pipex - KimTaebin-ai/study_posts GitHub Wiki

어떤 문제를 해결하기 위하여 그 처리 방법과 순서를 기술하여 컴퓨터에 주어지는 일련의 명령문 집합체를 뜻한다. 조금 더 정확히 말하면, 사용자의 입력에 따라 그 입력된 값을 일정한 처리 방법과 순서에 따라 처리하여 결과를 산출해내는 명령문 집합이다.

출처 나무위키

프로그램이라는 것은 코딩으로 작성한 소스코드들의 묶음인 것을 의미하고, 이는 그냥 명령어들의 모음일 뿐이지 프로그램 자체는 무언가 일을 하거나 하는 것이 아니다. (정적이다)

이 프로그램을 동작시키기 위해선 컴퓨터의 메모리 위에서 실행되어야 한다

컴퓨터에서 연속적으로 실행되고 있는 프로그램이다.

출처 위키 백과

위에서 설명한 프로그램이 메모리에 로드되어 cpu 자원을 할당받아 연속적으로 실행되는 동적인 상태를 의미한다.

컴퓨터 시스템에서 프로그램은 혼자 독자적으로 수행될 수도 있고, 각자 독립적 메모리 공간을 지니고 다른 프로세스들에게 의해 침범당하지 않도록 보호되고 있다.

따라서 프로세스는 원래 독립적이지만, 상황에 따라 프로세스끼리 협력해야되는 경우가 발생하는데, 이런 경우 프로세스간 자원과 데이터를 공유할 수 있어야 하는데, 서로간의 통신을 위해 별도의 매커니즘이 필요하고 IPC 를 이용해 프로세스간 통신을 할 수 있다.

Inter Process Communication 프로세스간 통신

프로세스들 사이에 서로 데이터를 주고받는 행위 또는 그에 대한 방법이나 경로를 뜻한다.

출처 위키 백과

서로 다른 프로세스가 데이터를 주고받을 수 있다는 의미이며, 동시에 접근 가능한 공유하는 메모리가 필요하다.

따라서 프로세스는 통신할 수 있는 공간이 없기 때문에 통신을 위한 공유 메모리 즉, 별도의 공간이 필요하다.

별도의 공간 : 파일 / 신호 / 소켓 / 메시지 큐 / 파이프 / 지명 파이프 / 세마포어 / 공유 메모리 / 메시지 전달 / 메모리 맵 파일

"이 중 파이프에 대해서 구현하라" 가 해당 과제의 요구사항이다. 아시겠냐

리눅스 기반 운영체제는 '파일 디스크립터' 라는 것으로 리눅스의 모든 파일을 관리한다.

우리가 아무런 생각 없이 사용하던 명령어들은 전부 파일 형태였다 아시겠냐

따라서 실제로 리눅스 기반 운영체제의 모든 프로그램들은 파일 형태로 존재하게 되고, 이러한 프로그램을 실행시키기 위해서는 가장 먼저 파일을 열어야한다.

프로그램의 파일을 열면 커널이 해당 프로세스가 동작을 하는데 필요한 장치나 파일들에 대한 정보를 번호를 붙여서 관리 하게 되고, 이러한 번호를 파일디스크립터(file descriptor 이하 fd)라고 한다. 이러한 fd값은 파일 디스크립터 테이블에 저장된다.

이러한 파일 디스크립터 테이블에는 자주 쓰이는 3개의 장치가 미리 저장(혹은 예약) 되어있다.

우리가 자주 사용하던 fd 번호 0, 1, 2 (표준 입력, 표준 출력, 표죽 에러) 이다. 머리가 띵하다 아시겠냐

따라서 리눅스에서는 프로그램을 실행하게 되면, 파일 디스크립터 테이블이 생기게 되고, 3개의 스트림이 자동으로 열린다.

이후 특정 파일을 접근하고자 하면, 커널에서는 해당 프로세스에게 사용하지 않은 양수값의 fd 번호를 부여 하고, 사용하고 있는 파일의 디스크립터를 테이블의 형태로 관리 하게 되는데 이게 바로 파일 테이블 이다

그 이후 프로세스가 열려있는 파일에 시스템 콜 을 이용해서 접근하게 되면, 파일 디스크립터 값을 이용해서 파일을 지칭할 수 있다.

파일 디스크립터 테이블의 각 항목은 fd 플래그와 파일 테이블로의 포인터 를 가지고 있다. 이 포인터를 이용하여 fd 를 통해 시스템의 파일을 참조할 수 있다.

프로세스는 이런 fd 테이블과 파일 테이블을 직접 고칠 수 없다.

따라서 반드시 커널을 통해서 수정해야 한다.

fd 예제 짧게

cmd > file_name

cmd에서 출력되는 내용을 file_name 에 덮어쓰기

다만 아래의 경우에는 실행되지 않는다.

(리디렉션) 연산자는 표준 출력의 내용을 지정한 파일에 저장한다.

하지만 해당 명령어는 오류이므로 에러 메시지 즉, 표준 에러로 출력되고 있다.

기본적으로 표준 출력과 표준 에러는 별도로 처리 되므로 test2.txt에 저장되지 않는다

에러 메시지를 test2.txt에 저장하려면

fd 값을 수정하면 저장이 가능하다

cmd1의 표준 출력 을 cmd2의 표준 입력 으로 받는다.

• 파이프에 연결된 두 프로세스는 동시에 실행된다.

• 왼쪽 명령어가 데이터를 생성하면, 이 데이터가 즉시 오른쪽 명령어로 전달된다.

• 왼쪽 프로세스가 데이터를 생성하면 버퍼에 저장되고, 오른쪽 프로세스는 이 데이터를 버퍼에서 읽는다

시스템 호출은 운영 체제의 커널이 제공하는 서비스에 대해 응용 프로그램의 요청에 따라 커널에 접근하기 위한 인터페이스이다.

사용자 프로그램이 디스크 파일을 접근하거나 화면에 결과를 출력하는 등의 작업이 필요한 경우, 즉 사용자 프로그램이 특권 명령의 수행을 필요로 하는 경우, 운영 체제에게 특권 명령의 대행을 요청하는 것이 시스템 콜이다.

• 헤더: unistd.h

• 매개변수 :

  • const char *pathname : 체크하고자 할 디렉토리 또는 파일명
  • int mode : 마스크 값을 통해 파일 존재 여부 및 권한 여부 확인
    • R_OK : 파일 존재여부, 읽기 권한 여부
    • W_OK: 파일 존재여부, 쓰기 권한 여부
    • X_OK : 파일 존재여부, 실행 권한여부
    • F_OK : 파일 존재여부

• 반환값 : 성공시 0, 실패시 -1

int main(void)
{
	char *path = "./test.txt";

	if (0 == access(path, F_OK))
	{
		write(1, "@\n", 2);
	}
	else
	{
		write(1, "$\n", 2);
	}
	return (0);
}

• 헤더 : fcntl.h
• 매개변수 :
  • const char *filename
  • int flags
    • O_RDONLY : 읽기전용
    • O_WRONLY : 쓰기전용
    • O_RDWR : 읽고쓰기
• 반환값 : 성공 시 양의 정수인 파일 디스크립터, 실패 시 -1

• 헤더 : unistd.h
• 매개변수 :
  • const char *pathname
  • 반환값 : 성공 시 0, 실패 시 -1
• 설명: 시스템 호출을 사용하여, 파일에 대한 디렉토리 항목을 지우고 링크 개수를 감소시킴. 즉, 하드링크의 이름을 삭제하고 하드링크 카운트를 1 감소한다.

• 헤더 : unistd.h
• 매개변수 :
  • int close
• 반환값 : 성공 시 0, 실패 시 -1
• 설명: open함수로 연 파일을 사용중지한다.

• 헤더 : unistd.h
• 매개변수 :
  • int fd : 파일 디스크립터
  • void *buf : 파일을 읽어드릴 버퍼
  • size_t nbytes : 버퍼크기
• 반환값 : 성공 시 읽은 바이트 수, 실패 시 -1

• 헤더 : sys/wait.h
• 매개변수 :
  • int *wstate : 종료상태를 알 수 있고, NULL 전달 가능
• 반환값 : 부모 프로세스는 자식프로세스의 PID, 자식 프로세스에겐 0 반환

https://codetravel.tistory.com/23

• 헤더 : unistd.h
• 매개변수 :
• 반환값 : 성공 시 종료된 자식 프로세스 id, 실패 시 -1
• 설명: fork함수를 호출하는 프로세스는 부모 프로세스가 되고, 새롭게 생성되는 프로세스는 자식 프로세스가 됨. fork함수에 의해 생성된 자식 프로세스는 부모 프로세스의 메모리를 그대로 복사하여 가짐. fork함수 시점부터, 자식 프로세스는 fork함수의 아래 코드가 실행된다 보면 됨. 부모의 버퍼까지 복사함

https://codingdog.tistory.com/entry/%EB%A6%AC%EB%88%85%EC%8A%A4-wait-%ED%95%A8%EC%88%98-%EC%9E%90%EC%8B%9D-%ED%94%84%EB%A1%9C%EC%84%B8%EC%8A%A4%EA%B0%80-%EC%A2%85%EB%A3%8C%EB%90%A0-%EB%95%8C-%EA%B9%8C%EC%A7%80-%EA%B8%B0%EB%8B%A4%EB%A6%B0%EB%8B%A4

https://reakwon.tistory.com/45

• 헤더 : sys/wait.h
• 매개변수 :
  • pid_t pid : 감시할 자식 프로세스 id
    • -1 : 여러 자식 중 하나라도 종료되면 복귀
    • 0 : 현재 프로세스의 그룹 ID와 같은 그룹의 자식 프로세스가 종료되면 복귀
    • 양수 : pid에 해당하는 자식 프로세스가 종료되면 복귀
  • int *status : 자식 프로세스의 종료 상태 정보
  • int options : 대기를 위한 옵션
    • WNOHANG : 자식 프로세스가 종료되었는지 실행 중인지만 확인하고 바로 복귀. 부모프로세스는 block되지 않음
    • 0 : 자식 프로세스가 종료될때까지 block됨.
• 반환값 : 성공 시 종료된 자식 프로세스 id, 실패 시 -1
• 설명: 자식 프로세스가 종료될 때까지 대기.

• 헤더 : unistd.h
• 매개변수 :
  • int fd[2] : fd가 2개임
• 반환값 : 성공적으로 호출 시 0, 실패 시 -1
• 설명: 프로세스 간 통신을 할 때 사용하는 커뮤니케이션의 방식. 하나의 파이프 및 파이프에 대한 두 개의 파일 디스크립터가 생성 하나의 파이프를 프로세스들이 공유

https://reakwon.tistory.com/80

https://nomad-programmer.tistory.com/110

• 헤더 : unistd.h
• 매개변수 :
  • int fd : fd로 전달받은 파일디스크립트를 복제하여 반환
• 반환값 : 성공 시 파일 디스크립트 중 가장 낮은 숫자, 실패 시 -1

• 헤더 : unistd.h
• 매개변수 :
  • int fd : fd로 전달받은 파일디스크립트를 복제하여 반환
  • int fd2 : 새 디스크립트의 값을 fd2로 지정하고, 만약 fd2가 열려있다면, 닫은 후 복제가 됨.
• 반환값 : 성공 시 새 파일 디스크립트, 실패 시 -1

https://reakwon.tistory.com/104

• 헤더 : unistd.h
• 매개변수 :
  • const char *path : 전체 파일 명
  • const char *arg : 인수 목록
  • char * const envp[] : 환경설정목록
• 반환값 : 실패 시 -1
• 설명: 첫번째는 명령어를 넣는다. 다만 앞에 /bin/@@형식의 path가 있어야 하는 것 같다. 두번째는 인자를 넣는다. main에서 넘어온 인수 배열에서 앞(실행파일)에만 빼고 넣으면 될거같다. 끝에 NULL 넣기 세번째는 main에서 받아온 envp 그대로

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char * const *argv, char **envp)
{
	char *arr[] = {"ls", "-al", NULL};
	int returnv = execve("/bin/ls", arr, envp);
	printf("value = %d\n", returnv);
}

• 헤더 : stdio.h
• 매개변수 :
  • const char *str : 시스템 오류 메세지 다음에 이어 출력할 사용자 정의 메세지
• 반환값 :
• 설명: 전역변수 errno의 값을 해석하여 이에 해당하는 오류메세지를 표준 오류 출력 스트림에 출력함

• 헤더 : cstring.h
• 매개변수 :
  • int errnum : 오류번호, 이 값을 통해 발생하였떤 오류에 알맞는 오류 메세지를 가리키는 포인터를 리턴시킴
• 반환값 : 위 설명

• 헤더 : stdlib.h
• 매개변수 :
  • int status : 에러코드
  • 반환값 :
• 설명: 현재의 c프로그램 자체를 완전 종료, 모든 열려진 파일 자동으로 닫음, 출력버퍼 속 데이터는 모두 쓰기 완료, 정상 종료 시 exit(0), 에러시 대채로 1

step 1

#include "pipex.h"

int	main(int argc, char *argv[])
{
	t_pipe pipe;

	if (argc != 5)
		err_message("arguments error"); // 인자값 에러

	pipe.cmd1 = ft_split(argv[2], ' '); // 명령어 1 (2번째 인자)
	pipe.cmd2 = ft_split(argv[2], ' '); // 명령어 2 (3번째 인자)
	
	return (0);
}

main 매개변수 개수 체크

step 2

pipe 생성

step 3

fork

자식과 부모 잘 생성되고 잘 멈추는지 확인

step 4

if로 역할 분기

step 5

pipe 표준 입츌력 연결

step 6

데이터 전송확인

step 7

에러체크

• 쓰기가 되지 않을 경우
• 읽기가 되지않을 경우
• 어떠한 이유로 자식이 죽을 경우
• 어떠한 이유로 부모가 죽을 경우