1313 장 프로세스 사이의 통신장 프로세스 사이의 통신

1

13.1 13.1 파일 및 레코드 잠금파일 및 레코드 잠금

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파일 및 레코드 잠금의 원리파일 및 레코드 잠금의 원리 어떻게 프로세스 사이에 데이터를 주고받을 수 있을까 ?

한 프로세스가 파일에 쓴 내용을 다른 프로세스가 읽음

문제점 한 프로세스가 파일 내용을 수정하는 동안에 다른 프로세스가

그 파일을 읽는 경우 두 개의 프로세스가 하나의 파일에 동시에 접근하여 데이터를

쓰는 경우

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잠금잠금 (lock)(lock) 파일 혹은 레코드 ( 파일의 일부 영역 ) 잠금

한 프로세스가 그 영역을 읽거나 수정할 때 다른 프로세스의 접근을 제한한다

잠금된 영역에 한 번에 하나의 프로세스만 접근한다 특히 레코드에 쓰기를 할 경우 대상 레코드에 대해 잠금을

해서 다른 프로세스가 접근하지 못하게 해야 한다

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잠금이 필요한 예잠금이 필요한 예 잠금 없음

(1) 프로세스 A 가 잔액을 읽는다 :

잔액 100 만원(2) 프로세스 B 가 잔액을 읽는다 :

잔액 100 만원(3) 프로세스 B 가 잔액에 입금액을

더하여 레코드를 수정한다 : 잔액 120 만원

(4) 프로세스 A 가 잔액에 입금액을 더하여 레코드를 수정한다 : 잔액 110 만원

잠금 사용

(1) 프로세스 A 가 레코드에 잠금을 하고 잔액을 읽는다 : 잔액 100 만원

(2) 프로세스 A 가 잔액에 입금액을 더하여 레코드를 수정하고 잠금을 푼다 : 잔액 110 만원

(3) 프로세스 B 가 레코드에 잠금을 하고 잔액을 읽는다 : 잔액 110 만원

(4) 프로세스 B 가 잔액에 입금액을 더하여 레코드를 수정하고 잠금을 푼다 : 잔액 130 만원

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잠금 구현잠금 구현 fcntl( ) 함수

파일 및 레코드 잠금을 구현할 수 있다

잠금의 종류 F_RDLCK : 여러 프로세스가 공유 가능한 읽기 잠금 F_WRLCK : 한 프로세스만 가질 수 있는 배타적인 쓰기 잠금

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대상영역의현재잠금

상태읽기잠금요청 쓰기잠금요청

잠금없음 승인 승인

하나이상의읽기잠금 승인 거절

하나의쓰기잠금 거절 거절

잠금 함수잠금 함수 : fcntl(): fcntl()

fd는 대상이 되는 파일 디스크립터 cmd

F_GETLK : 잠금 검사 F_SETLK : 잠금 설정 혹은 해제 F_SETLKW: 잠금 설정 ( 블로킹 버전 ) 혹은 해제

flock 구조체 잠금 종류 , 프로세스 ID, 잠금 위치 등

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#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock);cmd 에 따라 잠금 검사 혹은 잠금 설정을 한다 . 성공하면 0 실패하면 -1 을 리턴한다 .

flock flock 구조체구조체struct flock {

short l_type; // 잠금 종류 : F_RDLCK, F_WRLCK, F_UNLCK

off_t l_start; // 잠금 시작 위치 : 바이트 오프셋 short l_whence; // 기준 위치 : SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END

off_t l_len; // 잠금 길이 : 바이트 수 (0 이면 파일끝까지 )

pid_t l_pid; // 프로세스 번호};

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잠금 예제잠금 예제 학생 레코드를 질의하는 프로그램 : rdlock.c 학생 레코드를 수정하는 프로그램 : wrlock.c 수정 프로그램에서 어떤 레코드를 수정하는 중에는 질의

프로그램에서 그 레코드를 읽을 수 없도록 레코드 잠금을 이용하여 제한한다

프로그램에 대한 자세한 설명 : 교재 412-415 참조

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rdlock.crdlock.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include "student.h"#define START_ID 1201001/* 잠금을 이용한 학생 데이터베이스 질의 프로그램

*/int main(int argc, char *argv[]){ int fd, id; struct student record; struct flock lock;

if (argc < 2) { fprintf(stderr, " 사용법 : %s 파일 \n",

argv[0]); exit(1); } if ((fd = open(argv[1], O_RDONLY)) == -1) { perror(argv[1]); exit(2); }

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printf("\n 검색할 학생의 학번 입력 :"); while (scanf("%d", &id) == 1) { lock.l_type = F_RDLCK; lock.l_whence = SEEK_SET; lock.l_start = (id-START_ID)*sizeof(record); lock.l_len = sizeof(record); if (fcntl(fd,F_SETLKW, &lock) == -1) { /* 읽기

잠금 */ perror(argv[1]); exit(3); } lseek(fd, (id-START_ID)*sizeof(record),

SEEK_SET); if ((read(fd, (char *) &record, sizeof(record)) >

0) && (record.id != 0)) printf(" 이름 :%s\t 학번 :%d\t 점수 :%d\n",

record.name, record.id, record.score); else printf(" 레코드 %d 없음 \n", id); lock.l_type = F_UNLCK; fcntl(fd,F_SETLK, &lock); /* 잠금 해제 */ printf("\n 검색할 학생의 학번 입력 :"); } close(fd); exit(0);}

wrlock.cwrlock.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>#include "student.h"#define START_ID 1201001/* 잠금을 이용한 학생 데이터베이스 수정 프로그램

*/int main(int argc, char *argv[]){ int fd, id; struct student record; struct flock lock;

if (argc < 2) { fprintf(stderr, " 사용법 : %s 파일 \n",

argv[0]); exit(1); } if ((fd = open(argv[1], O_RDWR)) == -1) { perror(argv[1]); exit(2); }

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printf("\n 수정할 학생의 학번 입력 :"); while (scanf("%d", &id) == 1) { lock.l_type = F_WRLCK; lock.l_whence = SEEK_SET; lock.l_start = (id-START_ID)*sizeof(record); lock.l_len = sizeof(record); if (fcntl(fd,F_SETLKW, &lock) == -1) { /* 쓰기

잠금 */ perror(argv[1]); exit(3); } lseek(fd, (long) (id-START_ID)*sizeof(record),

SEEK_SET); if ((read(fd, (char *) &record, sizeof(record)) >

0) && (record.id != 0)) printf(" 이름 :%s\t 학번 :%d\t 점수 :%d\n",

record.name, record.id, record.score); else printf(" 레코드 %d 없음 \n", id); printf(" 새로운 점수 : "); scanf("%d", &record.score); lseek(fd, (long) -sizeof(record), SEEK_CUR); write(fd, (char *) &record, sizeof(record)); lock.l_type = F_UNLCK; fcntl(fd, F_SETLK, &lock); /* 잠금 해제 */ printf("\n 수정할 학생의 학번 입력 :"); } close(fd); exit(0);}

권고 잠금과 강제 잠금 권고 잠금과 강제 잠금 권고 잠금 (advisory locking)

지금까지 살펴본 잠금은 잠금을 할 수 있지만 강제되지는 않는다

즉 이미 잠금이 된 파일의 영역에 대해서도 잠금 규칙을 무시하고 읽거나 쓰는 것이 가능하다

모든 관련 프로세스들이 자발적으로 잠금 규칙을 준수한다

강제 잠금 (mandatory locking) 커널이 잠금 규칙을 강제 이미 잠금이 된 파일 영역에 대해 잠금 규칙을 무시하고 읽거나

쓰는 것이 불가능하다 시스템의 부하가 증가

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강제 잠금강제 잠금 강제 잠금을 하는 방법

해당 파일에 대해 set-group-ID 비트를 설정하고 group-execute 비트를 끄면 된다

$ chmod 2644 mandatory.txt$ ls -l mandatory.txt-rw-r-lr-- 1 chang faculty 160 1 월 31 일 11:48 stdb1

강제 잠금 규칙

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대상영역의현재잠금

상태

넌블로킹디스크립터 블로킹디스크립터

읽기 쓰기 읽기 쓰기

읽기잠금

블로킹

쓰기잠금

블로킹 블로킹

filelock.cfilelock.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <fcntl.h>int main(int argc, char **argv) { static struct flock lock; int fd, ret, c; if (argc < 2) { fprintf(stderr, " 사용법 : %s 파일 \n", argv[0]); exit(1); } fd = open(argv[1], O_WRONLY); if (fd == -1) { printf(" 파일 열기 실패 \n"); exit(1); } lock.l_type = F_WRLCK; lock.l_start = 0; lock.l_whence = SEEK_SET; lock.l_len = 0; lock.l_pid = getpid(); ret = fcntl(fd, F_SETLKW, &lock); if(ret == 0) { // 파일 잠금 성공하면 c = getchar(); }}14

13.2 13.2 파이프파이프

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파이프 원리파이프 원리 $ who | sort

파이프 물을 보내는 수도 파이프와 비슷 한 프로세스는 쓰기용 파일 디스크립터를 이용하여 파이프에

데이터를 보내고 ( 쓰고 ) 다른 프로세스는 읽기용 파일 디스크립터를 이용하여 그

파이프에서 데이터를 받는다 ( 읽는다 ) 한 방향 (one way) 통신

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파이프 생성파이프 생성 파이프는 두 개의 파일 디스크립터를 갖는다 하나는 쓰기용이고 다른 하나는 읽기용이다

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#include <unistd.h>

int pipe(int fd[2])

파이프를 생성한다 . 성공하면 0 을 실패하면 -1 를 리턴한다 .

파이프 사용법파이프 사용법(1) 한 프로세스가 파이프를 생성한다

(2) 그 프로세스가 자식 프로세스를 생성한다(3) 쓰는 프로세스는 읽기용 파이프 디스크립터를 닫는다 읽는 프로세스는 쓰기용 파이프 디스크립터를 닫는다

(4) write()와 read() 시스템 호출을 사용하여 파이프를 통해 데이터를 송수신한다

(5) 각 프로세스가 살아 있는 파이프 디스크립터를 닫는다

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파이프 사용법파이프 사용법 자식 생성 후 자식에서 부모로 보내기

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pipe.cpipe.c#include <unistd.h>

#define MAXLINE 100

/* 파이프를 통해 자식에서 부모로 데이터를 보내는 프로그램 */

int main( )

{

int n, length, fd[2];

int pid;

char message[MAXLINE],

line[MAXLINE];

pipe(fd); /* 파이프 생성 */

if ((pid = fork()) == 0) {

/* 자식 프로세스 */

close(fd[0]);

sprintf(message, "Hello from PID %d\n", getpid());

length = strlen(message)+1;

write(fd[1], message, length);

} else { /* 부모 프로세스 */

close(fd[1]);

n = read(fd[0], line, MAXLINE);

printf("[%d] %s", getpid(), line);

}

exit(0);

}

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pexec1.cpexec1.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#define MAXLINE 100/* 파이프를 통해 자식에서 실행되는 명령어 출력을 받아 프린트 */int main(int argc, char* argv[]){ int n, pid, fd[2]; char line[MAXLINE]; pipe(fd); /* 파이프 생성 */ if ((pid = fork()) == 0) { // 자식 프로세스 close(fd[0]); dup2(fd[1],1); close(fd[1]); execvp(argv[1], &argv[1]); } else { // 부모 프로세스 close(fd[1]); printf(" 자식 프로세스로부터 받은 결과 \n"); while ((n = read(fd[0], line, MAXLINE))> 0) write(STDOUT_FILENO, line, n); } exit(0);}

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popen()popen() 자식 프로세스에게 명령어를 실행시키고 그 출력 ( 입력 ) 을 파이프를

통해 받는 과정을 하나의 함수로 정의

fp = popen(command, "r"); fp = popen(command, “w");

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#include <stdio.h>FILE *popen(const char *command, const char *type);성공하면파이프를위한파일포인터를실패하면을리턴한다int pclose(FILE *fp);성공하면 command 명령어의종료상태를실패하면을리턴한다

pexec2.cpexec2.c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define MAXLINE 100/* popen() 함수를 이용해 자식에서 실행되는 명령어 출력을 받아 프린트 */int main(int argc, char* argv[]){ char line[MAXLINE]; FILE *fpin; if ((fpin = popen(argv[1],"r")) == NULL) { perror("popen 오류 "); exit(1); } printf(" 자식 프로세스로부터 받은 결과 \n"); while (fgets(line, MAXLINE, fpin)) fputs(line, stdout); pclose(fpin); exit(0);}23

13.3 13.3 이름 있는 파이프이름 있는 파이프

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이름 있는 파이프이름 있는 파이프 (named pipe)(named pipe) ( 이름 없는 ) 파이프

이름이 없으므로 부모 자식과 같은 서로 관련된 프로세스 사이의 통신에만 사용될 수 있었다

이름 있는 파이프 다른 파일처럼 이름이 있으며 파일 시스템 내에 존재한다 서로 관련 없는 프로세스들도 공유하여 사용할 수 있다

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이름 있는 파이프를 만드는 방법이름 있는 파이프를 만드는 방법 p 옵션과 함께 mknod 명령어

$mknod myPipe p$chmod ug+rw myPipe$ls -l myPipeprw-rw-r-- 1 chang faculty 0 4 월 11 일 13:03 myPipe

mkfifo() 시스템 호출

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#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h>

int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode);

이름 있는 파이프를 생성한다 . 성공하면 0 을 실패하면 -1 을

리턴한다 .

npreader.cnpreader.c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#define MAXLINE 100/* 이름 있는 파이프를 통해 읽은 내용을 프린트한다 */int main( ) { int fd; char str[MAXLINE]; unlink("mypipe"); mkfifo("mypipe", 0660); fd = open("mypipe", O_RDONLY); while (readline(fd, str)) printf("%s \n", str); close(fd); return 0;} int readline(int fd, char *str){ int n; do { n = read(fd, str, 1); } while (n > 0 && *str++ != NULL); return (n > 0);}27

npwriter.cnpwriter.c#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#define MAXLINE 100/* 이름 있는 파이프를 통해 메시지를 출력한다 */int main( ) { int fd, length, i; char message[MAXLINE]; sprintf(message, "Hello from PID %d", getpid()); length = strlen(message)+1; do { fd = open("mypipe", O_WRONLY); if (fd == -1) sleep(1); } while (fd == -1);

for (i = 0; i <= 3; i++) { write(fd, message, length); sleep(3); } close(fd); return 0;}28

핵심 개념핵심 개념 한 레코드 혹은 파일에 대한

읽기 잠금은 여러 프로세스가 공유할 수 있지만 쓰기 잠금은 공유할 수 없으며 한 프로세스만 가질 수 있다

파이프는 두 개의 파일 디스크립터를 갖는다

하나는 쓰기용이고 다른 하나는 읽기용이다

이름 있는 파이프는 서로 관련 없는 프로세스들도 공유하여 사용할 수 있다

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