Unix Concurrency Mechanism

• Pipes
  • FIFO queue, 한 프로세스가 쓰고, 다른 프로세스가 읽음
  • 실제 구현은 circular buffer, producer-consumer 모델
  • ex) ls | more, ps | sort etc
• Messages
  • 유닉스는 메시지 패싱을 지원하기 위해 msgsnd, msgrcv 시스템콜을 지원함
  • 메시지는 바이트들의 block
• Signal
  • 비동기적 이벤트의 발생을 프로세스에게 전달해주기 위한 소프트웨어적 메커니즘 (하드웨어 인테럽트와 유사)
  • Sending
    • 커널이 대상 프로세스의 context에 특정 상태state를 업데이트 함 sending signal
    • 커널이 시그널을 보내는 이유
      • divided-by-zero(SIGFPE) 또는 자식프로세스의 종료(SIGCHLD) 같은 시스템 이벤트를 탐지할 경우
      • 다른 프로세스가 kill 시스템 콜을 통해 대상 프로세스에게 명시적으로 시그널을 요청할 경우
  • Receiving
    • 커널이 시그널을 보내면 수신하게 됨
    • 두가지 수신 방법
      • Default action(igonre, terminate, terminate & dump(coredump)
      • signal handler라는 user-level 함수를 통해 시그널을 처리
    • 비동기 인테럽트가 발생했을 때 호출되는 hardware exception handler와 유사함
  • 
  • 시그널 상태
    • pending
      • 시그널이 보내졌지만 아직 수신은 되지 않았을 때의 상태
      • 특정 시그널은 최대 하나까지만 pending될 수 있음 (not queueing), 같은 타입이 들어오면 discard
    • block
      • 프로세스는 특정 시그널을 block할 수 있음
      • 보낼수는 있지만 unblocked이 될 때 까지 수신되지는 않음
    • 커널은 각 프로세스마다 pending, blocked 상태를 관리하기 위해 프로세스의 context에 bit vectors를 둠
      • pending
        • 커널은 K 시그널을 보낼 때 K번째 비트를 1로 설정함
        • 커널은 K 시그널이 수신되면 K번째 비트를 0으로 설정함
      • blocked
        • user-level에서 sigprocmask 함수 호출을 통해 설정할 수 있음

Receiving Signals

• 커널이 예외 처리를 끝마치고 프로세스에게 다시 컨트롤을 줄 때
  • 커널이 pnb(pending and unblocked)를 계산함
    • pnb = pending & ~blocked : pending 상태이고 non-block 상태인 시그널
    • 만약 pnb가 0일 경우?
      • 처리할 시그널이 없음, 그냥 프로세스의 다음 명령어를 실행하면 됨
    • pnb가 0이 아닐 경우
      • 0이 아닌 k 번째 비트를 처리하기 위해 프로세스가 k 시그널을 수신하도록 함
      • 0이 아닌 모든 비트가 처리된 다음에 프로세스의 다음 명령어 실행

Installing Signal Handling - user-level signal handler

• signal 함수 : default 시그널 액션을 등록할 수 있음
  • handler_t *signal (int signum, handler_t *handler)
• handler
  • SIG_IGN : 기존 핸들러를 실행하지 않고 시그널을 무시함
  • SIG_DFL : 시그널에 대해 default 핸들러를 실행시키도록 함
  • 또는 사용자 정의 함수에 대한 주소 (signal handler)
  • 용어
    • installing : 시그널에 대한 default 핸들러를 변경하는 것
    • catching : 시그널 핸들러를 호출하는 것
    • handling : 시그널 핸들러를 실행하는 것

#include "csapp.h"

void handler(int sig){
    static int beeps = 0;
    printf("BEEP\n");
    if(++beeps < 5) Alarm(1); /* 1초 뒤에 SIGALRM 전달 됨 */
    else{
        printf("BOOM!\n");
        exit(0);
    }
}
int main(){
    Signal(SIGALRM, handler); /* install SIGALRM handler */
    Alarm(1);   /* 1초 뒤에 SIGALRM 시그널 전달 */
    while(1){   /* 각 시그널 핸들러들이 루프로 들어와서 종료됨 */
        exit(0);
    }

}