시스템 프로그래밍 - 파이프 개념

1. 파이프 개념 및 종류

1) 파이프

• 여러 개의 프로세스가 공통으로 사용하는 임시공간
• 임시공간은 실제로 파일 시스템에 생성되는 임시 파일
• 하나의 프로세스가 파이프에 쓰게 되면 다른 프로세스는 그 파이프에서 읽는 방식으로 쓰게 됨
• 파이프는 시스템 내부에서 관리하는 임시 파일을 이용하므로, 다른 IPC 기법 중 하나인 SIGNAL 과는 다르게
  대용량의 메세지도 전송이 가능

(1) 흐름도

(2) 종류

• 이름 없는 익명의 파이프
• 이름을 가진 Named Pipe

(3) 이름 없는 익명의 파이프의 특성

(3-1) 파이프는 입구와 출구의 개념이 없음

• 방향성이 없기 때문에 자신이 쓴 메세지를 자신이 읽을 수 있음
• 두 개의 프로세스가 통신할 때는 읽기전용 파이프와 쓰기 전용 파이프의 두개의 파이프를 사용
• 두개의 파이프를 생성하고, 한쪽 파이프를 일부러 닫아 버리는 것
• 파이프를 두개 생성하여 하나의 방향으로만 갈수 있도록 함

(3-2) 파이프는 fork() 함수에 의해 복사 되지 않음

• fork() 함수에 의해서 프로세스가 생성되면 자식 프로세스는 부모가 사용하던 변수를 복사하게 됨
• 하지만 파이프의 경우 복사되는 것이 아니라 File Descriptor를 공유하게 되며, 즉 자식 프로세스와
  부모 프로세스가 같은 파이프를 가리키게 됨

(3-3) 부모 자식프로세스 사이에서만 파이프를 사용 가능 (단점)

• 파이프는 운영체제에서 임시로 생성되는 파일이고, 접근 가능한 방법은 File Descriptor(파일 디스크립터)를
  공유하는 방법만이 존재

(3-4)

• Named PIPE(네임드 파이프)의 경우 다른 프로세스도, 지정한 이름으로 파일 디스크립터를 열수 있음
• 부모 자식 프로세스 간이 아니더라도 사용할 수 있음

2. PIPE/ FIFO 개념

1) 파이프 생성 : popen

• fork()함수를 실행해 자식 프로세스를 만들고 command에서 지정한 명령을 exec()함수를 실행해 자식 프로세스가
  수행하도록 함
• 성공 : 파일 포인터
• 실패 : 널 포인터

2) 파이프 닫기 : pclose

• 지정한 파이프를 닫음
• 관련된 waitpid() 함수 수행 후 자식 프로세스들이 기다렸다가 리턴
• 성공 : 자식 프로세스의 상태 값 리턴
• 실패 : -1 리턴

  #include <stdio.h>
  int pclose(FILE *stream);

3) pipe

• 리눅스에서는 파이프를 사용하기 위해서 pipe() 함수를 제공함

(1) 파이프의 Descriptor를 저장할 배열

• filedes[0]에는 PIPE의 읽기전용 Descriptor 저장
• filedes[1]에는 PIPE의 쓰기전용 Descriptor 저장

(2)

• pipe() 함수에 의해 생성되는 파일 디스크립터에는 일반 파일처럼 읽기/쓰기 작업이 가능
• 파이프로 사용할 파일 기술자 2개를 인자로 지정
• filedes[0]는 읽기, filedes[1]은 쓰기용 파일 기술자

  #include <unistd.h>
  int pipe(int filedes[2])'

• 성공 : 0 반환
• 실패 : -1 반환

(2-1)

• 익명의 파이프는 외부 프로세스와 파일 디스크립터를 공유할 방법이 없음
• 부모와 자식 프로세스 사이에서만 통신 가능

(2-2)

• fork()함수를 이용한 통신방식

(3) pipe 함수로 통신과정

(3-1) pipe 함수를 호출하여 파이프로 사용할 파일 기술자 생성

(3-2) fork 함수로 자식 프로세스 생성

• pipe도 자식 프로세스로 복사됨

(3-3) 통신방향 결정 (파이프는 기본적으로 단방향)

4) FIFO

• 양방향 파이프의 활용
• 파이프는 기본적으로 단방향이므로 양방향 통신을 위해서는 파이프를 2개 생성함