[운영체제]프로세스 사이 통신 - IPC(Inter Process Communication)

IPC(Inter Process Communication)

• 프로세스 간 통신
• 컴퓨터 내부에서 프로세스들끼리 효율적으로 정보를 주고 받기 위한 통신의 일존
• 프로세스는 통신을 위한 별도의 공간 필요
  • 커널 영역에서 IPC 제공 → IPC 설비 이용해서 프로세스 간 통신 가능

 

종류

1️⃣ 공유 메모리(Shared Memory)

• 공유 메모리가 데이터 자체를 공유하도록 지원
• 여러 프로세스가 메모리 영역 공유해서 사용할 수 있게 허용
• 프로세스가 공유 메모리 할당을 커널에 요청하면 커널이 해당 프로세스에 메모리 공간 할당
• 공유 메모리는 모든 프로세스가 접근 가능
• 메모리 자체를 공유하기 때문에 불필요한 데이터 복사의 오버헤드 발생 ❌
• IPC 방법 중 가장 빠름 (중개자없이 바로 메모리에 접근할 수 있기 때문)
• 동기화 필요
• 대량의 정보를 다수의 프로세스에 배포 가능
• 프로세스 간 Read, Write 모두 필요할 때 사용

2️⃣ 파이프(Pipe)

• 통신을 위한 메모리공간(버퍼) 생성해서 프로세스가 데이터를 주고받게 해줌

1. 익명 파이프(Anonymous Pipe)

   

   • 일반적인 파이프
   • 통신할 프로세스가 명확하게 알 수 있는 경우 사용(부모-자식 or 형제 프로세스끼리)
   • 하나의 파이프는 2개의 프로세스 연결
     • 한 끝은 데이터를 쓰기만 가능
     • 한 끝은 데이터를 읽기만 가능
   • 송/수신 모두 원하면 2개의 파이프 연결해야 함
   • 단점
     1. 반이중 통신 - 송/수신 모두 하려면 pipe 2개 만들어야 하는데 구현 복잡
     2. 전이중 통신 해야하는 상황일 때 낭비 심함
2. 네임드 파이프(Named Pipe)

   

   • 전혀 모르는 상태의 프로세스들 사이의 통신에 사용
   • 프로세스 통신을 위해 이름이 있는 파일 사용
   • 여러 파이프 동시에 사용 가능
   • 외부 프로세스 통신 가능
   • 단점
     1. 반이중 통신 - 송/수신 모두 하려면 pipe 2개 필요

3️⃣ 소켓(Socket)

• 네트워크 소켓 통신을 통해 데이터 공유
• 데이터 교환을 위해 양쪽 PC에서 각각 임의의 포트의 정하고 해당 포트 간의 대화를 통해 데이터 주고 받는 방식
• PORT를 담당하는 소켓은 각각 하나의 프로세스
• 1:1로 데이터 주고 받는 방식
• 원격에서 프로세스 간 데이터를 공유할 때 사용
• 전이중(Full Duplex) 통신 가능
• 서버/클라이언트 환경 구축하는데 용이
• 중대형 어플리케이션에서 주로 사용

4️⃣ 메시지 큐(Message Queue)

• 입출력 방식은 named pipe와 동일
• 메시지 큐 == 메모리 공간
• 다수의 프로세스 간 메시지 전달 가능
• 사용할 데이터에 번호를 붙이면서 여러 프로세스가 동시에 데이터를 쉽게 다룰 수 있음
• 메시지의 접근을 위해서는 키(key)가 필요
• 단방향

5️⃣ 메모리 맵(Memory Map)

• 열린 파일을 메모리에 맵핑시켜 공유하는 방식 (공유 매개체 = 파일 + 메모리)
• 파일로 대용량 데이터를 공유해야 할 때 사용
• 파일의 크기는 메모리 맵 파일 사용 이전 or 이후에만 바꿀 수 있음

6️⃣ RPC(Remote Procedure Call)

• 분산 네트워크 망에서 많이 사용됨
• 별도의 원격 제어를 위한 코딩 없이 다른 주소 공간에서 함수나 프로시저를 실행할 수 있게 하는 프로세스 간 통신 기술
• 분리된 PC에 저장된 데이터를 마치 내 PC에 존재하는 것처럼 데이터를 가져와 사용하는 통신 방식

 

	Shared Memory	PIPE	Named PIPE	Socket	Message Queue	Memory Map
사용 시기	다른 프로세스와 양방향 통신	부모 자식 간 단방향 통신	다른 프로세스와 단방향 통신	다른 시스템 간 양방향 통신	다른 프로세스와 단방향 통신	다른 프로세스와 양방향 통신
공유 매개체	메모리	파일	파일	소켓	메모리	파일 + 메모리
통신 단위	구조체	Stream	Stream	Stream	구조체	페이지
통신 방향	양방향	단방향	단방향	양방향	단방향	양방향
통신  범위	동일 시스템	동일 시스템	동일 시스템	동일 + 외부 시스템	동일 시스템	동일 시스템

참고
https://dar0m.tistory.com/233
📖면접을 위한 CS 전공지식 노트