[리눅스커널][프로세스] ps 명령어로 프로세스 확인하기

리눅스 시스템 개발자(디바이스 드라이버, 데브옵스)로 오래 동안 실력을 인정 받으려면 리눅스 커널을 잘 알면 좋습니다. 하지만 리눅스 커널은 그 내용이 방대하고 깊이가 있어 단기간에 익히기 어려운 기술 영역입니다. "프로세스란 무엇인가"란 질문으로 리눅스 커널을 시작합니다. 성경이나 불경같이 근엄한 단어를 많이 보입니다.  안타깝게도 20페이지 정도 읽다가 포기합니다. 너무 이론으로 프로세스를 설명하기 때문입니다.

프로세스에 익숙해지려면 리눅스 시스템에 익숙해져야 합니다. 이번 장에서는 라즈베리파이에서 명령어를 입력하고 ftrace 로그에서 출력되는 로그로 프로세스 동작을 확인합니다.

먼저 다음 리눅스 명령어로 시스템에서 프로세스 목록을 확인합시다. 이를 위해 라즈베리파이에서 x-terminal 프로그램을 실행해서 셸을 열어야 합니다. 

root@raspberrypi:/home/pi# ps -ely

S   UID   PID  PPID  C PRI  NI   RSS    SZ WCHAN  TTY          TIME CMD

S     0     1     0  0  80   0  5956  6991 SyS_ep ?        00:00:02 systemd

S     0     2     0  0  80   0     0     0 kthrea ?        00:00:00 kthreadd

...

S  1000   867   517  0  80   0  7720 12887 poll_s ?        00:00:00 gvfsd-trash

S  1000   876   730  0  80   0 20084 12108 poll_s ?        00:00:07 lxterminal

S  1000   877   876  0  80   0  1324   590 unix_s ?        00:00:00 gnome-pty-helpe

S  1000   878   876  0  80   0  4028  1628 wait   pts/0    00:00:00 bash

S     0   886   878  0  80   0  3380  1908 poll_s pts/0    00:00:00 sudo

S     0   890   886  0  80   0  3076  1818 wait   pts/0    00:00:00 su

리눅스 시스템에서 프로세스 목록을 보기 위해서는 "ps"라는 명령어를 입력하면 됩니다.

x-terminal 셸을 실행한 상태에서 "info ps" 명령어를 입력하면 ps 명령어의 의미를 알 수 있습니다.

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PS(1)                                   User Commands                                   PS(1)

NAME

       ps - report a snapshot of the current processes.

SYNOPSIS

       ps [options]

리눅스 시스템에서 돌고 있는 프로세스를 출력하는 명령어입니다. 리눅스 시스템에서 디버깅을 할 때 많이 쓰는 명령어이니 자주 활용합시다.

리눅스 시스템에서 생성된 모든 프로세스(유저 레벨, 커널 스레드)는 init 프로세스를 표현하는 전역 변수 init_tasks.next 멤버에 연결 리스트로 등록돼 있습니다. ps 명령어를 입력하면 이 연결 리스트를 순회하면서 프로세스 정보(struct task_struct)를 얻어 프로세스 정보를 출력하는 겁니다.

이번에는 ps 명령어에 "-ejH" 이란 옵션을 주고 프로세스를 부모 자식 프로세스 관계로 출력합시다.

1 root@raspberrypi:/home/pi # ps -ejH

2   PID  PGID   SID TTY          TIME CMD

3    2     0     0 ?        00:00:00 kthreadd

4    4     0     0 ?        00:00:00   kworker/0:0H

5    6     0     0 ?        00:00:00   mm_percpu_wq

6    7     0     0 ?        00:00:00   ksoftirqd/0

...

7  17103     0     0 ?     00:00:00   kworker/1:1

8  17108     0     0 ?     00:00:00   kworker/u8:0

9     1     1     1 ?        00:00:02 systemd

10   94    94    94 ?        00:00:00   systemd-journal

11  127   127   127 ?        00:00:00   systemd-udevd

12  274   274   274 ?        00:00:00   systemd-timesyn

4~6번 줄에 보이는 "kworker/0:0H", "mm_percpu_wq" 그리고 "ksoftirqd/0" 이란 프로세스의 부모 프로세스는 3번 줄에 있는 "kthreadd" 입니다. 

pid가 2이 "kthreadd" 프로세스는 커널 공간에서 실행 중인 프로세스를 생성하는 역할을 수행합니다. 위 출력 결과에서 4~8번 줄에 있는 프로세스들은 같은 행으로 정렬돼 있습니다. 이 목록에서 보이는 프로세스를 커널 스레드, 커널 프로세스라고 합니다. 커널 공간에서만 실행합니다. 

리눅스 커널에서는 프로세스 마다 PID(Process id)라는 int 형 ID를 부여합니다.

swapper 프로세스는 PID가 0이고 init 프로세스는 PID가 1 그리고 커널 스레드를 생성하는 kthreadd 프로세스는 PID가 2입니다.

새로운 프로세스를 생성할 때 커널이 부여하는 PID 정수값은 증가합니다. PID로 프로세스가 언제 생성됐는지 추정할 수 있습니다.

PID는 최댓값은 32768로 정해져 있습니다.

이번에는 9번째 줄 로그를 봅시다. pid가 1인 systemd 프로세스가 보입니다.

9     1     1     1 ?        00:00:02 systemd

pid가 1인 프로세스를 임베디드 리눅스에서는 init 프로세스라고 하며 모든 유저 공간에서 생성된 프로세스의 부모 프로세스 역할을 수행합니다.

프로세스는 인간을 객체화해서 고안한 내용이 많습니다. 프로세스는 각자 부모 자식 프로세스들이 있고 자식 프로세스가 종료할 때 부모 프로세스에게 신호를 알립니다.

만약 조부모, 부모, 자식 프로세스가 있다고 가정합니다. 예외 상황으로 부모 프로세스가 종료되면 자식 프로세스 입장에서 부모 프로세스가 사라집니다. 이 때 조부모가 부모 프로세스가 됩니다. 이런 상황에서 init 프로세스가 조부모 역할(새로운 부모 프로세스)을 수행합니다.

다음에 리눅스 커널 소스 코드를 열어서 프로세스를 생성할 때 어떤 함수가 실행하는지 살펴봅시다.