가상 스마트팜 시스템 (Virtual Smart Farm System)

UNIX 시스템 프로그래밍 기말 프로젝트 - VirtualBox 환경에서 동작하는 완전 가상 스마트팜

프로젝트 개요 (Project Overview)

본 프로젝트는 실제 하드웨어 없이 순수 소프트웨어로 스마트팜 환경을 시뮬레이션하는 시스템입니다. UNIX 시스템 프로그래밍의 핵심 개념들을 종합적으로 활용하여 구현하였습니다.

팀 구성 (Team Members)

• 팀장 (Team Leader): 안민철 (anmincheol-71)
• 팀원 (Team Member): 백승찬 (kairos1228)

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시스템 아키텍처 (System Architecture)

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사용된 UNIX 기술 (UNIX Technologies)

주차	기술	사용 위치	설명
5-6주	파일 I/O	서버	로그 파일 저장 (fopen, fprintf)
7주	시스템/프로세스 정보	전체	uname(), getpid(), getppid(), getuid()
9주	프로세스 생성 (fork)	서버	로그 기록 자식 프로세스
10주	쓰레드 (pthread)	서버	경고 모니터링 스레드
11주	시그널 (signal)	전체	SIGINT/SIGTERM 처리
12주	파이프 (pipe)	서버	부모-자식 간 로그 데이터 전송
13주	System V IPC	전체	Message Queue, Shared Memory, Semaphore

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프로젝트 구조 (Project Structure)

virtual-smartfarm/
├── Makefile              # 빌드 자동화 (pthread 링크)
├── README.md             # 프로젝트 문서
├── include/
│   └── common.h          # 공통 헤더 (IPC 키, 구조체)
├── src/
│   ├── main_sensor.c     # [P1] 가상 센서 프로세스
│   ├── main_actuator.c   # [P2] 액추에이터 프로세스
│   ├── main_server.c     # [P3] 중앙 서버 (fork, pipe, pthread)
│   └── main_monitor.c    # [P4] 설정/모니터링 (select)
├── bin/                  # 실행 파일 (빌드 후 생성)
└── smartfarm.log         # 로그 파일 (실행 후 생성)

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빌드 및 실행 (Build & Execution)

빌드

make all

실행 (4개 터미널에서 순서대로)

# Terminal 1: 서버 (먼저 실행 - IPC 자원 생성)
./bin/server

# Terminal 2: 센서
./bin/sensor

# Terminal 3: 액추에이터
./bin/actuator

# Terminal 4: 모니터
./bin/monitor

종료

# 서버 터미널에서 Ctrl+C → 모든 프로세스 자동 종료

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프로세스 상세 (Process Details)

[P1] Sensor - 가상 센서

• 물리 엔진: 뉴턴 냉각 법칙 기반 온도/습도 시뮬레이션
• IPC: Message Queue 송신, Shared Memory 읽기

[P2] Actuator - 제어 장치

• ANSI UI: 컬러 대시보드 (온도/습도/장치 상태)
• IPC: Shared Memory 읽기

[P3] Server - 중앙 서버

• fork(): 로그 기록 자식 프로세스
• pipe(): 부모→자식 로그 데이터 전송
• pthread: 경고 모니터링 스레드
• IPC: Message Queue, Shared Memory, Semaphore

[P4] Monitor - 설정/모니터링

• select(): 논블로킹 입력 (종료 신호 감지)
• uname(): 시스템 정보 조회
• IPC: Shared Memory, Semaphore

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개발 환경 (Development Environment)

• OS: Ubuntu 24.04 (VirtualBox)
• Compiler: GCC
• Language: C (표준 라이브러리 + pthread)

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작성자: 안민철, 백승찬
작성일: 2025-12-04