socketpair

주로 프로세스간 통신을 위해 소켓을 생성할 때 사용하는 방법 중 하나입니다. socketpair() 함수는 주소를 갖지 않는 한 쌍의 소켓을 생성해줍니다. 이 소켓들을 이용해서 부모 프로세스와 자식 프로세스간 통신을 수행할 수 있습니다.

예제 코드

예제 코드는 다음과 같습니다.

#include <cstdio>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <cstring>
#include <sys/wait.h>

int main(int argc, char **argv) {
  int ret, socket_fd[2];
  char buffer[] = "hello. snowdeer.";
  char line[BUFSIZ];

  ret = socketpair(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0, socket_fd);
  if (ret == -1) {
    perror("socketpair error!!");
    return -1;
  }

  printf("socket 1 : %d\n", socket_fd[0]);
  printf("socket 2 : %d\n", socket_fd[1]);

  pid_t pid;
  int status;
  if ((pid = fork()) < 0) {
    perror("fork error!!");
  } else if (pid == 0) {
    write(socket_fd[0], buffer, strlen(buffer) + 1);
    printf("Data send : %s\n", buffer);

    close(socket_fd[0]);
  } else {
    wait(&status);

    read(socket_fd[1], line, BUFSIZ);
    printf("Data received : %s\n", line);

    close(socket_fd[1]);
  }

  return 0;
}

ps 명령어의 옵션

UNIX 시간

UNIX 시간은 UTC 1970년 1월 1일 00:00:00 이후부터 현재까지 흐른 시간을 초(seconds)로 환산한 값입니다. 지역 시간 기반이 아닌 영국의 그리니치 천문대를 기준으로 한 UTC 시간입니다.

UNIX 시간 가져오기

시스템의 시간을 가져오기 위해서는 time() 함수를 이용합니다. 현재 날짜와 시간을 정수로 리턴합니다. time() 함수를 사용하기 위해서는 time.h 파일을 include 해야 합니다.

time_t time(time_t *timep);

time() 함수 외에도 BSD(Berkeley Software Distribution) UNIX에서 제공하는 시간 관련 함수들이 있습니다. gettimeofday() 함수를 이용해서 시간을 가져올 수 있습니다. (settimeofday() 함수를 이용해 시간을 설정할 수도 있습니다.) gettimeofday() 함수를 사용하기 위해서는 sys/time.h 파일을 include 해야 합니다.

int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone *tz);

timeval 구조체

timeval 구조체는 다음과 같은 구조로 되어 있습니다.

struct timeval {
  time_t tv_sec;        // 초
  useconds_t tv_usec;   // 마이크로 초
}

POSIX에서는 gettimeofday() 함수와 비슷한 역할을 하는 clock_gettime() 함수를 제공합니다.

int clock_getres(clockid_t clk_id, struct timespec *res);
int clock_gettime(clockid_t clk_id, struct timespec *tp);
int clock_settime(clockid_t clk_id, const struct timespec *tp);

첫 번째 인자인 clockid_t는 시계의 종류를 의미합니다. POSIX 표준에서는 CLOCK_REALTIME(시스템 전역의 시간), CLOCK_MONOTONIC(부팅 시간 등의 소요 시간)의 두 가지를 제공합니다. 비표준으로 CLOCK_MONOTONIC_RAW, CLOCK_PROCESS_CPUTIME_ID(프로세스 단위의 CPU 사용 시간), CLOCK_THREAD_CPUTIME_ID(Thread 단위의 CPU 사용 시간) 등의 값을 사용할 수도 있습니다.

clock_gettime() 함수는 time() 함수나 gettimeofday() 함수에 비해 Thread에 더 안전합니다.

표준 입출력 라이브러리 및 스트림

초창기 유닉스(Unix) 시스템에서는 모니터 대신 프린터, 저장 장치로는 자기 테이프 등이 이용되었는데 입출력 속도가 너무 느렸습니다. 그러다보니 조금이라도 속도를 향상시키기 위해서 표준 입출력 라이브러리(Standard Input/Output Library)가 등장하게 되었습니다.

표준 입출력 라이브러리는 입출력을 위해 데이터를 바로 사용하지 않고, 버퍼(Buffer)를 이용해서 데이터를 한꺼번에 처리하도록 했습니다. 그래서 파일의 입출력에 스트림(Stream)을 사용할 수 있도록 했습니다.

FILE 구조체

FILE 구조체라는 파일 포인터를 이용해서 파일을 제어할 수 있습니다. FILE 구조체는 <stdio.h> 헤더 파일에 정의되어 있습니다.

typedef struct {
  int _cnt;
  unsigned char *_ptr;
  unsigned char *_base;
  unsigned char _flag;
  unsigned char _file;
} FILE;

FILE 구조체는 스트림을 다루기 위한 파일 디스크립터, 버퍼 공간에 대한 포인터, 버퍼 크기, 버퍼에 남아 있는 문자 수, 에러 Flag 등의 정보를 갖고 있습니다.

fopen()

파일을 읽거나 쓰기 위해 파일을 여는 기능을 합니다.

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

두 번째 인자인 mode에는 다음과 같은 값들이 들어갈 수 있습니다.

fclose()

사용한 파일을 닫습니다.

int fclose(FILE *fp);

fread() / fwrite

파일을 읽거나 쓰는 기능을 수행합니다.

int fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *fp);
int fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *fp);

첫 번째 인자 ptr은 데이터를 위한 버퍼 공간이며, 두 번째 인자는 데이터의 크기, 세 번째 인자는 반복 횟수입니다.

fseek() / rewind()

파일 스트림의 offset을 변경할 수 있는 함수들입니다.

int fseek(FILE *fp, long offset, int whence);
int rewind(FILE *fp);

fseek() 함수는 lseek() 함수와 사용법이 같습니다.

rewind() 함수는 offset을 파일의 처음으로 이동시키며 fseek(fp, 0, SEEK_SET)와 같은 작업을 수행합니다.

ftell() / fgetpos() / gsetpos()

long ftell(FILE *fp);
int fgetpos(FILE *fp, fpos_t *pos);
int fsetpos(FILE *fp, const fpos_t *pos);

ftell() 함수는 파일의 현재 offset을 리턴하며, fgetpos() 함수는 현재 offset를 두 번째 인자인 pos 포인터로 리턴합니다. fsetpos() 함수는 파일의 offset을 두 번째 인자인 pos 값으로 이동시킵니다.

fflush()

현재 버퍼에 있는 내용을 즉시 사용하며, 버퍼를 비우는 기능을 수행합니다.

int fflush(FILE *fp);

함수가 성공적으로 수행하면 0을 리턴하고, 실패할 경우 -1을 리턴합니다. 만약 fclose() 함수를 수행하는 경우는 내부적으로 flush 작업을 수앻하기 때문에 별도로 fflush() 함수를 수행할 필요는 없습니다.

파일 처리

리눅스에서는 디렉토리 및 디바이스들도 모두 파일로 취급됩니다. 리눅스는 POSIX 기반으로 파일에 대한 시스템 콜(System Call)을 처리합니다.

저수준 파일 입출력 명령어

리눅스에서 제공하는 POSIX 기반 파일 시스템 제어 함수들은 다음과 같습니다. 저수준 파일 제어 함수들은 <unistd.h>에 선언되어 있습니다.

open()

파일을 읽거나 쓰기 위해서는 먼저 파일을 열어야 합니다.

int open(const char *path, int flags, ...);

파일을 열 떄 flags로는 다음과 같은 값들을 사용할 수 있습니다.

creat()

새로운 파일을 생성하는 함수입니다. 보통 open() 함수로 대체해서 쓸 수 있기 때문에 그리 많이 사용되지는 않습니다.

int creat(const char *path, mode_t mode);

close()

읽기/쓰기 등의 작업을 끝낸 후에는 반드시 파일을 닫아줘야 합니다.

int close(int fd);

read()

파일로부터 데이터를 읽어들이며, 데이터를 읽은만큼 offset를 증가시킵니다.

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

보통 읽어들인 데이터의 바이트 수를 리턴하지만, 파일의 끝(EOF, End of file)을 만나면 0을 리턴하고, 읽기에 실패하면 -1을 리턴합니다.

write()

파일에 데이터를 쓰며, 데이터를 쓴만큼 offset를 증가시킵니다.

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

기록한 데이터의 크기만큼 리턴하며, 쓰기 실패시 -1을 리턴합니다.

lseek()

현재 열려 있는 파일의 원하는 위치로 offset을 이동시킵니다.

off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

마지막 인자인 whence에는 기준점을 넣습니다. 기준점으로는 다음과 같은 값을 사용할 수 있습니다.

lseek() 함수가 성공적으로 실행되면 해당 위치의 offset를 리턴하며, 실패할 경우에는 -1을 리턴합니다.

ioctl() / fcntl()

ioctl() 함수는 일반 파일, 네트워크 통신 모듈 등의 디바이스와 관련된 속성 연산을 위해 만들어졌습니다.

int ioctl(int fd, int cmd, ...);

일반적으로 ioctl() 함수가 성공적으로 실행되면 0 또는 0 보다 큰 수가 리턴되고 실패할 경우 -1을 리턴합니다.

fcntl() 함수는 일반 파일의 연산을 위해 만들어졌는데, 이미 열려 있는 파일의 속성을 변경할 수 있습니다. 마찬가지로 실패시 -1을 리턴합니다.

int fcntl(int fd, int cmd, ...);

fcntl() 함수의 옵션들은 다음과 같습니다.

복수의 프로세스들이 같은 파일에 접근할 때 다른 프로세스들과의 충돌 방지를 위해 파일을 잠궈야 하는 경우가 있습니다. fcntl() 함수를 이용해서 이러한 작업이 가능하며, 다른 프로세스들은 파일이 잠긴 동안 대기하도록 할 수 있습니다. fcntl() 함수를 이용해서 파일을 잠그는 경우는 3번째 인자로 flock 구조체를 사용합니다.