C: fork()

리눅스에서 내가 원하는 프로세스를 할당하기 위해, 유저 레벨에서 fork()를 활용하여 나의 실행 프로그램을 부모로 하는 자식 프로세스를 생성할 수 있다. fork()가 어떤 식으로 동작하는지 정확히 이해하지 못한다면, 원치 않는 결과를 만들 수 있으므로 정리해보고자 한다.

 

fork 살펴보기

man fork

 리눅스에서 위와 같이 `man fork`를 입력하면 `fork()`에 대한 설명이 나온다. 간단히 설명하자면, `fork()`를 호출하는 프로세스, 즉 부모 프로세스를 그대로 복제한 새로운 프로세스를 생성한다.

 

 또한, 실행 결과에 따라 반환 결과도 상이하다. 새로운 프로세스를 할당할 수 없는 경우는 `-1`을 반환한다. 부모 프로세스의 경우 생성한 자식 프로세스의 `pid`를 반환하며, 자식 프로세스의 경우 `0`을 반환한다.

 

void create_process()
{
    pid_t pid = fork();
    
    /* 프로세스를 생성하지 못한 경우 */
    if (pid < 0)
    	exit(EXIT_FAILURE);
    /* 부모 프로세스인 경우 */       
    if (pid != 0)
    	exit(EXIT_SUCCESS);
}        
    

 간단하게 자식 프로세스를 생성하는 함수를 작성하면 위와 같다. 자식 프로세스의 실행 위치는 fork() 함수를 호출한 이후이다. `pid`의 값에 따라 2가지를 처리하여야 한다. 첫 번째는 새로운 프로세스를 생성하지 못한 상태로, 현재 실행한 프로그램을 종료시키는 것이다. (상황에 따라 `fork()`를 재시도할 수 도 있을 것이다.) 두 번째는 `pid`가 0이 아니고, 자식 프로세스가 생성된 상태에서 부모 프로세스를 종료시키는 것이다.

 

Orphan process

부모 프로세스를 종료하지 않은 상태.

부모 프로세스를 종료한 상태.

 Orphan process(고아 프로세스)를 이해하여야, 자식 프로세스를 생성 후 부모 프로세스를 종료하는 이유에 대해 명확히 이해할 수 있다. 부모 프로세스로부터 생성된 자식 프로세스는 종료될 때, 부모 프로세스에게 종료된 사실을 알리며 부모 프로세스는 이를 확인한 후에 관련된 엔트리들을 정리한다.

 

 즉, `fork()`를 실행하는 프로그램에서 자식 프로세스가 종료될 경우에 대한 처리가 필요하다. 하지만 리눅스에서는 고아 프로세스의 경우, `init process`가 부모 프로세스로 되도록 하였다. 따라서 `init process`에서 주기적으로 자식 프로세스의 `exit`를 처리하게 되므로 좀비 프로세스로 남지 않고, 정상적으로 종료할 수 있다.

 

void create_process()
{
    pid_t pid = fork();
    
    /* 프로세스를 생성하지 못한 경우 */
    if (pid < 0)
    	exit(EXIT_FAILURE);
    /* 부모 프로세스인 경우 */       
    if (pid != 0)
    	wait(NULL);
}        

 즉, 고의로 부모 프로세스를 종료시켜 `init process`를 부모로 만들지 않는다면 부모 프로세스는 자식의 `exit status` 상태에 따라 처리하기 위해 `wait`를 하여야 한다. 이는 부모 프로세스를 위해 별도로 할당된 공간이 점유하고 있으므로, `exit status`를 처리하기 위해 자원을 점유하는 것은 다소 비효율적이다.