[OS] System Call

System Call

Process 생성과 제어를 위한 System call
fork(), exec(), wait()

fork(), exec() : 새로운 Process 생성과 관련 있다.
wait() : 프로세스 Parent 가 자신이 만든 프로세스인 child의 종료를 기다리는 명령어다.

Fork

새로운 Process를 생성할 때 사용한다.

code

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

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("pid : %d", (int) getpid()); // pid : 29146

    int rc = fork();            // 새로운 프로세스 생성

    if (rc < 0) {            // (1) fork 실패
        exit(1);
    }                                    
    else if (rc == 0) {            // (2) child 인 경우 (fork 값이 0)
        printf("child (pid : %d)", (int) getpid());
    }
    else {                // (3) parent case
        printf("parent of %d (pid : %d)", rc, (int)getpid());
    }
}

output

pid : 29146
parent of 29147 (pid : 29146)
child (pid : 29147)

parent와 child의 순서는 non-deterministic 하기 때문에 부모를 먼저 수행할지 아닐지 확신할 수 없다.
이것은 scheduler가 결정하는 일이다.
따라서 아래와 같이 출력될 수 있다.

pid : 29146
child (pid : 29147)
parent of 29147 (pid : 29146)

해석

PID : 프로세스 식별자. UNIX 시스템에서 PID는 프로세스에게 명령을 할 때 사용한다.

1. fork()가 실행되는 순간. 프로세스가 하나 더 생기는데, 이때 생긴 프로세스 Child는 fork를 만든 프로세스 Parent와 거의 동일한 복사본을 갖게 된다.
2. OS는 위 Code와 똑같은 2개의 프로그램이 동작한다고 생각하고, fork()가 return 될 차례라고 생각한다.
3. 이러한 이유로 새로 생성된 Process child는 main에서 시작하지 않고, if 문부터 시작하게 된다.

차이점

child와 parent의 fork() 값이 다르기 때문에 완전히 동일한 복사본이라 할 수 없다.

Parent의 fork() 값 ➡ child의 pid 값
Child의 fork()값 ➡ 0

Parent와 child의 fork 값이 다르다는 점은 매우 유용하게 사용된다.

wait

child 프로세스가 종료될 때까지 기다리는 작업

code

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

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("pid : %d", (int) getpid()); // pid : 29146

    int rc = fork();            // 주목

    if (rc < 0) {            // (1) fork 실패
        exit(1);
    }                            
    else if (rc == 0) {            // (2) child 인 경우 (fork 값이 0)
        printf("child (pid : %d)", (int) getpid());
    }
    else {                // (3) parent case
        int wc = wait(NULL)        // 추가된 부분
        printf("parent of %d (wc : %d / pid : %d)", wc, rc, (int)getpid());
    }
}

output

pid : 29146
child (pid : 29147)
parent of 29147 (wc : 29147 / pid : 29146)

wait()는 child의 실행이 끝날 때까지 기다려준다.
parent가 먼저 실행되더라도, wait()는 child가 끝나기 전에는 return하지 않으므로, 반드시 child가 먼저 실행된다.

exec

단순 fork는 동일한 프로세스의 내용을 여러 번 동작할 때 사용하지만, child에서 parent와 다른 동작을 하고 싶을 때는 exec를 사용한다.

code

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

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("pid : %d", (int) getpid()); // pid : 29146

    int rc = fork();            // 주목

    if (rc < 0) {            // (1) fork 실패
        exit(1);
    }                            
    else if (rc == 0) {            // (2) child 인 경우 (fork 값이 0)
        printf("child (pid : %d)", (int) getpid());
        char *myargs[3];
        myargs[0] = strdup("wc");    // 내가 실행할 파일 이름
        myargs[1] = strdup("p3.c");    // 실행할 파일에 넘겨줄 argument
        myargs[2] = NULL;        // end of array
        execvp(myarges[0], myargs);    // wc 파일 실행.
        printf("this shouldn't print out") // 실행되지 않음.
    }
    else {                // (3) parent case
        int wc = wait(NULL)        // wait
        printf("parent of %d (wc : %d / pid : %d)", wc, rc, (int)getpid());
    }
}

1. exec가 실행되면 execvp(실행 파일, 전달 인자) 함수는, code segment 영역에 실행 파일의 코드를 읽어와서 덮어 씌운다.
2. 씌운 이후에는, heap, stack, 다른 메모리 영역이 초기화되고 OS는 그냥 실행한다.
   즉, 새로운 Process를 생성하지 않고, 현재 프로그램에 wc라는 파일을 실행한다.
   따라서 execvp() 이후의 부분은 실행되지 않는다.

참고 사이트

System Call