데몬(Deamon) 프로세스란?

 

데몬(Deamon)이란?

컴퓨터가 부팅되는 순간부터 수많은 프로세스들이 실행됩니다. ps 명령어를 통해 현재 실행되고 있는 프로세스를 확인할 수 있습니다(윈도우는 작업관리자). 실제로 실행중인 프로세스들을 확인해보면 우리가 실행한 프로세스 외에도 알 수 없는 여러 프로세스가 실행되고 있습니다.

 

사용자가 볼 수 있는 공간에서 실행되는 프로세스는 포그라운드 프로세스(Foreground Process), 사용자가 보지 못하는 공간에서 실행되는 프로세스는 백그라운드 프로세스(Background Process)로 나뉩니다. 그리고 백그라운드 프로세스 중에서도 사용자와 직접 상호작용할 수 있는 프로세스도 있지만 사용자와 상호작용하지 않고 그저 정해진 일만 수행하는 백그라운드 프로세스도 있습니다. 이를 데몬(deamon)이라고 부릅니다(윈도우에서는 서비스(service)).

 

 

 

데몬(Daemon)의 특징

데몬의 주요 특징은 다음과 같습니다.

1. 백그라운드 실행: 데몬은 주로 사용자가 직접적으로 제어하지 않고, 시스템이 부팅될 때 자동으로 시작되어 백그라운드에서 실행됩니다.

2. 사용자의 요청 없이 동작: 사용자가 명시적으로 데몬을 실행시키지 않습니다. 대신, 시스템 부팅 시 또는 특정 이벤트가 발생했을 때 자동으로 시작됩니다.

3. 시스템 서비스 제공: 데몬은 시스템 서비스를 제공하거나 특정 작업을 수행합니다. 예를 들어, 웹 서버 데몬은 웹 페이지를 제공하고, 프린터 데몬은 프린팅 서비스를 제어합니다.

4. 프로세스 관리: 데몬은 시스템이 실행 중인 프로세스 중 하나로서, 운영체제에 의해 관리되고 감독됩니다. 이는 데몬이 종료되지 않도록 하고, 필요한 경우 다시 시작되도록 보장합니다.

5. 로그 기록: 데몬은 종종 시스템 이벤트나 데몬 자체의 동작에 관한 로그를 기록합니다. 이 로그는 시스템 관리자가 시스템 동작을 모니터링하고 문제를 해결하는 데 도움을 줍니다.

예를 들어, 웹 서버에서 사용되는 "httpd" 데몬이 있습니다. 이 데몬은 웹 요청을 처리하고 웹 페이지를 클라이언트에게 전송하는 역할을 합니다. 또한, 이 데몬은 사용자가 명시적으로 실행시키지 않고, 시스템이 부팅될 때 자동으로 시작되며, 백그라운드에서 계속해서 동작합니다.

 

 

 

데몬 프로세스 만들어보기

C++을 통해 데몬 프로세스를 만들어보겠습니다.

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>

void write_log(const std::string& message) {
    std::ofstream log_file("/tmp/daemon_example.log", std::ios::app);
    if (log_file.is_open()) {
        log_file << message << std::endl;
        log_file.close();
    }
}

int main() {
    // 부모 프로세스를 종료하여 백그라운드에서 실행
    pid_t pid, sid;
    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if (pid > 0) {
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }

    // 새로운 세션 및 프로세스 그룹을 시작하여 데몬이 독립적으로 실행되도록 함
    sid = setsid();
    if (sid < 0) {
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 데몬이 실행될 경로로 이동 (필요한 경우)
    chdir("/");

    // 파일 권한 설정 (필요한 경우)
    umask(0);

    // 데몬 동작 시작
    while (true) {
        // 데몬 로그 메시지 기록
        write_log("Daemon is running...");

        // 데몬이 실행될 작업 수행
        // ...

        // 5초 대기
        sleep(5);
    }

    return 0;
}

 

이 코드는 데몬 프로세스를 생성하고 /tmp/daemon_example.log 파일에 주기적으로 "Daemon is running..." 메시지를 기록합니다. 데몬은 무한 루프를 실행하며, 간격을 두고 작업을 수행할 수 있습니다.

이 코드는 기본적인 데몬의 동작을 보여주기 위한 간단한 예제이며, 더 복잡한 데몬은 더 많은 기능과 예외 처리를 포함해야 합니다. 또한, 데몬이 실행될 때의 권한, 로깅 방법, 오류 처리 등을 신중하게 고려해야 합니다.

 

 

 

fork()와 exec()

앞서 데몬 프로세스를 만들어봤습니다. 여기서 쓰이는 시스템 호출은 fork()와 exec()입니다. 이 두 개의 시스템 호출은 UNIX 운영체제 시스템의 근간이 되는 호출로서 init프로세스부터 시작되는 프로세스 체인을 생성합니다. 한 마디로 이 시스템 호출 없이는 운영체제가 만들어질 수 없습니다.

다시 한번 강조하지만 fork와 exec는 UNIX 및 UNIX 계열 운영체제에서 사용되는 중요한 시스템 호출입니다. 이 두 시스템 호출이 무엇이고 이를 통해 데몬 프로세스를 만드는 과정을 이해해보겠습니다.

1. fork() 시스템 호출:
fork() 시스템 호출은 현재 실행 중인 프로세스를 복제하여 자식 프로세스를 생성합니다. 이때, 부모 프로세스와 자식 프로세스가 모두 동일한 프로그램 코드를 가지게 됩니다. fork() 호출은 두 번 반환합니다. 한 번은 부모 프로세스에게는 자식 프로세스의 PID(프로세스 식별자)를 반환하고, 자식 프로세스에게는 0을 반환합니다. 실패 시에는 -1을 반환합니다.

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

 

2. exec() 시스템 호출:
exec() 시스템 호출은 현재 프로세스의 메모리 공간에 새로운 프로그램을 덮어씁니다. 이때, 새로운 프로그램의 코드, 데이터, 스택 등이 현재 프로세스의 메모리에 로드됩니다. 따라서 fork()로 생성된 자식 프로세스는 exec()를 통해 새로운 프로그램을 실행할 수 있습니다. exec() 호출은 성공하면 호출한 프로세스가 새로운 프로그램으로 대체되기 때문에 리턴하지 않습니다. 실패 시에는 -1을 반환합니다.

#include <unistd.h>

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

데몬 프로세스 생성 원리

1. fork() 호출: 데몬 프로세스를 만들기 위해 부모 프로세스는 fork()를 호출하여 자식 프로세스를 생성합니다. 이때, 부모와 자식은 동일한 코드를 가지게 됩니다.

2. 부모 프로세스 종료: 부모 프로세스는 fork()를 통해 자식 프로세스를 생성한 후 종료됩니다. 이렇게 되면 자식 프로세스는 고아 프로세스(Orphan Process)가 되어 init 프로세스(일반적으로 PID 1인 프로세스)가 부모 프로세스가 됩니다.

3. setsid() 호출: 자식 프로세스는 새로운 세션 및 프로세스 그룹을 시작하기 위해 setsid() 시스템 호출을 사용합니다. 이로써 데몬 프로세스는 기존의 세션 및 프로세스 그룹과 완전히 독립된 새로운 세션과 프로세스 그룹을 갖게 됩니다.

4. fork() 호출(두 번째): 데몬 프로세스는 한 번 더 fork()를 호출하여 두 번째 자식 프로세스를 생성합니다. 이렇게 하면 데몬 프로세스는 하나의 세션 리더(세션의 첫 번째 프로세스)가 되며, 더 이상 제어 터미널에 묶이지 않게 됩니다.

5. 필요한 리소스 초기화: 데몬 프로세스는 필요한 파일 디스크립터를 닫고, 작업 디렉터리를 변경하고, umask를 설정하는 등의 작업을 수행하여 데몬이 독립적으로 동작할 수 있도록 환경을 설정합니다.

6. exec() 호출: 데몬 프로세스가 원하는 작업을 수행할 새로운 프로그램을 exec()를 통해 실행합니다. 새로운 프로그램은 데몬의 실질적인 동작을 담당합니다.

이러한 단계를 통해 데몬 프로세스는 독립적으로 백그라운드에서 실행되고, 부모 프로세스와는 완전히 분리된 세션과 프로세스 그룹을 가지게 됩니다. 이렇게 함으로써 데몬 프로세스는 터미널의 영향을 받지 않고 안정적으로 동작할 수 있습니다.