Linux System Monitor Agent (C/Pthread/Socket)

📖 Project Overview

Linux System Monitor Agent는 리눅스 커널의 시스템 정보를 실시간으로 수집하여 원격 관제 서버로 전송하는 경량 임베디드 에이전트입니다.

상용 라이브러리를 사용하지 않고 순수 C언어와 Linux System Call만을 사용하여 구현하였으며, 멀티스레드(Multi-threading) 환경에서의 동기화 처리와 TCP 소켓 통신을 직접 구현하여 시스템 프로그래밍 역량을 입증하는 데 초점을 맞추었습니다.

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🚀 Key Features

• Real-time Monitoring: 리눅스 가상 파일 시스템인 /proc을 직접 파싱하여 CPU 및 메모리 사용량을 계산합니다.
• Multi-threaded Architecture:
  • Collector Thread: 1초 주기로 시스템 리소스를 수집합니다.
  • Sender Thread: 3초 주기로 수집된 데이터를 서버로 전송합니다.
• Concurrency Control: Mutex를 사용하여 스레드 간 공유 자원(Shared Memory) 접근 시 발생하는 Race Condition을 방지했습니다.
• Network Communication: TCP 소켓을 사용하여 수집된 데이터를 안정적으로 전송합니다.
• Fault Tolerance: 서버 연결 실패 시 자동 재접속(Retry) 로직을 구현하여 연결 안정성을 확보했습니다.

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🛠 Architecture

데이터의 수집과 전송이 비동기적으로 이루어지는 Producer-Consumer 패턴의 변형을 적용했습니다.

graph LR
    A["Linux Kernel (/proc)"] -->|Read| B("Collector Thread")
    B -->|"Write (Lock)"| C{"Shared Data Struct"}
    C -->|"Read (Lock)"| D("Sender Thread")
    D -->|"TCP Socket"| E["Remote Server"]

Loading

1. Collector: /proc/stat, /proc/meminfo를 파싱하여 SystemData 구조체를 업데이트합니다.
2. Shared Data: 두 스레드가 공유하는 전역 구조체로, pthread_mutex로 보호됩니다.
3. Sender: 주기적으로 데이터를 읽어 TCP 패킷으로 변환 후 서버로 전송합니다.

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💻 Tech Stack

• Language: C (Standard C99)
• OS: Linux (Ubuntu 20.04+)
• Library: POSIX Threads (pthread), Standard Socket API
• Build Tool: GNU Make (Makefile)

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📂 Directory Structure

SysMonitor_Agent/
├── include/
│   └── monitor.h      # 구조체 정의 및 함수 프로토타입 선언
├── src/
│   ├── main.c         # 메인 엔트리 (스레드 생성 및 종료 관리)
│   ├── collector.c    # /proc 파싱 및 리소스 계산 로직
│   └── sender.c       # 소켓 생성 및 데이터 전송 로직
├── obj/               # 빌드된 오브젝트 파일 (.o) 저장소
├── Makefile           # 빌드 자동화 스크립트
└── README.md          # 프로젝트 문서

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🔧 How to Build & Run

1. Build

make 명령어를 통해 소스 코드를 컴파일합니다.

$ make
# 빌드 완료! ./monitor_agent 로 실행하세요.

2. Run (Agent)

빌드된 실행 파일을 실행합니다.

$ ./monitor_agent

3. Test Server (Optional)

로컬 환경에서 데이터 전송을 확인하기 위해 netcat으로 더미 서버를 열어 테스트할 수 있습니다.

# 터미널 1 (서버 역할)
$ nc -l 8080

# 터미널 2 (에이전트 실행)
$ ./monitor_agent

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🔍 Implementation Details (For Interview)

1. Why /proc filesystem?

top이나 free 같은 외부 명령어를 호출(system())하는 방식은 오버헤드가 큽니다. 임베디드 환경의 성능 최적화를 위해 커널 정보를 담고 있는 /proc 가상 파일을 직접 open/read하여 파싱하는 방식을 택했습니다.

2. Thread Synchronization

Collector와 Sender가 동시에 전역 변수 current_data에 접근할 경우 데이터 불일치가 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 Mutex Lock을 적용하여 Critical Section을 보호했습니다.

pthread_mutex_lock(&data_lock);
// Critical Section: 데이터 읽기/쓰기
pthread_mutex_unlock(&data_lock);

3. Network Stability

네트워크 장비 특성상 연결이 끊길 수 있음을 고려하여, connect() 실패 시 3초 간격으로 재접속을 시도하는 Retry Logic을 while 루프로 구현했습니다.

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👤 Author

• Name: Jeong Gwan-il
• Role: Embedded System Developer
• Contact: jeonggwanil@gmail.com