시스템 콜(System Call)

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System Call

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운영체제는 커널 모드(Kernel Mode)와 사용자 모드(User Mode)로 나뉘어서 구동된다. 

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운영체제에서 프로그램이 구동되는데 있어 파일을 읽어 오거나, 파일을 쓰거나, 혹은 화면에 메시지를 출력하는 등 많으 부분이 커널 모드를 사용한다. 

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시스템 콜은 이러한 커널 영역의 기능을 사용자 모드가 사용 가능하게, 즉 프로세스가 하드웨어에 직접 접근해서 필요한 기능을 사용할 수 있게 해준다.

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각 시스템 콜에는 번호가 할당되고 시스템 콜 인터페이스는 이러한 번호에 따라 인덱스 되는 테이블을 유지된다.

System Call의 매개변수 전달 방법

매개변수를 CPU 레지스터 내에 전달한다. 이 경우에 매개변수의 갯수가 CPU 내의 총 레지스터 개수보다 많을 수 있다.

위와 같은 경우에 매개변수를 메모리에 저장하고 메모리의 주소가 레지스터에 전달된다. (아래 그림 참고)

매개변수는 프로그램에 의해 스택(stack)으로 전달(push) 될 수도 있다.

두번째나 세번째 방법의 경우 전달되는 매개변수의 개수나 길이에 제한이 없기 때문에 몇몇 운영체제에서 선호하는 방식이다.

System Call의 유형

프로세스 제어(Process Control)

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끝내기(end), 중지(abort)

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적재(load), 실행(execute)

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프로세스 생성(create process)

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프로세스 속성 획득과 설정(get process attribute and set process attribute)

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시간 대기(wait time)

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사건 대기(wait event)

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사건을 알림(signal event)

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메모리 할당 및 해제 : malloc, free

파일 조작(File Manipulation)

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파일 생성(create file), 파일 삭제(delete file)

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열기(open), 닫기(close)

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읽기(read), 쓰기(write), 위치 변경(reposition)

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파일 속성 획득 및 설정(get file attribute and set file attribute)

장치 관리(Devide Management)

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장치를 요구(request devices), 장치를 방출release device)

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읽기, 쓰기, 위치 변경

•

장치 속성 획득, 장치 속성 설정

•

장치의 논리적 부착(attach) 또는 분리(detach)

정보 유지(Information Maintenance)

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시간과 날짜의 설정과 획득(time)

•

시스템 데이터의 설정과 획득(date)

•

프로세스 파일, 장치 속성의 획득 및 설정

통신(Communication)

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통신 연결의 생성, 제거

•

메시지의 송신, 수신

•

상태 정보 전달

•

원격 장치의 부착 및 분리

System Call 주요 함수

fork

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새로운 Process를 생성할 때 사용된다.

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Fork가 실행되는 순간, 동일한 코드를 가진 똑같은 프로세스가 생성된다. 하지만 처음 fork()를 실행한 Parent와 Child의 리턴값이 다르다.

•

parent와 child의 순서는 Scheduler가 결정하므로 실행할 때마다 다른 순서로 실행될 수 있다.

•

fork()의 리턴값

◦

Parent : Child의 pid 

◦

Child : 0

#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();					// 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
        printf("parent of %d (pid : %d)", rc, (int)getpid());
    }
}
C
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pid : 29146

parent of 29147 (pid : 29146)

child (pid : 29147)
C
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wait

•

Child Process가 종료될 때까지 기다리는 작업

•

wait() 함수는 child가 끝나기 전에 return 하지 않으므로, 반드시 child가 먼저 실행된다.

#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) {
        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());
    }
}
C
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exec

•

현재 실행시키고 있는 process를 exec을 통해 호출한 process로 교체한다.

•

새로운 프로세스를 위한 메모리를 할당하지 않고, exec()에 의해 호출된 프로세스만 메모리에 남게 된다.

#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) {
        exit(1);
    }									// (1) fork 실패
    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)				// 추가된 부분
        printf("parent of %d (wc : %d / pid : %d)", wc, rc, (int)getpid());
    }
}
C
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