IPC: pipe1.c

 pipe1.c

https://www.youtube.com/watch?v=8v1f6S4JTY0

해당 영상은 '파이프'를 이용한 프로세스간 통신 메커니즘에 대해 상세히 설명하는 내용입니다.

부모 프로세스와 자식 프로세스 간 통신을 파일을 통해 하는 방법을 다루며, 각 프로세스의 역할과 동작 방식을 자세히 설명합니다.

두 프로세스 간 데이터 교환을 통해 어떻게 통신이 이루어지는지 살펴보며, 파이프를 이용한 커뮤니케이션 방법을 다루고 있습니다.

 

1.고급 프로세스간 통신 메커니즘 소개: C 언어로 파이프 구현.

   - 파이프 메커니즘은 우선 예시를 통해 배우는데, main 함수에서 pipe 연산을 통해 파이프를 생성하는 것을 살펴봅니다.
   - 이 연산은 파이프를 생성하고 파이프를 가리키는 *포인터*를 전달합니다. 만약 읽기 작업 수행 시 0이 아닌 값을 반환하면 오류가 발생했음을 나타냅니다.
   - 시스템 API는 주로 반환 값으로 오류 여부를 나타냅니다.

 

• 파이프는 프로세스 간 통신을 위한 메커니즘이며, 이러한 커뮤니케이션 방식은 파일을 통해 이루어집니다.
• 파이프의 사용된 문맥을 보면, 파일을 통해 부모 프로세스와 자식 프로세스 간에 데이터를 전달하고 통신하는 방법을 설명하고 있습니다.
• 전체적인 문맥으로 볼 때, 이 내용은 '파이프'라는 용어가 프로세스 간 데이터 교환을 위해 사용되는 특정한 메커니즘을 의미한다고 해석될 수 있습니다.

• pipe 연산은 프로세스 간 통신 메커니즘 중 하나로, 부모 프로세스와 자식 프로세스 간의 데이터 교환을 가능하게 합니다.
• 이 문맥으로 볼 때, pipe 연산은 부모와 자식 프로세스 간에 데이터를 교환하는데 사용되는 연산이며, 이를 통해 프로세스 간 통신이 이루어진다고 할 수 있습니다.

• 시스템 API란 시스템에서 제공하는 응용 프로그램 인터페이스를 의미합니다.
• 전체적인 문맥으로 볼 때, 이 내용은 시스템 API를 이용하여 에러 발생 여부를 판단하는 방법을 설명하고 있습니다.
• 시스템 API를 사용할 때, 함수나 메소드의 반환 값이 에러 발생 여부를 나타내는지 확인하는 것이 중요하며, 이를 통해 프로그램이 에러 처리를 하는 방법을 결정할 수 있습니다.
• 따라서, 시스템 API를 사용하면서 반환 값의 의미를 이해하고, 에러 처리에 적절히 대응하는 것이 중요합니다.

2.프로그램에서 파일 및 파이프 관리에 대한 설명

   - 0인 경우, 결과 포인터를 통해 내용 전달되고 값이 배열에 저장됨.
   - 0이 아닌 경우, 오류 발생으로 'error'를 출력, 프로그램 실패로 인해 목표를 이루지 못함.
   - 파이프 0과 파이프 1의 값을 출력하여 파일 디스크립터를 설명하며, 파일을 열 때 키처럼 작용하는 값들에 대해 상세히 설명함.
   - 파일 조작은 코너 아래 및 응용 프로그램 안에서 이루어지며, 키를 받아 파일을 식별하도록 파일 API가 작동하며, 버퍼 포인터를 받고 내용을 전달함.

 

• 파일 디스크립터란 파일을 식별하고 접근하기 위한 유일한 식별자를 말합니다. 이는 파일을 열거나 읽기/쓰기를 할 때 사용되며, 파일 시스템 내의 파일을 가리키는 매개체 역할을 합니다.
• 이번 영상에서는, '파일 디스크립터'라는 키워드는 부모 프로세스와 자식 프로세스 간 통신을 파일을 통해 하는 과정을 설명할 때 등장합니다. 여기서 파일 디스크립터는 파일을 열고 읽기/쓰기하기 위한 중요한 값으로 사용되며, 파일의 API는 이 값을 받아 파일을 식별하고 데이터를 주고받을 수 있도록 도와줍니다. 전체적인 문맥으로 볼 때, '파일 디스크립터'는 프로세스 간 데이터 교환을 위한 핵심적인 요소로써 사용되고 있는 것으로 파악됩니다.

• 버퍼 포인터는 컴퓨터 프로그램이 데이터를 임시로 저장하는 메모리 공간을 가리키는 변수입니다.
• 전체적인 문맥으로 볼 때, 이 내용은 프로세스 간 통신에서 중요한 역할을 하는데, 파일을 통해 데이터를 주고받을 때 사용됩니다.

 

3.파일, 파이프, 그리고 프로세스 간 통신

   - 파일은 *저장 공간에 첨부*된 것을 상상하기 쉽지만, 실제로는 응용 프로그램이 *읽고 쓸 수 있는 스트림 인터페이스*를 가진 모든 것이다.
   - 파이프는 *커널 공간에 상주*하는 가상 파일로, 프로세스 간 통신에 사용된다.
   - 파이프 생성 시 *읽기와 쓰기*를 위한 두 개의 파일 디스크립터가 열린다.
   - fork 시 *부모 프로세스로부터 모든 메모리*가 자식 프로세스로 복사되며, *파일 디스크립터 정보와 질의도* 물려받는다.

 

• 일반적인 의미 및 사용 맥락 설명:
  • 일반적인 의미: '커널 공간에 상주'라는 용어는 컴퓨터 시스템의 **커널(kernel)**이라 불리는 운영 체제의 핵심 부분에 위치한다는 의미를 갖습니다.
  • 영상에서의 사용 의미: 영상에서는 "파이프는 커널 공간에 상주하며, 프로세스간 통신을 위한 가상 파일로 사용된다"고 언급되었습니다. 즉, 파이프는 운영체제의 핵심인 커널 영역에 위치하여, 프로세스 간의 데이터 교환을 가능하게 합니다. 전체적인 문맥으로 볼 때, 이 내용은 '파이프를 통해 커널 영역을 활용하여 다른 프로세스와의 효율적인 통신을 수행한다'는 의미로 해석될 수 있습니다.
• 가능성이 높아 보이지만, 확실하지 않다: 커널 공간에 상주라는 용어는 전문적인 용어로, 보다 타이트하게 정의할 필요가 있을 수 있습니다. 이 경우, 커널 영역에 상주하는 것이란, 해당 자원이 운영체제 내부에서 어떻게 관리되고 어떤 권한을 갖는지에 대해 더 자세히 다루어야 할 수 있습니다.

4.파이프를 활용한 부모 프로세스 통신 과정

   - 파이프는 종류에 상관없이 모두 종류의 파일로 간주하므로 부모 프로세스는 작성기로 작동하며 읽기 파이프를 사용할 필요가 없다.
   - 부모 프로세스는 `getline`를 실행하여 표준 입력에서 어떤 문장을 가져오고 파이프에 쓴다.
   - `getline`을 실행하면 버퍼에 포함된 한 줄이 채워지고 이것이 부모 프로세스에 의해 파이프에 쓰여진다.
   - 데이터의 양이 발신된 값을 나타내는 정수 값이 주어지며, 모든 제공된 데이터가 한꺼번에 성공적으로 전송된 것을 의미한다.

 

• getline은 특정 버퍼에서 한 줄을 읽어오는 함수를 의미합니다.
• 전체적인 문맥으로 볼 때, 이 내용은 부모 프로세스가 표준 입력에서 한 줄을 읽어와 파이프를 통해 데이터를 전송하는 과정을 설명하는 것으로 파악됩니다.
• 부모 프로세스는getline을 실행하여 표준 입력에서 한 문장을 buffer에 담고, 이를 문자열로 바꾸어 파이프에 기록합니다.
• 따라서, getline은 데이터를 입력받아 문자열로 변환해 파이프를 통해 다른 프로세스에게 전달하는 역할을 수행합니다.

5.파이프 생성 및 작동 방식 설명

   - 파이프는 *0으로 폐쇄*될 수 있으며, 읽기 파이프입니다.
   - 파이프는 여러 종류가 있고, 파이프 중 하나의 종류는 *단방향이거나* 이중 파이프가 될 수 있습니다.
   - 파이프를 생성할 때 읽기 전용 파이프와 쓰기 전용 파이프를 모두 생성합니다. 정보 전부를 전송하지 못할 때 읽기 함수의 반환 값이 작으면 다시 쓰기가 일어납니다.
   - 남은 데이터 양이 즉시 전송되는 *행운의 경우*가 있습니다.

6.소켓 통신을 통한 데이터 전송 동작 설명

   - 운영 체제에 따라 쓰기 행동이 결정되어 반환값이 정해지지 않지만, 보장된 것은 이 값 이하의 값이 전송될 수 있다는 점이며 데이터를 완전히 보내기 위해 계속 전달해야 한다.
   - 이 예시는 프로젝트 연습 수업에서 소켓 통신을 다뤘던 분들에게 친숙할 것이며 API로 소켓을 다룰 때 동일한 방식을 사용한다.
   - 송신은 단순히 쓰기 작업에 불과하며, 운영 체제의 쓰기 작업을 직접 조작하는 제어는 중요하다.
   - 데이터가 운영 체제로부터 전체 전송되지는 않고, 버퍼 공간에 일부 데이터가 쌓이게 되므로 전송량을 지속적으로 추적하여 보내고자 하는 전체 내용물을 완전히 만들어야 한다.
   - 작업이 완료되면 버퍼 공간을 해제하고 진행되며, 이후 remaining parts를 연속적으로 전달해야 한다.

 

• 의미 및 사용 맥락 설명:
  • 소켓 통신은 네트워크 상에서 컴퓨터 간 데이터를 주고받는 방식을 말합니다. 제공된 문맥에서는 '소켓 통신'이 언급될 때, 프로세스 간 통신에서 소켓이 파이프와 유사하게 사용된다는 내용이 포함되어 있습니다. 즉, 이 내용을 전체적으로 볼 때, 소켓 통신은 파이프를 이용한 프로세스 간 통신 메커니즘과 비교하여 사용된 것으로 보입니다.
• 해석:
  • 전체 문맥을 고려해 보면, 이 영상에서 '소켓 통신'은 부모 프로세스와 자식 프로세스 사이에 데이터를 주고받는 방식으로, 파일을 통해 이루어지는 파이프와 같은 통신 방법으로 사용되었다고 해석할 수 있습니다. 이 내용에서 '소켓 통신'이란 네트워크를 통해 데이터를 주고받는 방법을 말하는 것이 아니라, 프로세스 간 통신에서 소켓이라는 개념을 사용한다는 점에 주목해야 합니다. 가능성이 높아 보이지만, 구체적인 내용을 확인하려면 전체 내용을 고려해야 합니다.

7.자식 프로세스에서 파이프를 통해 데이터를 읽고 버퍼에 저장하는 로직 구현

   - 자식 프로세스는 32 크기의 제한된 버퍼를 사용하며, 파이프 쓰기를 마치고 읽기 전용이기 때문에 파이프 쓰기를 종료한다.
   - 파이프로부터 연속적으로 데이터를 읽으며, 만약 읽기 작업이 0을 반환하면, 쓰기가 완료된 것으로 간주하고 읽기 파이프를 닫는다.
   - 읽은 데이터 양을 나타내는 반환값을 사용하여 버퍼에 적절한 양의 데이터를 저장하고, 마지막 문자를 널로 설정하여 텍스트 형식으로 출력할 수 있게 한다.
   - 버퍼에 저장된 데이터를 출력하고 이 과정을 반복한다.

 

8.️버퍼와 리드 동작 관련 설명

   - 응용프로그램 수준에서 생성된 버퍼에도 용량 한계가 있다.
   - 따라서 읽기 동작에서 모든 데이터를 한 번에 가져오는 것이 아니라 조각조각 가져오며, 버퍼와 코너 버퍼 사이에 충분한 양의 데이터가 있다면 31문자를 반환하고, 부족한 경우 10바이트만 남아있을 때에도 10바이트를 반환한다.
   - 이에 따라 데이터를 버퍼에 넣고 가져온 양에 따라 문자열을 만들어 화면에 출력한다.

9.파이프를 통한 부모 프로세스와 자식 프로세스 간 통신

   - 부모 프로세스가 *한 문장*을 입력하기를 기다리며, 작동 체제 2002 봄 표기.
   - 동일한 문자열이 파이프를 통해 자식 프로세스로 전송되어 '리처드'를 출력함.
   - 큰 데이터가 한 번에 31개의 문자씩 전달되며, 읽기 파이프에서도 31개의 문자까지 읽힘.
   - 커뮤니케이션은 파일을 사용하듯이 파이프를 통해 이루어지며, 이는 부모 프로세스와 자식 프로세스 간에 독점적으로 공유됨.
   - 파이프가 커널 공간에서 생성되지만 고유한 전역 이름이 없기 때문에 부모 프로세스와 자식 프로세스 간에만 공유되며 다른 프로세스에 영향을 미치지 않음.

 

10.파이프를 사용해 프로그램 설정하기

   - 프로그램에서 사용되는 파일 디스크립터인 3과 4는 파이프 연산을 통해 제공되며, 3은 *읽기 파이프* 역할을 하고 4는...
   - 부모 프로세스와 자식 프로세스 간에 동일한 파이프를 공유할 수 있지만, 이는 부모 프로세스가 파이프를 생성한 후 포크가 여러 자식 프로세스로 생성되었을 때 가능하다.
   - 이러한 유형의 파이프는 이름이 없는 파이프로 간주되며, 이는 두 개의 프로세스 간 통신을 위해 사용된다. 하지만 이는 여러 자식 프로세스 간의 통신에 사용하는 것은 권장되지 않는다.
   - 여러 프로세스가 관련되어 있을 때, 누가 파이프에 어떤 메시지를 보내고 있는지 명확하지 않으며, 이를 명확하게 하기 위해 동기화가 필요하다.

11.파이프를 통한 프로세스 간 통신 중요성 강조

   - 싱크로나이제이션에 대해 언급했지만, 파이프를 통한 메시지 교환은 매우 중요하다.
   - 파이프를 이용하면 프로세스 간의 일대일 통신이 가능하며, 이는 읽기와 쓰기 작업을 위한 구분이 필요하다.
   - 파이프에 토스트기가 관련되어 있다면 메시지가 교차 될 수 있다.
   - 파이프는 메시지를 교차하지만 명확한 읽기와 쓰기를 위해 사용되는데, 이는 프로세스 간 효율적인 커뮤니케이션을 가능케 한다.

• 일반적인 의미: 싱크로나이제이션은 두 개 이상의 프로세스 또는 스레드가 동시에 작업을 수행할 때, 이들의 실행을 조절하여 데이터의 일관성을 유지하는 것을 말합니다.
• 영상에서의 사용 맥락: 전체적인 문맥으로 볼 때, 이 내용은 '파이프'를 이용한 프로세스 간 통신에서 데이터의 일관성을 유지하고 통신을 조절하는 방법으로 사용되었다. 싱크로나이제이션은 파이프를 통해 데이터를 교환할 때, 읽기와 쓰기 간의 통신 흐름을 동기화하여 효율적인 데이터 교환을 보장하는 역할을 한다고 볼 수 있습니다. 가능성이 높아 보이지만, 확실하지 않다.