Shell
Shell은 kernel의 껍데기라고 해서 shell이라는 이름이 붙었으며, user가 user application을 실행하고 관리하는 등의 작업을 도와주는 user application이다.
Shell의 동작은 UNIX 기준 shell process를 fork한 후 program을 exec한다.
즉, fork()와 exec()이라는 두 system call을 이용한다.
Window 기준 CreateProcess()라는 system call을 이용한다.
Fork
Parent process와 동일한 child process를 생성하는 syscall. Fork는 새 process를 만들기 때문에 두 번 return하는데, parent process에서는 child process의 pid를, child에서는 0을 return한다.
Copy-On-Write
대부분의 경우 fork하고 나서 곧바로 exec()을 호출하기 때문에 모든 data를 복사하는 것은 낭비이다.
그래서 parent process의 address space를 copy-on-write로 mark하고 나서,
이후 write operation 수행시 physical memory에서 실제 copy가 일어나도록 한다.
Exec
Process의 address space와 process context를 kernel space를 제외하고 실행하려는 program의 context로 바꾸는 system call이다. Code, Data 영역에 필요한 executable을 load하고, heap과 stack을 초기화하고, PC를 program entrypoint로 설정한다.
Foreground vs Background
Shell을 통해 program을 실행할 때 foreground 또는 background에서 실행할 수 있는데,
foreground에서 실행할 경우 shell process는 생성된 child process가 끝나기를 기다린다.
이 떄 wait이라는 syscall을 이용한다.
반면 background에서 실행하려면 shell command 뒤에 &를 붙여주면 되고,
shell process는 동작을 계속한다.
Wait
Child process의 termination(either success or fail)을 기다리는 system call. Child process의 exit code를 return한다. (보통 errno)
Upcall A.K.A. UNIX Signal
Shell에서 ctrl-c, ctrl-z 등을 통해 foreground process에 signal을 발생시킬 수 있다.
이 방식은 hardware interrupt에 의해서 kernel이 signal을 발생시키는 방법이다.
/bin/kill 등의 프로그램을 이용할 수도 있는데,
이 방법은 system call에 의해서 kernel이 system call을 발생시키는 방법이다.