않음.
1 2 3 4 #define _XOPEN_SOURCE 500 #include <unistd.h> pid_t getpgid (pid_t pid);
Q) 왜 유용하지 않음?

5.7.3 사용되지 않는 프로세스 그룹 관련 함수들

리눅스는 프로세스 그룹 ID를 가져오거나 설정하는 두 가지 오래된 BSD 인터페이스를 지원한다.

프로세스 그룹 ID를 설정할 때 사용

  
#include <unistd.h>

int setpgrp (void);

  
if (setpgrp () == −1)
        perror ("setpgrp");

다음 setpgid() 코드와 동일함

  
if (setpgid (0,0) == −1)
        perror ("setpgid");

둘 다 현재 프로세스를 현재 프로세스의 pid와 같은 프로세스 그룹으로 설정함.

getpgrp() 함수는 프로세스의 그룹 ID를 알아내기 위해 사용함

  
#include <unistd.h>

pid_t getpgrp (void);

  
pid_t pgid = getpgrp ();

getpgid() 코드와 동일

  
pid_t pgid = getpgid (0);

5.8 데몬

Daemon 은 백그라운드에서 수행되며 제어 터미널이 없는 프로세스이다.
일반적으로 부팅 시에 시작되며 root 혹은 다른 특수한 사용자 계정 (apache, postfix … ) 권한으로 실행되어 시스템 수준의 작업을 처리한다.
데몬의 두 가지 일반적인 요구사항
1. 반드시 init 프로세스의 자식 프로세스여야 함.
2. 터미널과 연결되어 있으면 안됨.
다음 과정을 통해 데몬이 될 수 있다.
1. fork() 를 호출해서 데몬이 될 새로운 프로세스를 생성
2. 부모 프로세스에서 exit() 을 호출해서 데몬 프로세스의 부모 프로세스를 종료한다.
3. setsid()를 호출해서 데몬이 새로운 프로세스 그룹과 세션의 리더가 되도록 한다.
4. chdir() 를 사용하여 작업 디렉터리를 루트 디렉터리로 변경한다.
5. 모든 fd 를 닫는다.
6. 0, 1, 2번 fd(각각 표준 입력,출력,에러) 를 열고 /dev/null 로 리다이렉트 한다.

예제

규칙에 따라 스스로 데몬이 되는 예제 코드

  
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/fs.h>

int main (void)
{
        pid_t pid;
        int i;

        /* create new process */
        pid = fork ();
        if (pid == −1)
                return −1;
        else if (pid != 0)
                exit (EXIT_SUCCESS);

        /* create new session and process group */
        if (setsid () == −1)
                return −1;

        /* set the working directory to the root directory */
        if (chdir ("/") == −1)
                return −1;

        /* close all open files--NR_OPEN is overkill, but works */
        for (i = 0; i < NR_OPEN; i++)
                close (i);

        /* redirect fd's 0,1,2 to /dev/null */
        open ("/dev/null", O_RDWR);     /* stdin */
        dup (0);                        /* stdout */
        dup (0);                        /* stderror */

        /* do its daemon thing... */

        return 0;
}

대부분의 유닉스 시스템은 C 라이브러리에서 daemon() 함수를 제공하여 이 과정을 자동화하여 간단하게 쓸 수 있다.
1 2 3 #include <unistd.h> int daemon (int nochdir, int noclose);
- nochdir 인자가 0이 아니면 현재 작업 디렉터리를 루트 디렉터리로 변경하지 않는다.
- noclose 인자가 0이 아니면 열려있는 모든 fd를 닫지 않는다.
  - 일반적으로 두 인자를 0으로 넘긴다.

[Linux System Programming] Ch05 프로세스 관리

[Ch05 프로세스 관리]

5.1 프로그램, 프로세스, 스레드

5.2 프로세스 ID

5.2.1 프로세스 ID 할당

5.2.2 프로세스 계층

5.2.3 pid_t

5.2.4 프로세스 ID와 부모 프로세스 ID 얻기

5.3 새로운 프로세스 실행하기

5.3.1 exec 함수들

다른 exec 함수들

5.3.2 fork() 시스템 콜

copy-on-write

vfork()

5.4 프로세스 종료하기

5.4.1 프로세스를 종료하는 다른 방법

5.4.2 atexit()

5.4.3 on_exit()

5.4.4 SIGCHLD

5.5. 자식 프로세스 종료 기다리기

5.5.1 특정 프로세스 기다리기

5.5.2 좀 더 다양한 방법으로 기다리기

5.5.3 BSD 방식으로 기다리기 : wait3()과 wait4()

5.5.4 새로운 프로세스를 띄운 다음에 기다리기

5.5.5 좀비 프로세스

5.6 사용자와 그룹

5.6.1 실제, 유효, 저장된 사용자 ID와 그룹 ID

5.6.2 실제, 저장된 사용자, 그룹 ID 변경하기

5.6.3 유효 사용자 ID나 유효 그룹 ID 변경하기

5.6.4 BSD 방식으로 사용자, 그룹 ID 변경하기

5.6.5 HP-UX 방식으로 사용자, 그룹 ID 변경하기

5.6.6 바람직한 사용자/그룹 ID 조작법

5.6.7 저장된 사용자 ID 지원

5.6.8 사용자 ID와 그룹 ID 얻어오기

5.7 세션과 프로세스 그룹

5.7.1 세션 시스템 콜

5.7.2 프로세스 그룹 시스템 콜

5.7.3 사용되지 않는 프로세스 그룹 관련 함수들

5.8 데몬

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5.2 프로세스 ID

5.2.1 프로세스 ID 할당

5.2.2 프로세스 계층

5.2.3 pid_t

5.2.4 프로세스 ID와 부모 프로세스 ID 얻기

5.3 새로운 프로세스 실행하기

5.3.1 exec 함수들

다른 exec 함수들

5.3.2 fork() 시스템 콜

copy-on-write

vfork()

5.4 프로세스 종료하기

5.4.1 프로세스를 종료하는 다른 방법

5.4.2 atexit()

5.4.3 on_exit()

5.4.4 SIGCHLD

5.5. 자식 프로세스 종료 기다리기

5.5.1 특정 프로세스 기다리기

5.5.2 좀 더 다양한 방법으로 기다리기

5.5.3 BSD 방식으로 기다리기 : wait3()과 wait4()

5.5.4 새로운 프로세스를 띄운 다음에 기다리기

5.5.5 좀비 프로세스

5.6 사용자와 그룹

5.6.1 실제, 유효, 저장된 사용자 ID와 그룹 ID

5.6.2 실제, 저장된 사용자, 그룹 ID 변경하기

5.6.3 유효 사용자 ID나 유효 그룹 ID 변경하기

5.6.4 BSD 방식으로 사용자, 그룹 ID 변경하기

5.6.5 HP-UX 방식으로 사용자, 그룹 ID 변경하기

5.6.6 바람직한 사용자/그룹 ID 조작법

5.6.7 저장된 사용자 ID 지원

5.6.8 사용자 ID와 그룹 ID 얻어오기

5.7 세션과 프로세스 그룹

5.7.1 세션 시스템 콜

5.7.2 프로세스 그룹 시스템 콜

5.7.3 사용되지 않는 프로세스 그룹 관련 함수들

5.8 데몬

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[Docker] Centos Image 에서 sudo command not found 에러

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