KR20060032077A - 애플리케이션들간의 메모리 공유 방법 및 그 장치 - Google Patents

애플리케이션들간의 메모리 공유 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

프로세스를 지원하지 않는 운영체제하에서 애플리케이션 소프트웨어들간에 메모리를 공유하는 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명에 따라, 메모리 공유 방법은 (a) 공유 메모리 관련 명령을 수신하는 단계; (b) 미리 마련된 공유 메모리 관리 리스트 전역 변수를 참조하여 상기 공유 메모리 관련 명령 수행에 필요한 파라미터를 얻는 단계; 및 (c) 상기 파라미터를 참조하여 공유 메모리를 생성하거나 액세스 하거나 삭제 등을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 공유 메모리를 사용하는 운영체제에서 실행되도록 작성된 소프트웨어를 실행시키기 위해서 추상화 계층의 인터페이스만을 수정함으로써 보다 편리하게 소프트웨어의 이동(migration)이 가능하다는 장점이 있다.

Description

애플리케이션들간의 메모리 공유 방법 및 그 장치{Memory sharing method among applications and apparatus thereof}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소프트웨어 계층의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 VxWorks에서 애플리케이션들간에 메모리를 공유하는 것을 설명하기 위한 참조도이다.
도 3은 도 2에 따른 메모리 공유 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 공유방법의 플로우차트이다.
본 발명은 운영체제와 애플리케이션 소프트웨어간의 인터페이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로세스를 지원하지 않는 운영체제하에서 애플리케이션 소프트웨어들간에 메모리를 공유하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
임베디드 시스템(Embedded system)의 종류와 그 기능이 다양해지고 규모가 커짐에 따라, 운영체제(Operating System, OS)를 사용하지 않고 그 기능을 구현한 소프트웨어만 탑재되어 있는 임베디드 시스템 대신에, 운영체제(OS)를 구비하고, 그 운영체제를 바탕으로 구현된 소프트웨어를 탑재하는 경우가 많아졌다. 따라서, 임베디드 시스템의 특성에 적합한 운영체제를 선정하는 것이 중요해졌고, 임베디드 시스템에 따라 다양한 운영체제를 구비한다. 임베디드 시스템 구현에 있어서 운영체제 선정은 시스템 구현의 시작일 뿐만 아니라 시스템의 성능을 결정하는 중요한 요소이다. 그러나, 각각의 임베디스 시스템 및 운영체제가 가지는 특성으로 인하여, 특정한 시스템에 특정한 운영체제가 적합하다는 식의 일률적인 규칙을 적용하기는 어렵다.
프로세스 기반 모델(process-based model)의 운영체제는 커널(kernel)이나 각각의 애플리케이션(application)들이 모두 독립적으로 동작하도록 설계되어 있고, 각 애플리케이션들은 각각 독립적으로 메모리를 확보하고 사용하기 때문에 애플리케이션 프로그램의 개발이나, 그 프로그램 내에 새로운 모듈의 추가와 변경이 용이하고, 안정된 시스템의 개발이 가능하여 대규모 시스템의 개발에 적합하다. 반면, 쓰레드 기반 모델(thread-based model)의 운영체제는 커널과 애플리케이션 프로그램들이 서로 구분되어 있지 않고 하나의 프로그램으로 수행되는 방식으로, 공통의 메모리를 각각의 애플리케이션 프로그램이 자유롭게 접근할 수 있는 뿐만 아니라, 운영체제의 크기가 작고, 구현이 용이하고 프로그램의 수행속도가 빠르다. 전자의 예로는 Linux, Windows 등의 운영체제를 들 수 있으며, 후자의 예로는 VxWorks, pSOS 등의 운영체제를 들 수 있다.
이렇게 다양한 운영체제가 존재하므로, 만일 임베디드 시스템이 채택하고 있는 운영체제가 변경된 경우에는, 전체 시스템의 수정이 필요가 없는 경우에도 애플 리케이션 프로그램 등을 포함한 전체 소프트웨어의 변경 및 재구현이 불가피한 경우가 발생한다. 즉, 어느 하나의 운영체제에 맞게 개발된 애플리케이션 프로그램을 다른 운영체제 하에서 실행시키기 위해서는 그 운영체제에 맞게 다시 프로그래밍을 하여야만 한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 프로세스를 지원하지 않아 애플리케이션 소프트웨어들이 서로 메모리를 공유할 수 없는 운영체제에서 각각의 애플리케이션 소프트웨어간에 메모리를 공유할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제는 본 발명에 따라, (a) 공유 메모리 관련 명령을 수신하는 단계; (b) 미리 마련된 공유 메모리 관리 리스트 전역 변수를 참조하여 상기 공유 메모리 관련 명령 수행에 필요한 파라미터를 얻는 단계; 및 (c) 상기 파라미터를 참조하여 공유 메모리를 생성하거나 액세스 하거나 삭제 등을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 공유 방법에 의해 달성된다.
상기 (b) 단계는, 공유 메모리를 관리하기 위한 변수인 key 값, ID 값, 할당된 공유 메모리의 포인터, 해당 공유 메모리의 할당 count 값을 포함하여 미리 만들어진 리스트 전역 변수를 참조하여 상기 공유 메모리 관련 명령에 필요한 파라미터를 얻는 단계인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 기술적 과제는 애플리케이션으로 부터의 공유 메모리 관련 명령을 수신하여 공유 메모리를 생성하거나 액세스 하거나 제거하는 공유 기능 수행부; 및 상기 공유 메모리를 관리하기 위한 변수들을 리스트 형태로 만들어 관리하는 공유 메모리 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 공유 장치에 의해서도 달성된다.
상기 공유 메모리 관리부는 상기 공유 메모리를 관리하기 위한 변수들로써, key 값, ID 값, 할당된 공유 메모리의 포인터, 해당 공유 메모리의 할당 count 값을 사용하여 리스트 형태의 structure 구조의 전역변수를 써서 관리하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소프트웨어 계층의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 소프트웨어의 구조는 계층적으로 이루어져 있으며, 운영체제(Operating System, OS)(110), 추상화 계층(Abstraction layer)(120 내지 126) 및 애플리케이션 소프트웨어(application software, 130) 등을 구비한다.
운영체제(OS)(110)로는 Linx, Windows, VxWorks, pSOS 등 여러가지가 있으며, 이러한 운영체제(110)들 중에서 어느 하나의 운영체제에서 실행될 수 있는 애플리케이션 소프트웨어가 있다고 하면, 다른 운영체제에서 이 애플리케이션 소프트웨어를 실행시키기 위해서는 그 운영체제와 연결되는 인터페이스 부분이 달라지기 때문에 프로그램 코드를 다시 작성하여야 한다. 따라서, 본 발명에서는 추상화 계 층(120 내지 126)에서 애플리케이션 소프트웨어(130)와 운영체제(110)와의 인터페이스를 마련하여 애플리케이션 소프트웨어와 별개로 구현함으로써 애플리케이션 소프트웨어는 다시 프로그래밍하지 않아도 되도록 한다.
이러한 인터페이스에는 소켓 통신부(Socket communication, 120), 메시지 큐(message queue, 122), 공유 메모리(shared memory, 124) 및 세마포어(semaphore, 126) 등의 모듈이 존재한다. 본 발명에서는 이들 인터페이스 모듈중에서 공유 메모리(124) 모듈에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 VxWorks에서 애플리케이션들간에 메모리를 공유하는 것을 설명하기 위한 참조도이다.
제1애플리케이션(262)이 제2애플리케이션(264) 또는 다른 애플리케이션과 메모리를 공유하고자 하는 경우에, 공유 메모리 인터페이스부 #1(252)을 통하여 공유 메모리 생성 명령 create(key)을 공유기능 수행부(240)로 전달한다. 여기서 key 값은 공유 메모리(220)가 복수개가 존재할 때 이들 공유 메모리의 위치를 구분하기 위한 값이다. key 값을 인자로 포함하여 create(key) 명령을 공유 기능 수행부(240)로 전달하면, 공유 기능 수행부(240)는 shmget() 함수를 수행한다. shmget() 함수에 대해서는 후술한다. 그리고, 공유 메모리(220)를 읽거나 쓰는 등의 액세스를 수행하고자 하는 경우에는 connect(ID) 명령을 사용한다. 여기서 ID는 shmget()에 의해 리턴되는 값으로, 생성된 여러개의 공유 메모리를 구분하기 위한 아이디 값이다. connect(ID) 명령을 받으면 공유 기능 수행부(240)는 shmat() 함수를 수행한다. shmat() 함수에 대해서도 후술한다. 한편, 생성된 공유 메모리를 삭제하는 명령으로 delete(ID) 가 있다. delete(ID) 명령을 공유 기능 수행부(240)가 수신하면, shmctl() 함수를 수행하여 공유 메모리를 삭제한다.
공유 메모리 관리부(230)는 이들 명령어들에서 사용하는 key 값, ID 값 등을 리스트 형태로 만들어 전역 변수(global variable)로 관리한다. 프로세스 기반의 운영체제에서는 이들 key 값이나 ID 값을 운영체제에서 직접 관리하였으나, 프로세스 기반이 아닌 운영체제에서는 이러한 관리를 수행하는 수행부를 별개로 두어야 한다. 공유 메모리 관리부(230)에서는 key 값, ID 값, 할당된 공유 메모리의 포인터, 해당 공유 메모리의 할당 count 값 등을 포함하여 리스트 형태로 관리한다. 여기서 포인터는 공유 메모리의 실제 시작 어드레스를 나타내며, count 값은 공유 메모리의 생성 요청이 있을 때마다 하나씩 증가시키고 공유를 해제할 때마다 하나씩 감소시키는 값이다. 이렇게 공유 메모리를 하나씩 생성할 때마다 이들 변수를 포함하는 리스트를 structure 변수로 추가한다.
이하에서는 상술한 shmget(), shmat() 및 shmctl() 함수에 대해서 상세히 설명한다. shmget()은 공유 메모리를 생성하기 위한 create(key) 명령을 받아, key 값과 할당할 메모리 사이즈를 가지고 메모리의 일정영역을 공유 메모리로 확보하는 함수이다. 공유 메모리를 확보하였으면 확보된 공유 메모리에 대응되는 ID 값을 만들어 리턴한다. 이후에는 애플리케이션은 이 리턴받은 ID 값을 가지고 이 공유 메모리를 액세스 할 수 있다. 만일 이미 생성된 공유 메모리와 동일한 key 값을 가지고 다른 애플리케이션이 create(key) 명령을 내린 경우에는, 공유 기능 수행부(240)는 이미 공유 메모리가 확보되어 있기 때문에 다시 공유 메모리를 확보하는 것이 아니라, 이미 확보된 공유 메모리의 ID 값만을 리턴한다.
shmat()은 이미 생성된 공유 메모리를 액세스하는 함수이다. ID 값을 인자로 하여 connect(ID) 명령을 수신하면, shmat() 함수는 이 ID에 대응되는 공유 메모리의 시작 어드레스 포인터를 리턴한다. 시작 어드레스 포인터는 공유 메모리 관리부(230)의 전역 리스트 변수의 각 structure내에서의 ID 값을 검색하여 일치하는 ID를 갖는 structure의 할당된 시작 어드레스 포인터이다.
shmctl()은 공유 메모리의 사용이 모두 완료된 후, 공유 메모리를 공유 메모리 관리부(230)의 전역 리스트에서 삭제하고자 하는 경우에 사용하는 함수이다. 삭제하고자 하는 공유 메모리의 ID 값을 이용하여 공유 메모리 관리부(230)에 저장된 전역 리스트 변수에서 해당 공유 메모리에 대응되는 structure를 찾는다. 찾은 structure 내에서 count 값을 하나 감소시키고, count 값이 0이면 그 공유 메모리를 free 시킨다. 그리고, 대응 structure 변수도 전역 리스트에서 삭제한다. 만약 count 값이 0보다 크면 다른 애플리케이션에서 이 공유 메모리를 사용하고 있다는 것을 의미하므로 제거하지 않는다. 한편, 상술한 shmget(), shmat(), shmctl() 등의 함수는 프로세스 기반의 운영체제에서 지원되는 것들과 그 기능이 동일하다.
이렇게 하면, 애플리케이션 소프트웨어는 바꾸지 않더라도 애플리케이션간의 공유 메모리를 사용하는 것과 같다. 즉, 운영체제에서는 공유 메모리를 사용할 수 있는 기능이 없다고 하더라도 운영체제와 애플리케이션간의 인터페이스를 마련함으로써 공유 메모리를 사용할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 프로세스를 지원하지 않는 운영체제(OS)로 VxWorks를 예를 들어 설명하였으나, pSOS 등 프로세스를 지원하지 않는 어떠한 운영체제에서도 본 발명의 메모리 공유 방법을 사용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 두 개의 애플리케이션간의 메모리 공유를 예를 들어 설명하였으나, 그 이상의 애플리케이션이 존재하는 경우에도, 본 발명의 메모리 공유방법을 동일하게 사용할 수 있다.
도 3은 도 2에 따른 메모리 공유 장치의 블록도이다.
메모리 공유 장치는 공유 기능 수행부(240), 공유 메모리 관리부(230) 및 공유 메모리(220)를 구비한다.
애플리케이션으로부터의 공유 메모리 관련 명령인 create, connect, delete 등을 수신하면 공유 기능 수행부(240)는 상술한 함수인 shmget(), shmat(), shmctl() 등을 사용하여 공유 메모리를 생성하거나 액세스하거나 제거한다. 공유 메모리 관리부(230)는 공유 메모리를 관리하기 위한 변수인 key 값, ID 값, 할당된 공유 메모리의 포인터, 해당 공유 메모리의 할당 count 값 등을 포함하여 리스트 형태로 만들어 관리한다. 공유 메모리(220)는 각 key 값별로 복수개의 공유 메모리 영역을 가진다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 공유 방법의 플로우차트이다.
상술한 공유 메모리 관련 명령을 수신하면(S410), 공유 메모리 관리 리스트 전역 변수를 참조하여 상기 공유 메모리 관련 명령에 필요한 파라미터를 얻는다(S420). 그리고 이 파라미터를 참조하여 공유 메모리를 생성하거나 액세스 하거나 삭제 등을 수행한다(S430).
한편, 전술한 메모리 공유 방법은 소프트웨어 프로그램으로 작성 가능하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 소프트웨어 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터 또는 임베디드 시스템이 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터 또는 임베디드 시스템에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 메모리 공유 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 반도체 기록매체, 자기 기록매체, 광 기록매체, 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 애플리케이션 프로그램을 변경하지 않고 운영체제와의 인터페이스만을 변경함으로써 다른 운영체제하에서 만들어진 애플리케이션 소프트웨어를 실행시킬 수 있다. 즉, 이미 작성된 애플리케이션 소프트웨어에서의 공유 메모리에 관련된 부분의 수정이 필요하지 않기 때문에 다른 운영체제로 애플리케이션 소프트웨어를 포팅하는데 있어서 디버깅이 보다 용이하므로, 시간과 노력이 많이 줄어든다.
다시 말하면, 공유 메모리를 사용하지 않는 운영체제에서, 공유 메모리를 사용하는 운영체제에서 실행되도록 작성된 소프트웨어를 실행시키기 위해서 추상화 계층의 인터페이스만을 수정함으로써 보다 편리하게 소프트웨어의 이동(migration)이 가능하다는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. (a) 공유 메모리 관련 명령을 수신하는 단계;
    (b) 미리 마련된 공유 메모리 관리 리스트 전역 변수를 참조하여 상기 공유 메모리 관련 명령 수행에 필요한 파라미터를 얻는 단계; 및
    (c) 상기 파라미터를 참조하여 공유 메모리를 생성하거나 액세스 하거나 삭제 등을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 공유 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    공유 메모리를 관리하기 위한 변수인 key 값, ID 값, 할당된 공유 메모리의 포인터, 해당 공유 메모리의 할당 count 값을 포함하여 미리 만들어진 리스트 전역 변수를 참조하여 상기 공유 메모리 관련 명령에 필요한 파라미터를 얻는 단계인 것을 특징으로 하는 메모리 공유 방법.
  3. 애플리케이션으로부터의 공유 메모리 관련 명령을 수신하여 공유 메모리를 생성하거나 액세스 하거나 제거하는 공유 기능 수행부; 및
    상기 공유 메모리를 관리하기 위한 변수들을 리스트 형태로 만들어 관리하는 공유 메모리 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 공유 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공유 메모리 관리부는
    상기 공유 메모리를 관리하기 위한 변수들로써, key 값, ID 값, 할당된 공유 메모리의 포인터, 해당 공유 메모리의 할당 count 값을 사용하여 리스트 형태의 structure 구조의 전역변수를 써서 관리하는 것을 특징으로 하는 메모리 공유 장치.
  5. 제1항에 기재된 방법을 컴퓨터 또는 임베디드 시스템에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 또는 임베디드 시스템으로 읽을 수 있는 기록매체.
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