NAME

wait, waitpid, waitid - 프로세스 상태 변경 기다리기

SYNOPSIS

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *wstatus);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);

int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);
                /* glibc 및 POSIX의 인터페이스. 기반 시스템
                   호출에 대한 정보는 NOTES 참고. */

glibc 기능 확인 매크로 요건 (feature_test_macros(7) 참고):

waitid():

glibc 2.26부터:

_XOPEN_SOURCE >= 500 || _POSIX_C_SOURCE >= 200809L

glibc 2.25 및 이전:

_XOPEN_SOURCE
|| /* glibc 2.12부터: */ _POSIX_C_SOURCE >= 200809L
|| /* glibc <= 2.19: */ _BSD_SOURCE

DESCRIPTION

이 시스템 호출들은 모두 호출 프로세스의 자식에서의 상태 변경을 기다리고 상태가 바뀐 자식에 대한 정보를 얻는 데 사용하는 것이다. 자식이 종료하는 것, 자식이 시그널에 의해 중지되는 것, 자식이 시그널에 의해 재개되는 것을 상태 변경으로 본다. 자식이 종료하는 경우에 wait을 수행하면 시스템이 자식과 연관된 자원들을 해제할 수 있게 된다. wait을 수행하지 않으면 종료한 자식이 "좀비" 상태로 남는다. (아래 NOTES 참고.)

자식이 이미 상태를 바꾸었으면 이 호출들이 즉시 반환한다. 그렇지 않으면 자식이 상태를 바꾸거나 시그널 핸들러가 호출을 중단시킬 때까지 (sigaction(2)의 SA_RESTART 플래그로 시스템 호출을 자동 재시작하지 않는다고 가정) 블록 한다. 이 페이지 나머지에서는 상태가 바뀌었지만 아직 이 시스템 호출들 중 하나로 기다리지 않은 자식을 기다릴 수 있다(waitable)고 표현한다.

wait()과 waitpid()

wait() 시스템 호출은 자식들 중 하나가 종료할 때까지 호출 스레드의 실행을 중지한다. wait(&wstatus) 호출은 다음과 동등하다.

waitpid(-1, &wstatus, 0);

waitpid() 시스템 호출은 pid 인자로 지정한 자식이 상태를 바꿀 때까지 호출 스레드의 실행을 중지한다. 기본적으로 waitpid()는 자식 종료만 기다리지만 아래에서 설명하듯 options 인자를 통해 동작 방식을 변경할 수 있다.

pid의 값은 다음일 수 있다.

< -1

프로세스 그룹 ID가 pid의 절댓값과 같은 아무 자식 프로세스나 기다리기

-1

아무 자식 프로세스나 기다리기

0

waitpid() 호출 시점에 프로세스 그룹 ID가 호출 프로세스의 프로세스 그룹 ID와 같은 아무 자식 프로세스나 기다리기

> 0

프로세스 ID가 pid 값과 같은 자식 기다리기

options의 값은 다음 상수들을 0개 또는 그 이상 OR 한 것이다.

WNOHANG

종료한 자식이 없으면 즉시 반환한다.

WUNTRACED

자식이 정지한 (하지만 ptrace(2) 추적 대상은 아닌) 경우에도 반환한다. 정지했으면서 추적 대상인 자식의 상태는 이 옵션을 지정하지 않아도 제공된다.

WCONTINUED (리눅스 2.6.10부터)

정지했던 자식이 SIGCONT 전달로 재개된 경우에도 반환한다.

(리눅스 전용 옵션들에 대해선 아래 참고.)

wstatus가 NULL이 아니면 wait()과 waitpid()가 그 int에 상태 정보를 저장해 준다. 다음 매크로들로 그 정수를 조사할 수 있다. (wait()과 waitpid()에서처럼 정수 포인터를 받는 게 아니라 정수 자체를 인자로 받는다!)

WIFEXITED(wstatus)

자식이 정상적으로, 즉 exit(3)나 _exit(2)를 호출하거나 main()에서 반환하여 종료했으면 참을 반환한다.

WEXITSTATUS(wstatus)

자식의 종료 상태를 반환한다. 이 값은 자식이 exit(3)나 _exit(2) 호출에 지정한 status 인자나 main()의 return 문에 지정한 인자의 하위 8비트이다. 이 매크로는 WIFEXITED가 참을 반환했을 때만 써야 한다.

WIFSIGNALED(wstatus)

자식 프로세스가 시그널로 종료되었으면 참을 반환한다.

WTERMSIG(wstatus)

자식 프로세스를 종료시킨 시그널의 번호를 반환한다. 이 매크로는 WIFSIGNALED가 참을 반환했을 때만 써야 한다.

WCOREDUMP(wstatus)

자식이 코어 덤프를 만들었으면 참을 반환한다. (core(5) 참고.) 이 매크로는 WIFSIGNALED가 참을 반환했을 때만 써야 한다.

이 매크로는 POSIX.1-2001에 명세되어 있지 않으며 어떤 유닉스 구현(가령 AIX, SunOS)에서는 사용 가능하지 않다. 그러니 #ifdef WCOREDUMP ... #endif로 감싸서 사용하라.

WIFSTOPPED(wstatus)

자식 프로세스가 시그널 전달로 인해 정지되었으면 참을 반환한다. WUNTRACED를 써서 호출했거나 자식을 추적 중인 경우(ptrace(2) 참고)에만 가능하다.

WSTOPSIG(wstatus)

자식이 정지하게 만든 시그널의 번호를 반환한다. 이 매크로는 WIFSTOPPED가 참을 반환했을 때만 써야 한다.

WIFCONTINUED(wstatus)

(리눅스 2.6.10부터) 자식 프로세스가 SIGCONT 전달로 인해 재개되었으면 참을 반환한다.

waitid()

(리눅스 2.6.9부터 사용 가능한) waitid() 시스템 호출에서는 어떤 자식 상태 변경을 기다릴지에 대해 더 정밀한 제어가 가능하다.

idtype 및 id 인자로 다음과 같이 기다릴 자식(들)을 선택한다.

idtype == P_PID

프로세스 ID가 id와 일치하는 자식 기다리기.

idtype == P_PIDFD (리눅스 5.4부터)

id로 지정한 PID 파일 디스크립터가 나타내는 자식을 기다리기. (PID 파일 디스크립터에 대한 추가 설명은 pidfd_open(2)을 보라.)

idtype == P_PGID

프로세스 그룹 ID가 id와 일치하는 아무 자식이나 기다리기. 리눅스 5.4부터, id가 0이면 호출 시점에 호출자의 프로세스 그룹과 같은 프로세스 그룹에 있는 아무 자식이나 기다린다.

idtype == P_ALL

아무 자식이나 기다리기. id는 무시.

options에서 다음 플래그들을 하나 이상 OR 하여 기다릴 자식 상태 변경 종류를 지정한다.

WEXITED

종료한 자식을 기다린다.

WSTOPPED

시그널 전달로 정지된 자식을 기다린다.

WCONTINUED

(앞서 정지되었다가) SIGCONT 전달로 재개된 자식을 기다린다.

options에서 추가로 다음 플래그들을 OR 할 수 있다.

WNOHANG

waitpid()에서와 같음.

WNOWAIT

자식을 기다릴 수 있는 상태로 남겨둔다. 이후에 wait 호출을 다시 사용해 자식 상태 정보를 얻어올 수 있다.

성공 반환 시 waitid()는 infop가 가리키는 siginfo_t 구조체의 다음 필드들을 채운다.

si_pid

자식의 프로세스 ID.

si_uid

자식의 실제 사용자 ID. (다른 구현들에서는 대부분 이 필드를 설정하지 않는다.)

si_signo

항상 SIGCHLD로 설정.

si_status

자식이 _exit(2)에 (또는 exit(3)에) 준 종료 상태, 또는 자식을 종료시키거나 정지하거나 재개한 시그널. 이 필드를 어떻게 해석해야 하는지를 si_code 필드로 판단할 수 있다.

si_code

다음 중 하나로 설정: CLD_EXITED (자식이 _exit(2)를 호출했음), CLD_KILLED (자식이 시그널로 죽었음), CLD_DUMPED (자식이 시그널로 죽었고 코어를 덤프 했음), CLD_STOPPED (자식이 시그널로 중지됐음), CLD_TRAPPED (추적하는 자식이 트랩에 걸렸음), CLD_CONTINUED (자식이 SIGCONT로 재개됐음).

options에 WNOHANG을 지정했고 기다릴 수 있는 상태인 자식이 없으면 waitid()가 즉시 0을 반환하며 infop가 가리키는 siginfo_t 구조체의 상태는 구현에 따라 다르다. 이 경우를 자식이 기다릴 수 있는 상태였던 경우와 (이식성 있는 방식으로) 구별하려면 호출 전에 si_pid 필드를 0으로 만들고서 호출 반환 후에 이 필드에 0 아닌 값이 있는지 확인하면 된다.

POSIX.1-2008 기술 정오표 1(2013년)에서는 options에 WNOHANG을 지정했고 기다릴 수 있는 상태인 자식이 없으면 waitid()가 그 구조체의 si_pid 및 si_signo 필드를 0으로 채워야 한다는 요구 사항을 추가한다. 이 요구 사항을 준수하는 리눅스 및 여타 구현들에서는 waitid() 호출 전에 si_pid 필드를 0으로 만들 필요가 없다. 하지만 모든 구현들이 이 점에서 POSIX.1 명세를 따르지는 않는다.

RETURN VALUE

wait(): 성공 시 종료한 자식의 프로세스 ID를 반환한다. 실패 시 -1을 반환한다.

waitpid(): 성공 시 상태가 바뀐 자식의 프로세스 ID를 반환한다. WNOHANG을 지정했고 pid로 지정한 자식이 하나 이상 존재하지만 그 자식(들)이 아직 상태를 바꾸지 않았으면 0을 반환한다. 실패 시 -1을 반환한다.

waitid(): 성공 시, 또는 WNOHANG을 지정했고 id로 지정한 어느 자식도 아직 상태를 바꾸지 않았으면 0을 반환한다. 실패 시 -1을 반환한다.

실패 시 이 호출들 각각은 오류를 나타내도록 errno를 설정한다.

ERRORS

ECHILD

(wait()에서) 호출 프로세스에게 아직 기다리지 않은 자식이 없다.

ECHILD

(waitpid()나 waitid()에서) pid나(waitpid()) idtype 및 id로(waitid()) 지정한 프로세스가 존재하지 않거나 호출 프로세스의 자식이 아니다. (SIGCHLD에 대한 동작이 SIG_IGN으로 설정돼 있으면 자기 자식에 대해서도 이렇게 될 수 있다. 스레드에 대한 리눅스 참고 사항 절도 참고.)

EINTR

WNOHANG을 설정하지 않았으며 차단 안 된 시그널이나 SIGCHLD를 잡았다. signal(7) 참고.

EINVAL

options 인자가 유효하지 않다.

CONFORMING TO

SVr4, 4.3BSD, POSIX.1-2001.

NOTES

종료되었는데 기다려 주지 않은 자식은 "좀비"가 된다. 커널에서는 좀비 프로세스에 대한 최소한의 정보(PID, 종료 상태, 자원 사용 정보)를 유지하여 이후 부모가 wait을 수행해서 자식에 대한 정보를 얻을 수 있도록 한다. wait을 통해 시스템에서 제거하지 않는 한 좀비는 커널 프로세스 테이블에서 자리를 차지하고 있는다. 그리고 이 테이블이 가득 차면 프로세스를 새로 만드는 게 불가능해진다. 부모 프로세스가 종료되면 "좀비" 자식들이 (있다면) init(1)에게 (또는 prctl(2) PR_SET_CHILD_SUBREAPER 동작을 통해 지정한 가장 가까운 "서브리퍼" 프로세스에게) 입양된다. 그러면 init(1)이 자동으로 wait을 수행하여 좀비를 제거한다.

POSIX.1-2001에서는 SIGCHLD 처리 방식을 SIG_IGN로 설정하거나 SIGCHLD에 SA_NOCLDWAIT 플래그를 설정한 경우에 (sigaction(2) 참고) 종료한 자식이 좀비가 되지 않으며 wait()이나 waitpid() 호출이 모든 자식이 종료할 때까지 블록 되었다가 errno를 ECHILD로 해서 실패하게 된다고 명세한다. (원래 POSIX 표준에서는 SIGCHLD를 SIG_IGN으로 설정했을 때의 동작 방식을 명세하지 않고 남겨두었다. 참고로 SIGCHLD의 기본 처리 방식이 "무시"이지만 처리 방식을 명시적으로 SIG_IGN으로 설정하면 좀비 프로세스 자식 처리 방식이 달라지는 것이다.)

리눅스 2.6은 POSIX 요구를 준수한다. 하지만 리눅스 2.4(및 이전)에서는 그렇지 않아서 SIGCHLD가 무시되는 동안 wait()이나 waitpid() 호출을 하면 SIGCHLD가 무시되고 있지 않은 것처럼 동작한다. 즉, 다음 자식 종료 때까지 호출이 블록 되어 있다가 그 자식의 프로세스 ID와 상태를 반환한다.

리눅스 참고 사항

리눅스 커널에서 커널 스케줄 스레드는 프로세스와 뚜렷하게 구별되는 요소가 아니다. 스레드는 그저 리눅스 고유의 clone(2) 시스템 호출로 만들어진 프로세스일 뿐이다. 그리고 이식성 있는 pthread_create(3) 같은 다른 루틴들이 clone(2)으로 구현되어 있다. 리눅스 2.4 전에서 스레드는 프로세스의 특수한 경우일 뿐이었고, 그래서 같은 스레드 그룹에 속할 때에도 한 스레드가 다른 스레드의 자식을 기다릴 수 없었다. 하지만 POSIX에서 그 기능을 규정하면서 리눅스 2.4부터는 스레드가 같은 스레드 그룹 내의 다른 스레드의 자식을 기다릴 수 있으며, 또 기본적으로 그렇게 한다.

다음 리눅스 전용 options 값들은 clone(2)으로 만든 자식들에 쓰기 위한 것이다. 리눅스 4.7부터 waitid()에도 쓸 수 있다.

__WCLONE

"클론" 자식만 기다린다. 없으면 "비클론" 자식만 기다린다. ("클론" 자식은 종료 시 자기 부모에게 시그널을 전달하지 않거나 SIGCHLD 아닌 시그널을 전달하는 자식이다.) __WALL도 지정한 경우 이 옵션은 무시한다.

__WALL (리눅스 2.4부터)

종류("클론", "비클론")와 상관없이 모든 자식을 기다린다.

__WNOTHREAD (리눅스 2.4부터)

같은 스레드 그룹의 다른 스레드의 자식을 기다리지 않는다. 리눅스 2.4 전에서는 이게 기본이었다.

리눅스 4.7부터는 자식을 ptrace 하고 있으면 자동으로 __WALL 플래그를 함의한다.

C 라이브러리/커널 차이

wait()이 실제로는 (glibc에서) wait4(2) 호출로 구현된 라이브러리 함수이다.

어떤 아키텍처에는 waitpid() 시스템 호출이 없다. 대신 wait4(2)를 호출하는 C 라이브러리 래퍼 함수를 통해 이 인터페이스를 구현한다.

진짜 waitid() 시스템 호출은 struct rusage * 타입의 다섯 번째 인자를 받는다. 이 인자가 NULL이 아니면 wait4(2)와 같은 식으로 이를 이용해 자식에 대한 자원 사용 정보를 반환한다. 자세한 내용은 getrusage(2)를 보라.

BUGS

POSIX.1-2008에 따르면 waitid()를 호출하는 응용에서 infop가 siginfo_t 구조체를 가리키도록 (즉 널 포인터가 아니도록) 보장해야 한다. 리눅스에서는 infop가 NULL이어도 waitid()가 성공하여 기다린 자식의 프로세스 ID를 반환한다. 응용에서는 일관성 없고 비표준이며 불필요한 이 동작 방식에 의지하는 것을 피해야 한다.

EXAMPLES

다음 프로그램은 fork(2)와 waitpid() 사용 방식을 보여 준다. 프로그램에서 자식 프로세스를 만든다. 프로그램에 명령행 인자를 주지 않으면 자식이 pause(2)를 이용해 실행을 멈추는데, 그때 사용자가 자식에게 시그널을 보낼 수 있다. 명령행 인자가 있으면 명령행에서 준 정수를 종료 상태로 사용해서 자식이 즉시 종료한다. 부모 프로세스는 루프를 돌면서 waitpid()로 자식을 감시하며, 위에서 설명한 W*() 매크로들을 이용해 종료 상태 값을 분석한다.

다음 셸 세션이 프로그램 사용 방식을 보여 준다.

$ ./a.out &
Child PID is 32360
[1] 32359
$ kill -STOP 32360
stopped by signal 19
$ kill -CONT 32360
continued
$ kill -TERM 32360
killed by signal 15
[1]+  Done                    ./a.out
$

프로그램 소스

#include <sys/wait.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int
main(int argc, char *argv[])
{
    pid_t cpid, w;
    int wstatus;

    cpid = fork();
    if (cpid == -1) {
        perror("fork");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (cpid == 0) {            /* 자식이 실행하는 코드 */
        printf("Child PID is %jd\n", (intmax_t) getpid());
        if (argc == 1)
            pause();                    /* 시그널 기다리기 */
        _exit(atoi(argv[1]));

    } else {                    /* 부모가 실행하는 코드 */
        do {
            w = waitpid(cpid, &wstatus, WUNTRACED | WCONTINUED);
            if (w == -1) {
                perror("waitpid");
                exit(EXIT_FAILURE);
            }

            if (WIFEXITED(wstatus)) {
                printf("exited, status=%d\n", WEXITSTATUS(wstatus));
            } else if (WIFSIGNALED(wstatus)) {
                printf("killed by signal %d\n", WTERMSIG(wstatus));
            } else if (WIFSTOPPED(wstatus)) {
                printf("stopped by signal %d\n", WSTOPSIG(wstatus));
            } else if (WIFCONTINUED(wstatus)) {
                printf("continued\n");
            }
        } while (!WIFEXITED(wstatus) && !WIFSIGNALED(wstatus));
        exit(EXIT_SUCCESS);
    }
}

SEE ALSO

_exit(2), clone(2), fork(2), ptrace(2), sigaction(2), signal(2), wait4(2), pthread_create(3), credentials(7), signal(7)

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2021-03-22