[운영체제] IPC(Inter Process Communication)

운영체제에서 서로 다른 프로세스 간에 데이터를 주고받는 방법

 

 

IPC 방식

IPC는 다양한 방식으로 구현되며, 각 방식은 데이터의 양, 속도, 동기화 필요성에 따라 선택됩니다.

1. 파이프 (Pipe)
   • 개념: 파이프는 한 프로세스에서 데이터를 전송하고 다른 프로세스가 이를 읽는 일방향 통신 방식입니다.
   • 특징:
     • 기본적으로 단방향 통신이며, 부모-자식 프로세스 간에 주로 사용됩니다.
     • 익명 파이프는 동일한 부모 프로세스에서 생성된 프로세스 간에 사용됩니다.
     • **명명된 파이프(Named Pipe, FIFO)**는 서로 다른 프로세스 간에도 통신이 가능합니다.
2. 메시지 큐 (Message Queue)
   • 개념: 운영체제가 제공하는 큐(Queue) 구조를 사용해 프로세스 간에 메시지를 주고받는 방식입니다.
   • 특징:
     • 비동기적 통신이 가능하여, 보낸 프로세스가 수신 프로세스의 상태에 상관없이 메시지를 보낼 수 있습니다.
     • 메시지 큐는 운영체제가 관리하며, 데이터의 순서를 보장합니다.
3. 공유 메모리 (Shared Memory)
   • 개념: 두 개 이상의 프로세스가 동일한 메모리 영역을 공유하여 데이터를 주고받는 방식입니다.
   • 특징:
     • 매우 빠른 속도를 제공하지만, 동기화 문제가 발생할 수 있어, 이를 방지하기 위해 세마포어나 뮤텍스가 필요합니다.
     • 대량의 데이터를 공유하는 경우 효율적이며, 프로세스가 동일한 메모리 공간을 통해 직접 데이터를 읽고 쓸 수 있습니다.
4. 세마포어 (Semaphore)
   • 개념: 세마포어는 공유 자원의 접근을 제어하여 동기화 문제를 해결하는 데 사용되는 동기화 기법입니다.
   • 특징:
     • 프로세스 간 자원 경쟁이 발생하지 않도록 제어하여, Deadlock을 방지할 수 있습니다.
     • 주로 카운팅 세마포어와 바이너리 세마포어(뮤텍스)로 나누어 사용됩니다.
     • 데이터 전송보다는 자원 접근 제어를 위해 사용됩니다.
5. 소켓 (Socket)
   • 개념: 네트워크 통신을 위한 양방향 통신 방식으로, 네트워크를 통해 서로 다른 호스트의 프로세스가 통신할 수 있도록 합니다.
   • 특징:
     • 로컬 시스템뿐만 아니라 원격 시스템 간 통신도 가능해, 클라이언트-서버 모델에서 많이 사용됩니다.
     • TCP와 UDP를 통해 데이터를 안정적으로 또는 빠르게 전송할 수 있습니다.
6. 메모리 맵 파일 (Memory-Mapped File)
   • 개념: 파일을 메모리 공간에 매핑하여 프로세스가 파일을 읽거나 쓰는 방식입니다.
   • 특징:
     • 파일 데이터를 메모리에 매핑하므로, 여러 프로세스가 이 메모리 매핑 영역을 통해 데이터를 공유할 수 있습니다.
     • 대용량 파일을 효율적으로 처리할 수 있습니다.

IPC의 주요 목적과 필요성

• 데이터 공유: 프로세스 간의 데이터 전송을 통해 자원 공유 및 정보 교환을 가능하게 합니다.
• 동기화: 다수의 프로세스가 동시에 동일한 자원에 접근할 때, 접근 순서를 제어하여 데이터의 무결성을 보장합니다.
• 효율성 증대: 프로세스 간 협력으로 시스템 성능과 자원 효율성을 높입니다.

IPC의 주요 용도

• 멀티프로세싱 및 멀티스레딩 환경에서 자원 공유와 통신
• 클라이언트-서버 모델에서 네트워크 통신을 위한 소켓 사용
• 프로세스 간 협업 작업을 위한 동기화 및 데이터 전송

결론

IPC는 프로세스가 자원을 공유하고 서로 협력할 수 있게 해 주며, 다양한 방식이 상황에 맞게 활용됩니다. 특히 다중 프로세스와 네트워크 통신 환경에서 효율적인 시스템을 구축하는 데 필수적인 요소입니다.