프로세스는 독립적으로 실행된다. 즉 독립되어있다는 것은 다른 프로세스에게 영향을 받지 않는다고 말할 수 있다(스레드는 프로세스 안에서 자원을 공유하므로 영향을 받는다)
이런 독립적 구조를 가진 프로세스 간의 통신을 해야 하는 상황이 있을 것이다. 이를 가능하도록 해주는 것이 바로 IPC통신이다
프로세스는 커널이 제공하는 IPC 설비를 이용해 프로세스간 통신을 할 수 있게 된다
운영체제의 핵심적인 부분으로, 다른 모든 부분에 여러 기본적인 서비스를 제공한다
IPC 설비 종류도 여러가지가 있다. 필요에 따라 IPC 설비를 선택해서 사용해야 한다
- 익명 PIPE
파이프는 두 개의 프로세스를 연결하는데 하나의 프로세스는 데이터를 쓰기만 하고 다른 하나는 데이터를 읽기만 할 수 있다. 한쪽 방향으로만 통신이 가능한 반이중 통신이라고 부른다. 따라서 양쪽으로 모두 송/수신을 하고 싶으면 2개의 파이프를 만들어야 한다. 매우 간단하게 사용할 수 있는 장점이 있고, 단순한 데이터 흐름을 가질 땐 파이프를 사용하는 것이 효율적이다. 단점으로는 전이중 통신을 위해 2개를 만들어야 할 때는 구현이 복잡해지게 된다. 전이중 통신을 고려할 상황이라면 PIPE는 좋은 선택이 아니다.
- Namaed PIPE(FIFO)
익명 파이프는 통신할 프로세스를 명확히 알 수 있는 경우에 사용한다(부모-자식 프로세스 간 통신처럼) Named 파이프는 전혀 모르는 상태의 프로세스들 사이 통신에 사용한다. 즉 익명 파이프의 확장된 상태로 부모 프로세스와 무관한 다른 프로세스도 통신이 가능한 것(통신을 위해 이름있는 파일을 사용) 하지만, Named 파이프 역시 읽기/쓰기 동시에 불가능하다. 따라서 전이중 통신을 위해서는 익명 파이프처럼 2개를 만들어야 가능하다.
- Message Queue
Queue는 선입선출의 자료구조를 가지는 통신설비로 커널에서 관리한다. 입출력 방식은 Named 파이프와 동일하다. 다른 점은 메시지 큐는 파이프처럼 데이터의 흐름이 아니라 메모리 공간이다. 사용할 데이터에 번호를 붙이면서 여러 프로세스가 동시에 데이터를 쉽게 다룰 수 있다
- 공유 메모리(Shared Memory)
파이프, 메시지 큐가 통신을 이용한 설비라면, 공유 메모리는 데이터 자체를 공유하도록 지원하는 설비다. 프로세스의 메모리 영역은 독립적으로 가지며 다른 프로세스가 접근하지 못하도록 반드시 보호되어야 한다. 이 메모리 영역은 다른 프로세스가 접근해서 함부로 데이터를 읽거나 쓰지 못하도록 커널에 의해 보호가 되는데, 만약 다른 프로세스의 메모리 영역을 침범하려고 하면 커널은 침범 프로세스에 SIGSEGV(경고 시그널 - 할당된 메모리의 범위를 벗어나는 곳에서 읽거나, 쓰기를 시도할 때 발생)을 보내게 된다. 하지만 다른 프로세스가 데이터를 사용하도록 해야하는 상황도 필요할 것이다. 파이프를 이용한 통신을 통해 데이터 전달도 가능하지만, 스레드처럼 메모리를 공유하도록 해준다면 더욱 편할 것이다. 공유 메모리는 프로세스간 메모리 영역을 공유해서 사용할 수 있도록 허용해준다. 프로세스가 공유 메모리 할당을 커널에 요청하면, 커널은 해당 프로세스에 메모리 공간을 할당해주고 이후 모든 프로세스는 해당 메모리 영역에 접근할 수 있게 된다(중개자 없이 곧바로 메모리에 접근할 수 있어서 IPC 중에 가장 빠르게 작동한다)
- 메모리 맵(Memory Map)
공유 메모리처럼 메모리를 공유해준다. 메모리 맵은 열린 파일을 메모리에 매핑시켜서 공유하는 방식이다(즉 공유 매개체가 파일 + 메모리). 주로 파일로 대용량 데이터를 공유해야 할 때 사용한다. 파일은 시스템의 전역적인(모두 공유할 수 있는) 자원이므로 서로 다른 프로세스들끼리 데이터를 공유하는 데 문제가 없을 것임을 예상할 수 있다.
- 소켓
네트워크 소켓 통신을 통해 데이터를 공유한다. 클라이언트와 서버가 소켓을 통해서 통신하는 구조로, 원격에서 프로세스 간 데이터를 공유할 때 사용한다. 서버(bind, listen, accept), 클라이언트(connect). 연결이 수립 된 이후에는 Socket을 send함으로써 데이터를 주고 받게 된다. 연결이 끝난 후에는 반드시 Socket을 close()해주어야 한다.
- Semaphore
Semaphore는 Named PIPE, PIPE, Message Queue와 같은 다른 IPC 설비들이 대부분 프로세스간 메시지 전송을 목적으로 하는 데 반해, Semaphore는 프로세스 간 데이터를 동기화 하고 보호하는데 그 목적을 두게 된다. 프로세스간 메시지 전송을 하거나, 혹은 Shared Memory를 통해서 특정 데이터를 공유하게 될 경우 발생하는 문제가 공유된 자원에 여러개의 프로세스가 동시에 접근하면 안되며, 단지 한번에 하나의 프로세스만 접근 가능하도록 만들어줘야 할 것이며, 이때 사용되는 것이 Semaphore이다.