file 관련 systemcall

2024.03.13 15:17

open

파일을 열고 file descriptor 반환

file descriptor

실행중인 프로그램과 하나의 파일 사이에 연결된 개방 상태
음수가 아닌 정수형 값
파일 개방이 실패하면 -1이 됨
커널에 의해서 관리

NAME
     open, openat – open or create a file for reading or writing

SYNOPSIS
     #include <fcntl.h>

     int open(const char *path, int oflag, [mode_t mode], ...);

     int openat(int fd, const char *path, int oflag, ...);

path: 개방할 파일의 경로 이름을 가지고 있는 문자열의 포인터
oflags: 파일의 개방 방식 지정
mode: 파일 오픈 모드
- O_RDONLY: 읽기 전용
- O_WRONLY: 쓰기 전용
- O_RDWR: 둘 다 가능
- O_EXCL: 이미 존재하는 파일을 개방할 때 개방을 막음
- O_CREAT: 파일이 존재하지 않을 경우 파일 생성
  Terminal window
```
filedes = open("temp.txt", O_CREAT | O_RDWR, 0644)
```
- O_APPEND: 파일의 맨 끝에 내용 추가만 가능
- O_TRUNC: 파일을 생성할 때 이미 있는 파일이고, 쓰기 옵션으로 열었으면 내용을 모두 지우고 파일의 길이를 0으로 변경
- O_NONBLOCK/O_NDELAY: 비블로킹(non-blocking) 입출력 옵션으로 파일을 읽거나 쓰고 난 후의 동작에 영향을 준다. 디스크의 파일 입출력보다는 FIFO 같은 특수 파일의 입출력에 의미가 있다. 디스크인 경우 읽거나 쓸 데이터가 없으면 -1을 리턴한다.
- O_SYNC/O_DSYNC: 파일에 쓰기 동작을 할 때 보통 버퍼에만 쓰고 나중에 디스크와 같은 저장 장치로 옮겨쓰는데, 이 옵션이 설정되어 있으면 저장 장치에 쓰기를 마쳐야 쓰기 동작을 완료한다.
  - O_SYNC 플래그는 파일의 수정 시각 속성도 수정할 때까지 기다린다. 이 옵션을 설정하면 프로그램의 실행 속도는 느려질 수 있지만 디스크에 확실하게 저장됨을 보장한다.

close

파일 닫기

NAME
     close – delete a descriptor

SYNOPSIS
     #include <unistd.h>

     int close(int fildes);

read

파일 읽기

NAME
     pread, read, preadv, readv – read input

LIBRARY
     Standard C Library (libc, -lc)

SYNOPSIS
     #include <sys/types.h>
     #include <sys/uio.h>
     #include <unistd.h>

     ssize_t
     pread(int d, void *buf, size_t nbyte, off_t offset);

     ssize_t
     read(int fildes, void *buf, size_t nbyte);

     ssize_t
     preadv(int d, const struct iovec *iov, int iovcnt, off_t offset);

     ssize_t
     readv(int d, const struct iovec *iov, int iovcnt);

lseek

지정한 파일에 대해서 read/write 포인터의 위치를 임의로 변경한다.

read/write pointer

개방된 파일 내에서 읽기 작업이나 쓰기 작업을 수행할 바이트 단위의 위치
특정 위치를 기준으로 한 상대적인 위치 -> Offset이라고 부름
파일을 개방한 직후 read/write pointer는 0, 읽거나 내용 추가시 늘어남

NAME
     lseek – reposition read/write file offset

SYNOPSIS
     #include <unistd.h>

     off_t
     lseek(int fildes, off_t offset, int whence);

lseek을 활용해 다양한 코드를 작성할 수 있다.

파일 크기 구하기

...
int main(int argc, char **argv) {
  int filedes;
  off_t newpos;

  filedes = open(argv[1], O_RDONLY);

  // rw pointer을 EOF로 이동
  newpos = lseek(filedes, (off_t)0, SEEK_END);
  printf("file size : %lld\n", newpos);

  close(filedes);
}

파일의 내용을 읽고 소문자를 대문자로 치환하기

...
int main() {
  char buffer[1];
  int fd = open("temp1.txt", O_RDWR);
  while (read(fd, buffer, sizeof(buffer)) > 0) {
    char* b = &buffer[0];
    if('a' <= *b && *b <= 'z') {
      *b = *b - 'a' + 'A';
      lseek(fd, -1, SEEK_CUR);
      if (write(fd, b, 1) < 1) {
        break;
      }
    }
    printf("%c", *b);
  }
  close(fd);
}

umask

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h>
mode_t umask(mode_t mask);

...
int main() {
  mode_t oldmask = umask(023);
  int fd = open("test.txt", O_CREAT, 0777);
  close(fd);
}

access

#include <unistd.h>
int access(const char *pathname, int mode);

pathname: 파일에 대한 경로이름이다.
mode: 검사하려는 접근 권한으로 R_OK, W_OK, X_OK, F_OK를 사용할 수 있다.

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

int main(int argc, char **argv) {

  char *filename = argv[1];
  if ( access(filename, R_OK) == -1 ) {
    fprintf( stderr, "User cannot read file %s \n", filename);
    exit(1);
  }
  printf("%s readable, proceeding \n", filename);
}

link, symlink

지정한 파일에 대한 하드 링크(link)와 소프트 링크(symlink)를 생성한다.

#include <unistd.h>
int link(const char *oldpath, const char *newpath); int symlink(const char *oldpath, const char *newpath);

oldpath: 원본 파일의 경로 이름이다.
newpath: 하드 링크/소프트 링크의 경로 이름이다.
반환값: 호출이 성공하면 0을 반환하고, 실패하면 -1을 반환한다.

ls -l의 정보는 i-node 블록에 저장됨.

하드링크 -> 같은 파일(같은 i-node 블록을 공유)인데 파일 이름만 다른 것
소프트링크(심볼릭 링크) -> 원본파일의 경로를 가리킴

#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
  if(link(argv[1], argv[2]))
    printf("hard-link failed\n");
}

#include <unistd.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
  if(symlink(argv[1], argv[2])) printf("soft-link failed\n");
}

readlink

소프트 링크 파일의 실제 내용을 읽는다

#include <unistd.h> int readlink(const char *path, char *buf, size_t bufsize);

path: 소프트 링크에 대한 경로 이름이다.
buf: 소프트 링크의 실제 내용을 담을 공간이다.
bufsize: buf의 크기이다

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

int main(int argc, char **argv) {
  char buffer[1024];
  int nread;
  nread = readlink(argv[1], buffer, 1024);
  write(1, buffer, nread);
}

stat

지정한 파일에 대한 상세한 정보를 알아온다.

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <unistd.h>
int stat(const char *filename, struct stat *buf); int fstat(int filedes, struct stat *buf);

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>


struct stat {
  dev_t st_dev
  ino_t st_ino
  mode_t st_mode
  nlink_t st_ulink
  uid_t st_uid
  gid_t st_gid
  dev_t st_rdev
  off_t st_size
  timestruc_t st_atim
  timestruc_t st_mtim
  timestruc_t st_ctim
  blksize_t st_blksize
  blkcnt_t st_blocks
  char st__fstype[_ST_FSTYPSZ];
};

int main(int argc, char *argv[]) {
  struct stat finfo;
  char fname[1024];

  if(argc > 1) strcpy(fname, argv[1]);
  else strcpy(fname, argv[0]);

  if(stat(fname, &finfo) == -1) {
    fprintf(stderr, "Couldn't stat %s \n", fname);
    exit(1);
  }

  printf("%s \n", fname);
  printf("ID of device: %d \n", finfo.st_dev);
  printf("Inode number: %d \n", finfo.st_ino);
  printf("File mode : %o \n", finfo.st_mode);
  printf("Num of links: %d \n", finfo.st_nlink);
  printf("User ID : %d \n", finfo.st_uid);
  printf("Group ID : %d \n", finfo.st_gid);
  printf("Files size : %d \n", finfo.st_size);
  printf("Last access time : %u \n", finfo.st_atim);
  printf("Last modify time : %u \n", finfo.st_mtim);
  printf("Last stat change : %u \n", finfo.st_ctim);
  printf("I/O Block size : %d \n", finfo.st_blksize);
  printf("Num of blocks : %d \n", finfo.st_blocks);
  printf("File system : %s \n", finfo.st_fstype);
}

shellshell shellzshrc systemcallepoll systemcallfork와 exec systemcallioctl systemcallmmap