12장 파이프

12.1 파이프

파이프 원리 $ who | sort 파이프 물을 보내는 수도 파이프와 비슷 한 프로세스는 쓰기용 파일 디스크립터를 이용하여 파이프에 데이 터를 보내고(쓰고) 다른 프로세스는 읽기용 파일 디스크립터를 이용하여 그 파이프에 서 데이터를 받는다(읽는다). 한 방향(one way) 통신

파이프 생성 파이프는 두 개의 파일 디스크립터를 갖는다. 하나는 쓰기용이고 다른 하나는 읽기용이다. #include <unistd.h> int pipe(int fd[2]) 파이프를 생성한다. 성공하면 0을 실패하면 -1를 리턴한다.

파이프 사용법 (1) 한 프로세스가 파이프를 생성한다. (2) 그 프로세스가 자식 프로세스를 생성한다. (3) 쓰는 프로세스는 읽기용 파이프 디스크립터를 닫는다. 읽는 프로세스는 쓰기용 파이프 디스크립터를 닫는다. (4) write()와 read() 시스템 호출을 사용하여 파이프를 통해 데이터를 송수신한다. (5) 각 프로세스가 살아 있는 파이프 디스크립터를 닫는다.

파이프 사용법 자식 생성 후 자식에서 부모로 보내기

pipe.c 1 #include <unistd.h> 2 #define MAXLINE 100 3 /* 파이프를 통해 자식에서 부모로 4 데이터를 보내는 프로그램 */ 5 int main( ) 6 { 7 int n, length, fd[2]; 8 int pid; 9 char message[MAXLINE], line[MAXLINE]; 10 11 pipe(fd); /* 파이프 생성 */ 12 13 if ((pid = fork()) == 0) { /* 자식 프로세스 */ 14 close(fd[0]); 15 sprintf(message, "Hello from PID %d\n", getpid()); 16 length = strlen(message)+1; 17 write(fd[1], message, length); 18 } else { /* 부모 프로세스 */ 19 close(fd[1]); 20 n = read(fd[0], line, MAXLINE); 21 printf("[%d] %s", getpid(), line); 22 } 23 24 exit(0); 25 }

12.2 쉘 파이프 구현

표준출력을 파이프로 보내기 자식 프로세스의 표준출력을 파이프를 통해 부모 프로세스에 게 보내려면 어떻게 하여야 할까? 쓰기용 파이프 디스크립터 fd[1]을 표준출력을 나타내는 1번 파일 디스크립터에 복제 dup2(fd[1],1)

stdpipe.c 1 #include <stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #define MAXLINE 100 4 5 /* 파이프를 통해 자식에서 실행되 는명령어 출력을 받아 프린트 */ 6 int main(int argc, char* argv[]) 7 { 8 int n, pid, fd[2]; 9 char line[MAXLINE]; 10 11 pipe(fd); /* 파이프 생성 */ 12 13 if ((pid = fork()) == 0) { //자식 프로세스 14 close(fd[0]); 15 dup2(fd[1],1); 16 close(fd[1]); 17 printf("Hello! pipe\n"); 18 printf("Bye! pipe\n"); 19 } else { // 부모 프로세스 20 close(fd[1]); 21 printf("자식 프로세스로부터 받은 결과\n"); 22 while ((n = read(fd[0], line, MAXLINE))> 0) 23 write(STDOUT_FILENO, line, n); 24 } 25 26 exit(0); 27 }

명령어 표준출력을 파이프로 보내기 프로그램 pexec1.c는 부모 프로세스가 자식 프로세스에게 명령줄 인수로 받은 명령어를 실행하게 하고 그 표준출력을 파이프를 통해 받아 출력한다.

pexec1.c 1 #include <stdio.h> 2 #include <unistd.h> 3 #define MAXLINE 100 4 5 /* 파이프를 통해 자식에서 실행되 는명령어 출력을 받아 프린트 */ 6 int main(int argc, char* argv[]) 7 { 8 int n, pid, fd[2]; 9 char line[MAXLINE]; 10 11 pipe(fd); /* 파이프 생성 */ 12 13 if ((pid = fork()) == 0) { //자식 프로세스 14 close(fd[0]); 15 dup2(fd[1],1); 16 close(fd[1]); 17 execvp(argv[1], &argv[1]); 18 } else { // 부모 프로세스 19 close(fd[1]); 20 printf("자식 프로세스로부터 받은 결과\n"); 21 while ((n = read(fd[0], line, MAXLINE))> 0) 22 write(STDOUT_FILENO, line, n); 23 } 24 25 exit(0); 26 }

쉘 파이프 쉘 파이프 기능 [shell] command1 | command2

shellpipe.c #include <stdio.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #define READ 0 #define WRITE 1 int main(int argc, char* argv[]) { char str[1024]; char *command1, *command2; int fd[2]; printf("[shell]"); fgets(str,sizeof(str),stdin); str[strlen(str)-1] ='\0'; if(strchr(str,'|') != NULL) { // 파이프 사용하는 경우 command1 = strtok (str,"| "); command2 = strtok (NULL, "| "); }

shellpipe.c pipe(fd); if (fork() ==0) { close(fd[READ]); dup2(fd[WRITE],1); // 쓰기용 파이프를 표준출력에 복제 close(fd[WRITE]); execlp(command1, command1, NULL); perror("pipe"); } else { dup2(fd[READ],0); // 읽기용 파이프를 표준입력에 복제 execlp(command2, command2, NULL); }

12.3 파이프 함수

popen() fp = popen(command, "r"); fp = popen(command, “w"); 자식 프로세스에게 명령어를 실행시키고 그 출력(입력)을 파이프를 통 해 받는 과정을 하나의 함수로 정의 fp = popen(command, "r"); fp = popen(command, “w"); #include <stdio.h> FILE *popen(const char *command, const char *type); 성공하면 파이프를 위한 파일 포인터를 실패하면 NULL을 리턴한다. int pclose(FILE *fp); 성공하면 command 명령어의 종료 상태를 실패하면 -1을 리턴한다.

pexec2.c #include <stdio.h> #define MAXLINE 100 /* popen() 함수를 이용해 자식에서 실행되는 명령어 출력을 받아 프린트 */ int main(int argc, char* argv[]) { char line[MAXLINE]; FILE *fpin; if ((fpin = popen(argv[1],"r")) == NULL) { perror("popen 오류"); return 1; } printf("자식 프로세스로부터 받은 결과\n"); while (fgets(line, MAXLINE, fpin)) fputs(line, stdout); pclose(fpin); return 0;

12.4 이름 있는 파이프

이름 있는 파이프(named pipe) (이름 없는) 파이프 이름 있는 파이프 이름이 없으므로 부모 자식과 같은 서로 관련된 프로세스 사이의 통신에만 사용될 수 있었다. 이름 있는 파이프 다른 파일처럼 이름이 있으며 파일 시스템 내에 존재한다. 서로 관련 없는 프로세스들도 공유하여 사용할 수 있다.

이름 있는 파이프를 만드는 방법 p 옵션과 함께 mknod 명령어 mkfifo() 시스템 호출 $mknod myPipe p $chmod ug+rw myPipe $ls -l myPipe prw-rw-r-- 1 chang faculty 0 4월 11일 13:03 myPipe mkfifo() 시스템 호출 #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> int mkfifo(const char *pathname, mode_t mode); 이름 있는 파이프를 생성한다. 성공하면 0을 실패하면 -1을 리턴한다.

npreader.c #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #define MAXLINE 100 /* 이름 있는 파이프를 통해 읽은 내 용을 프린트한다. */ int main( ) { int fd; char str[MAXLINE]; unlink("myPipe"); mkfifo("myPipe", 0660); fd = open("myPipe", O_RDONLY); while (readLine(fd, str)) printf("%s \n", str); close(fd); return 0; } int readLine(int fd, char *str) { int n; do { n = read(fd, str, 1); } while (n > 0 && *str++ != NULL); return (n > 0);

npwriter.c #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #define MAXLINE 100 /* 이름 있는 파이프를 통해 메시지를 출력한다. */ int main( ) { int fd, length, i; char message[MAXLINE]; sprintf(message, "Hello from PID %d", getpid()); length = strlen(message)+1; do { fd = open("myPipe", O_WRONLY); if (fd == -1) sleep(1); } while (fd == -1); for (i = 0; i <= 3; i++) { write(fd, message, length); sleep(3); } close(fd); return 0;

파이프를 이용한 일대일 채팅 이 프로그램은 채팅 서버와 채팅 클라이언트 프로그램으로 구 성된다. 채팅 서버에서 채팅 클라이언트로 데이터를 보내는데 하나의 파이프가 필요하고 반대로 채팅 클라이언트에서 채팅 서버로 데이터를 보내는데 또 하나의 파이프가 필요하다.

chatserver.c #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #define MAXLINE 256 main() { int fd1, fd2, n; char msg[MAXLINE]; if (mkfifo("./chatfifo1", 0666) == -1) { perror("mkfifo"); exit(1); } if (mkfifo("./chatfifo2", 0666) == -1) { exit(2); fd1 = open("./chatfifo1", O_WRONLY); fd2 = open("./chatfifo2", O_RDONLY); if (fd1 == -1 || fd2 == -1) { perror("open"); exit(3); } printf("* 서버 시작 \n"); while(1) { printf("[서버] : "); fgets(msg, MAXLINE, stdin); n = write(fd1, msg, strlen(msg)+1); if (n == -1) { perror("write"); exit(1); n = read(fd2, msg, MAXLINE); printf("[클라이언트] -> %s\n", msg);

chatclient.c #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <stdio.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #define MAXLINE 256 main() { int fd1, fd2, n; char inmsg[MAXLINE]; fd1 = open("./chatfifo1", O_RDONLY); fd2 = open("./chatfifo2", O_WRONLY); if(fd1 == -1 || fd2 == -1) { perror("open"); exit(1); } printf("* 클라이언트 시작 \n"); while(1) { n = read(fd1, inmsg, MAXLINE); printf("[서버] -> %s\n", inmsg); printf("[클라이언트] : "); fgets(inmsg, MAXLINE, stdin); write(fd2, inmsg, strlen(inmsg)+1);

핵심 개념 파이프는 데이터를 한 방향으로 보내는데 사용된다. 파이프는 두 개의 파일 디스크립터를 갖는다. 하나는 쓰기용이고 다른 하나는 읽기용이다. 이름 있는 파이프는 파일처럼 파일 시스템 내에 존재하고 이름이 있 으며 서로 관련 없는 프로세스들도 공유하여 사용할 수 있다.