parkchamchi / prime_numbers_unix_ipc

Prime number calculation using UNIX IPC. (23.12.05 - 13)

IPC를 이용한 소수 계산 프로그램

주제

계산이 오래걸리는 소수 계산을 여러 프로세스로 분산시켜 IPC로 통신토록 함.

설계도

프로세스는 크게 서버 프로세스와 클라이언트 프로세스로 나뉘어진다. 공통되는 코드는 prime_common.h에 있다.

서버 프로세스

코드: prime_server.c

서버는 계산된 수들이 저장된 파일들을 관리하며, 클라이언트의 요청에 따라:

1. 계산할 수 할당 alloc_one(): primenum_t
2. 계산된 수 저장 set_one(primenum_t, enum Numstat): void
3. 요청된 수에 대한 정보 전달 check_num(primenum_t): bool

을 한다.

파일 관리

헤더는 prime_files.h에 있다. 서버 클라이언트는 이 세부사항을 몰라도 된다.

코드: prime_files.c

이진수의 비트중 가장 significant한 '1'의 위치를 working_bit(wb) 로 정의하여, 고정된 wb에서 만들어 질수 있는 수들을 <wb>.primes에 저장한다. 예를 들어, 2.primes은 0b0100, 0b0101, 0b0110, 0b0111에 대한 정보를 저장한다. 각 수는 2비트를 이용하여 (즉, 1바이트에 네 수를 저장하여) 기록되는데, (아직 계산되지 않음), (소수), (소수 아님), (할당됨) 4가지 상태가 저장된다. (이 상태(enum Numstat)는 위의 prime_common.h에 정의되어 있다.)

클라이언트 프로세스

수 할당 및 계산 (1, 2)

코드: prime_c_loop.c

이 클라이언트는 무한루프를 돌며

1. 서버에게 IPC를 통해 요청해 수를 할당받고,
2. 그 수를 계산한 다음,
3. 다시 서버에게 통보한다.

수에 대한 정보 확인 (3)

코드: prime_c_checknum.c

이 클라이언트는 서버에게 IPC를 통해 수를 전달하여 그 수에 대한 정보 (위에 있는 대로 소수/소수아님 여부 등)을 반환받아 출력한다.

사용된 기술

IPC

이 프로젝트는 메세지 큐를 이용해 구현되었다.

메세지 구조

메세지는 prime_common.h에 정의되어있는 대로

• mtype: 메세지 종류. (Response의 경우) 함수에 따라 구별하여 원하는 종류의 메세지만 받을 수 있도록 하였음.
• cmd: 호출하고자 하는 함수
• args[]: 인자들 (Response의 경우 반환값)

로 구성되어 있다. 프로그램의 특성상 PID를 구별할 필요는 없다.

예를 들어 prime_c_checknum은 { MTYP_REQ, CMD_CHECK_NUM, { 123 } }의 메세지를 전달하고, 이에 서버는 { MTYP_RES_CHECK_NUM, CMD_CHECK_NUM, { NOTPRIME } }을 반환한다.

시그널 처리

무한루프를 도는 서버와 prime_c_loop는 인터럽트 요청이 들어왔을때 종료 루틴 (서버는 파일 닫기, 클라이언트는 할당받은 수 비할당)을 실행할 수 있도록 시그널 핸들러를 작성하였다.

파일 조작

파일 조작을 위한 prime_files.c는 저수준 UNIX 파일 관리 함수들 (read(), write(), lseek(), access(), open(), close(), ...)을 사용하였다.

사용 매뉴얼

컴파일

make

서버 실행

./prime_server.out

할당 및 계산

./prime_c_loop.out

또는

./prime_c_loop.out 32

로 32개의 수만 계산

수 정보 얻기

예: 17

./prime_c_checknum 17

• PRIME / NOTPRIME
• EMPTY: 아직 계산되지 않음
• ALLOC: 아직 계산되지 않았거나 계산중임.

사용 예 캡처

왼쪽에서 오른쪽으로:

• 서버 프로세스
• 계산중인 클라이언트 1
• 계산중인 클라이언트 2
• 수를 검색중인 클라이언트. 7078은 소수가 아니고 7079는 소수임을 알 수 있다.