제 10 장 멀티태스킹 기반의 서버구현

HANNAM HANNAM Univ.Univ.

제 제 1010 장 멀티태스킹 기반의 서버구현장 멀티태스킹 기반의 서버구현

인공지능실험실인공지능실험실석사 석사 22 학기 김승겸학기 김승겸

[email protected]@ai.hannam.ac.kr

TCP/IP Socket TCP/IP Socket Programming…Programming…

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Network Lab.Network Lab.


TCP/IP Socket Programming…TCP/IP Socket Programming…

목차목차다중 접속 서버의 구현 방법들프로세스의 생성프로세스 & 좀비 프로세스시그널 핸들링 & 좀비 프로세스 Fork 함수를 이용한 다중 접속 서버의 구현 TCP 입출력 루틴 분할하기

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다중 접속 서버의 구현 방법들다중 접속 서버의 구현 방법들다중 접속 서버의 구현 방법

■ 프로세스 생성을 통한 멀티태스킹 서버의 구현■ select 함수에 의한 멀티플렉싱 서버의 구현■ 쓰레드를 기반으로 하는 멀티 쓰레팅 서버의 구현

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프로세스의 생성프로세스의 생성 프로세스 ID

■ 프로세스 식별자■ 프로세스마다 할당되는 유일한 숫자 (2 ~ 32786)

프로세스 확인을 위한 ps 명령 실행

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프로세스의 생성프로세스의 생성 fork 함수 호출을 통한 프로세스 생성

■ fork 함수 이용

▶ fork 를 호출한 프로세스의 복사본 생성▶ 모든 메모리 공간을 그대로 복사▶ 똑같은 프로그램을 완전히 독립된 프로세스가 실행▶ fork 함수에 의한 리턴값은 다르다 .▶ 부모 프로세스 리턴값 : 자식 프로세스 ID▶ 자식 프로세스 리턴값 : 0

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

pid_t fork (void);

성공 시 프로세스 ID, 실패 시 -1 을 리턴

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프로세스의 생성프로세스의 생성 fork.c

#include<stdio.h>#include<unitd.h>#include<sys/types.h>

int main( ) { pid_t pid; int data = 10; pid = fork(); if(pid == -1) printf(“fork 실패 , 프로세스 id : %d\n”, pid);

printf(“fork 성공 , 프로세스 id : %d\n”, pid);

if(pid == 0) // 자식 프로세스 data += 10; else // 부모 프로세스 data -= 10;

printf(“data : %d\n”, data); return 0;}

실행결과

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스좀비 프로세스

■ 실행이 종료 되었지만 아직 삭제되지 않은 프로세스■ 프로세스가 종료하고 난 후 부모 프로세스가 종료 상태를 가져

올때가지의 프로세스 ■ 프로세스 테이블 요소를 제외하고 어떤 자원도 없는 죽은

존재이지만 계속 시스템 안에 상주한다 .

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스좀비 프로세스가 생성되는 이유

자식 프로세스 부모 프로세스커널0

0

좀비

자식 프로세스 부모 프로세스커널0

0

소멸

자식 프로세스 소멸 과정

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스zombie.c


int main( ) { pid_t pid; int data = 10; pid = fork(); if(pid == -1) printf(“fork 실패 , 프로세스 id : %d\n”, pid);


if(pid == 0) // 자식 프로세스 data += 10; else { // 부모 프로세스 data -= 10; sleep(20); // 20 초동안 정지 상태


■ 부모 프로세스 루틴 부분에 sleep(20) 함수를 주어서 20 초동안 정지상태로 만든다 .

■ 자식 프로세스가 먼저 종료한 후에 부모 프로세스는 20 초 후에 종료한다 .

■ 20 초간의 시간 동안 자식 프로세스가 좀비가 된것을 확인 할 수 있다 .

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스 실행결과

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스wait 함수의 사용

■ wait 함수 이용

▶ 이미 종료된 자식 프로세스가 있다면 , 리턴값을 읽어들인다 .▶ 종료된 자식 프로세스가 없다면 , 임의의 자식 프로세스가 종료될때까지

부모 프로세스는 블로킹 상태가 된다 .▶ wait 함수의 인자인 포인터가 가리키는 변수에 여러가지 정보 저장

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

pid_t wait (int * status);

성공 시 종료된 자식 프로세스 ID, 실패 시 -1 을 리턴

매크로 함수 리턴 값

WIFEXITED(status) 정상 종료를 했을 경우 0 을 반환한다 .

WEXITSTATUS(status) 종료시에 return 하거나 exit 함수의 인자로 넘겨진 값을 반환한다 .

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스wait.c


int main( ) { pid_t pid, child; int data = 10; int state; pid = fork(); if(pid == -1) printf(“fork 실패 , 프로세스 id : %d\n”, pid);


if(pid == 0) // 자식 프로세스 data += 10; else { // 부모 프로세스 data -= 10; child = wait(&state); // 자식 프로세스 종료대기 printf(“ 자식프로세스 ID=%d\n”, child); printf(“ 리턴값 =%d\n”, WEXITSTATUS(state)); sleep(20); // 20 초동안 정지 상태


■ wait 함수를 이용하여 종료된 자식프로세스의 종료상태를 읽어온다 .

■ WEXITSTATUS 매크로 함수를 이용하여 자식프로세스가 종료시 리턴값을 얻는다 .

■ wait 함수를 이용하여 좀비가 되는것을 막을 수 있다 .

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스 실행결과

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스waitpid 함수의 사용

■ waitpid 함수 이용

▶ pid : 종료 확인을 원하는 자식 프로세스의 ID 이다 .▶ status : 리턴된 값을 비롯해서 여러가지 정보저장▶ options : ‘WNOHANG’ 상수를 인자로 전달하게 되면 이미 종료된

자식프로세스가 없어도 대기 상태로 들어가지 않고 바로 리턴하게 된다 .

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

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

성공 시 종료된 자식 프로세스 ID, 실패 시 -1 을 리턴

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스waitpid.c


int main( ) { pid_t pid, child; int data = 10; int state; pid = fork(); if(pid == -1) printf(“fork 실패 , 프로세스 id : %d\n”, pid);


if(pid == 0) // 자식 프로세스 data += 10; sleep(10) // 종료를 10 초 지연 else { // 부모 프로세스 data -= 10; do{ sleep(3); puts(“3 초 대기” ); child = waitpid(-1, &state, WNOHANG); }while(child == 0); printf(“Chid process id=%d, return value = %d \n”,child,WEXITSTATUS(state));


■ waitpid 함수를 이용하여 종료된 자식프로세스의 종료상태를 읽어온다 .

■ WNOHANG 인자를 주어서 이미 종료된 자식이 없어도 대기 상태로 들어가지 않고 바로 리턴한다 .

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프로세스 프로세스 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스실행 결과

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시그널 핸들링 시그널 핸들링 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스시그널 핸들링

OperatinnSystem signal

Process

1. 특정상황발

생 2. 시그널

전송3. 시그널 처리 함수

호출

시그널 핸들링 과정

■ 시그널 : 시스템에 특정 상황이 발생했을때 , 이를 알리기 위해 운영체제가 전달하는 메시지

■ 시그널 핸들러 : 시그널을 처리하는 함수 모듈

■ 시그널 핸들링 : 시그널 발생시 , 해당 시그널 핸들러를 실행시키는 행위

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시그널 핸들링 시그널 핸들링 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스시그널의 종류

시그널 발생 상황

SIGALRM 시간을 예약해 놓고 그 시간이 되었을 경우 발생한다 .

SIGINT 인터럽트 발생을 알린다 . 여기서 인터럽트는 Ctrl+C 을 누른 경우 발생한다 .

SIGCHLD 자식 프로세스가 종료된 경우 발생한다 .

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시그널 핸들링 시그널 핸들링 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스signal 함수를 이용한 시그널 핸들링

■ signal 함수 이용

▶ 시그널이 발생되었을때 시그널 핸들러 함수를 호출하여 시그널을 처리한다▶ int signum : 시그널 상수▶ func : 시그널 핸들러 함수

#include <signal.h>

void (*signal(int signum, void(*func)(int)))(int);

리턴값은 이전 시그널 핸들러 함수의 주소값 , 실패시 SIG_ERR

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시그널 핸들링 시그널 핸들링 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스sigint.c

#include<stdio.h>#include<unitd.h>#include<signal.h>

void handler(int sig);int main( ) { int state; int num = 0;

signal(SIGINT, handler); // 시그널 함수 while(1) { printf(“%d : 대기중 \n”, num++); sleep(2); if(num>5) break; }

return 0;}

void handler(int sig) { // 시그널 핸들러 함수 signal(SIGINT, handler); printf(“ 전달된 시그널은 %d\n”, sig);}

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시그널 핸들링 시그널 핸들링 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스실행 결과

SIGINT(cltr + c) 발생시 시그널 핸들러 함수에 의해 처리되는

모습

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시그널 핸들링 시그널 핸들링 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스sigaction 함수를 이용한 시그널 핸들링

■ sigaction 함수 이용

▶ signum : signal 함수와 마찬가지로 가로 채고자 하는 시그널의 종류를 인자로 전달하게된다 .

▶ act : 새로 등록할 시그널 핸들러 정보로 초기화된 sigaction 구조체 변수의 포인터를 인자로 전달하게 된다 .

▶ oldact : 이전에 등록되었던 시그널 핸들러의 포인터를 얻고자 할때 사용되게 하는 인자이다 .

#include <signal.h>

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

리턴 값은 성공시 0 을 , 실패 시 -1 을 리턴한다 .

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시그널 핸들링 시그널 핸들링 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스sigint2.c

#include<stdio.h>#include<unitd.h>#include<signal.h>

void handler(int sig);int main( ) { int state; int num = 0;

struct sigaction act; act.sa_handler = handler; sigemptyset(&act.sa_mask); act.sa_flags = 0;

state = sigaction(SIGINT, &act, 0); if(state != 0) { puts(“sigaction() error”); exit(1); }

while(1) { printf(“%d : 대기중 \n”, num++); sleep(2); if(num>5) break; }

return 0;}

void handler(int sig) { // 시그널 핸들러 함수 printf(“ 전달된 시그널은 %d\n”, sig);}

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SIGINT(cltr + c) 발생시 시그널 핸들러 함수에 의해 처리되는

모습

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시그널 핸들링 시그널 핸들링 & & 좀비 프로세스좀비 프로세스시그널을 통한 좀비 프로세스의 소멸 (zombie_handler.c)

#include<stdio.h>#include<unitd.h>#include<signal.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>

void z_handler(int sig);int main( ) { pid_t pid; int state, i;

struct sigaction act; act.sa_handler = z_handler; sigemptyset(&act.sa_mask); act.sa_flags = 0;

state = sigaction(SIGCHLD, &act, 0); if(state != 0) { puts(“sigaction() error”); exit(1); }

pid = fork(); if(pid == 0) { printf(“ 자식 프로세스 생성 : %d\n”, getpid()); exit(3); } else { sleep(3); }

return 0;}

void z_handler(int sig) { // 시그널 핸들러 함수 pid_t pid; int rtn;

while((pid=waitpid(-1, &rtn, WNOHANG)) > 0) { printf(“ 소멸된좀비프로세스 ID : %d\n”, pid); printf(“ 리턴된데이터 : %d=n”,WEXITSTATUS(rtn)); }}

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SIGCHLD 신호를 받고 시그널 핸들러 함수에 waitpi

d 함수를 써서 자식의 종료상태를 가져옴으로써

좀비를 제거한다 .

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forkfork 함수를 이용한 다중접속 서버구현함수를 이용한 다중접속 서버구현다중 접속 서버

Echo Server Echo Client

Echo Client

Process

Process

1. 연결요청

3. 연결완료2. 프로세스 생성

다중 접속 서버 모델

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forkfork 함수를 이용한 다중접속 서버구현함수를 이용한 다중접속 서버구현echo_multiserv.c

while(1) { addr_size = sizeof(clnt_addr); clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*) , &addr_size); if(clnt_sock == -1) continue;

if((pid=fork()) == -1) { close(clnt_sock); continue; }else if(pid > 0) { // 부모 프로세스 puts(“ 연결생성” ); close(clnt_sock); }else { // 자식 프로세스 close(serv_sock); while((str_len=read(clnt_sock, message, BUFSIZE)) != 0) { write(clnt_sock, message, str_len); write(1, message, str_len); } puts(“ 연결종료” ); close(clnt_sock);

exit(0); } } return 0;}

void z_handler(int sig) { pid_t pid; int rtn; pid=waitpid(-1, &rtn, WNOHANG); printf(“ 소멸된좀비프로세스 ID : %d\n”, pid); printf(“ 리턴된데이터 : %d=n”,WEXITSTATUS(rtn));}

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forkfork 함수를 이용한 다중접속 서버구현함수를 이용한 다중접속 서버구현 실행 결과

SERVER

Client 1

Client 2

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TCP TCP 입 출력 루틴 분할하기입 출력 루틴 분할하기 입 출력 분리

Echo Server socket

다중 접속 서버 모델

Echo Client

부모 프로세스

자식 프로세스

READ

WRITEfork

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TCP TCP 입 출력 루틴 분할하기입 출력 루틴 분할하기 데이터 송수신 방법의 비교

데이터 송수신 방법의 비교

Client Server Client Server

데이터

에코 데이터

단일 프로세스 입출력 입출력 프로세스의 분리

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forkfork 함수를 이용한 다중접속 서버구현함수를 이용한 다중접속 서버구현echo_multiclnt.c

pid = fork();If(pid == 0) { // 자식프로세스 ( 메시지 전송 ) while(1) { fputs(“ 전송할 메시지를 입력하세요 : “, stdout); fgets(“message, BUFSIZE, stdin); if(!strcmp(message, “q\n”)) { shutdown(sock, SHUT_WR); close(sock); exit(0); } write(sock, message, strlne(message)); }}

else { // 부모 프로세스 메시지 수신 while(1) { str_len = read(sock, message, BUFSIZE); if(str_len == 0) { exit(0); } message[str_len] = 0; printf(“ 서버로부터 전송된 메시지 :%s\n”, message); }}

close(sock);return 0;}

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참고문헌참고문헌 “UNIX Network Programming”, W.Richard Stevens “TCP/IP 소켓 프로그래밍” , 윤성우 저

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Q & AQ & A

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