Linux의 저수준 파일 처리
10 Sep 2017 | C++ Linux File파일 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.
| 함수 | 설명 |
|---|---|
| open() | 파일을 읽기/쓰기 등을 위해 파일을 열거나 생성 |
| creat() | 파일을 생성한다. open()으로 대체 가능 |
| close() | 열려있는 파일을 닫는다. |
| read() | 파일로부터 데이터를 읽는다. |
| write() | 파일에 데이터를 기록 |
| lseek() | 파일 포인터를 특정 위치로 이동 |
| unlink() | 파일을 삭제 |
| remove() | 파일이나 디렉토리를 삭제 |
| fcntl() | 파일 속성을 설정하거나 조정함. ioctl()로 대체 가능 |
| dup() | 파일 디스크립터(descriptor)를 복사. dup2()로 대체 가능 |
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.
| Flag | 설명 |
|---|---|
| O_RDONLY | 읽기 전용 |
| O_WRONLY | 쓰기 전용 |
| O_RDWR | 읽기/쓰기 모두 가능 |
| O_APPEND | 쓰기 작업시 파일 끝에 내용 추가 |
| O_CREAT | 파일이 없을 경우 생성 |
| O_EXCL | 파일이 존재할 경우 에러 발생 |
| O_TRUNC | 파일이 존재할 경우 삭제 |
| O_NONBLOCK | Non-Blocking 모드로 전환 |
| O_SYNC | 쓰기 연산마다 버퍼(Buffer)없이 디스크에 바로 저장 |
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.
| 인자 | 설명 |
|---|---|
| SEEK_SET | 파일의 처음부터 상대적인 거리 |
| SEEK_CUR | 파일의 현재 offset로부터 상대적인 거리 |
| SEEK_END | 파일의 끝에서부터 상대적인 거리 |
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.
| 옵션 | 설명 |
|---|---|
| F_DUPFD | 파일 디스크립터를 복사할 때 사용되며, 세 번째 인수보다 크거나 같은 값 중에 가장 작은 미사용 값을 반환 |
| F_GETFD | 파일 디스크립터의 Flag를 리턴 |
| F_SETFD | 파일 디스크립터의 Flag를 설정 |
| F_GETFL | 파일 테이블에 저장되어 있는 파일 상태 Flag(O_APPEND, O_NONBLOCK, O_SYNC 등)를 리턴 |
| F_SETFL | 파일 상태 Flag를 설정 |
| F_GETOWN | SIGSO, SIGURG 시그널을 받는 프로세스 ID 및 프로세스 그룹 ID를 리턴 |
| F_SETOWN | SIGSO, SIGURG 시그널을 받는 프로세스 ID 및 프로세스 그룹 ID를 설정 |
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.