Chapter3.md

Chapter3. 파일과 디렉토리

20180912

mycopy 실습 요점 / 나중에 시험에서 read & write 시 주의할 점

nread = read(fd1, buffer, BUFSIZE);
while(nread > 0) {
  write(fd2, buffer, nread);
  nread = read(fd1, buffer, BUFSIZE);
}

• 이렇게 nread 값을 사용해서 write하는 이유 :

  • write할 때 512 byte 단위로 받아오는데, 그래서 편하게 하려고 512 그대로 write하면 (마지막 512 byte에서 512만큼 다 안 채워져있는 경우, 불필요한 아무 것도 안 없는 쓰레기 부분마저 write를 하기 때문에) copy 같은 기능을 수행할 때 파일이 더 커진 상태로 복사가 될 수 있다.
  • 그래서 nread라는 변수에 read()한만큼의 byte를 저장해서 그만큼만 write를 해주면 된다.

• read return 값

  • 성공시 실제읽힌 byte 수 / 실패시 -1
  • return 값 < nbytes이면, 파일에 남은 data가 nbytes보다 적은 경우
  • 더 이상 읽을 내용이 없으면 return 값은 0
  • 혹시나 -1이 반환이 되는 경우 read에 실패한건데, 없는 파일을 열거나 open 잘못했을 때 -1을 return 하니까 어디서 -1을 return 하는지 잘 확인해보기
  • 이걸로 파일에서 더 읽을게 있는지 없는지 파악하면 됨

• write return 값

  • 보통은 return값 = n
  • return 값 < n이면, 쓰는 도중 media가 full
  • 만약 쓰기 전에 꽉 차면 -1 return

파일과 디렉토리

• 디렉토리라는 파일이 있는 것임. 폴더라는 것이 사실 존재하지는 않음

파일 정보의 획득

• stat - open되지 않은 파일에 대한 정보도 획득 가능

• fstat - open된 파일에 대한 정보 획득 가능

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

• buf엔 파일 정보가 저장됨

  • st_dev, st_ino identifier (논리적 장치번호와 inode 번호)
  • st_mode permission mode
  • st_nlink link의 수
  • st_uid, st_gid user의 uid와 gid
  • st_rdev file이 장치인 경우만 사용
  • st_size 논리적 크기
  • st_atime, st_mtime, st_ctime file의 최근 access time,update time, stat 구조의 update time
  • st_blksize I/O block 크기
  • st_blocks 파일에 할당된 block의 수

  struct stat {
    dev_t     st_dev;         /* 장치파일의 위치 및 여부 device id */
    ino_t     st_ino;         /* 파일의 inode 번호 */
    mode_t    st_mode;        /* file permission 정보 */
    nlink_t   st_nlink;       /* 하드링크의 갯수 */
    uid_t     st_uid;         /* user id */
    gid_t     st_gid;         /* group id */
    dev_t     st_rdev;        /* 장치파일(inode)를 기술 */
    off_t     st_size;        /* 해당 파일의 총 크기*/
    blksize_t st_blksize;     /* 효율적인 I/O 파일 시스템 위한 블럭 사이즈*/
    blkcnt_t  st_blocks;      /* 할당된 블럭 사이즈 */
  };    
  // 출처: http://cokk.tistory.com/51 [試行錯誤(시행착오)]

• example.c

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

int main() {
  //os는 구조체 타입으로 stat/fstat의 값을 반환하기 때문에 구조체 타입 선언이 필요함
  struct stat buf;
  stat("data", &buf);
  //%o 8진수 출력, st_mode &0777 비트화해서 출력하는 것은 그 부분만 출력하기 위해서
  printf("%o %ld\n", buf.st_mode&0777, buf.st_size);
}

• 실행 및 출력

  [s13011022@bce LAB09-12]$ gcc example.c
  [s13011022@bce LAB09-12]$ ./a.out
  644 6
  
[s13011022@bce LAB09-12]$ ls -l
  합계 20
  -rwxr-xr-x. 1 s13011022 class 8632  9월 12 16:55 a.out
  -rw-r--r--. 1 s13011022 class    6  9월 12 16:55 data
  -rw-r--r--. 1 s13011022 class  306  9월 12 16:55 example.c

Access Permission

• file mode

• 상징형 모드

  • 0764 = S_IRUSR | S_IWUSR | S_IXUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH
  • [S_I]
  • [R/W/X]

• [USR/GRP/OTH]

• uid : 파일 만든 사람, owner의 id.

• 소유권자 : 파일을 생성한 사람, uid, guid

• euid : 파일 사용하는 사람의 id

• 사용자 : 파일을 사용하는 사람, euid, egid

• 04000 S_IUID

  • 실행이 시작되면 소유자의 uid가 euid가 된다

  • id = 95인 친구가 내 dir에 들어와서 실행가능한 파일을 실행하면 euid(effective uid)가 95가 된다는 뜻

    나의 id = 73	친구의 id = 95
    내가 만든 Program1 uid = 73
    0711의 permission. 나는 읽기/쓰기/실행 다 가능. 나 이외는 실행만 가능
    	친구가 내 dir에 들어와서 프로그램을 실행가능해서 실행했음
    근데 Program1은 data1이라는 파일을 읽고 쓰는 프로그램임. 근데 내가 data1 파일을 0600 permission을 주게 되면 ==>	친구는 Program1은 실행 가능하지만 Program1이 읽고 쓰는 data1파일을 열지못하기 때문에 P1프로그램이 실행이 안 된다

  • 이러한 경우, Program1은 실행가능하게 permission을 부여했지만 어차피 data1파일을 못열기 때문에 permission에 의미가 없어진다

  • 그래서 Program1 실행 도중에만 data1파일을 open 가능하게 만들게 하려면 04711이라는 permission을 주면 된다.

  • (data1에다가 permission을 부여하는지? Program1에다가 permission을 부여하는지?)

  • 그러면 euid가 친구의 id 95에서 73으로 바뀐다.

• 02000 S_ISGID

  • 실행이 시작되면 소유자의 gid가 egid가 된다

• 왜 이런 permission이 생겼는지

  • 그냥 data파일을 0644 permission을 부여하면 되지 않는가 생각할 수 있지만 이건 너무 안일한 생각임. 그러면 다른사람들이 data파일을 cat 명령으로 확인 가능함. 가령 비밀번호 변경 프로그램 passwd 처럼 data1이라는 파일에 사용자들의 비밀번호가 저장돼있을 수 있는데, 사용자들의 비밀번호를 owner말고 다른 사람들이 조회를 하면 안 되는 상황에 사용

• 실행 파일이고, 여러 사람이 실행시킬 수 있는 프로그램인데

  • 파일을 open해서 데이터에 접근하고 있고,
  • 근데 데이터는 나만 읽고 쓰기 하고싶은 경우

• 파일 접근 권한 확인 / 파일 종류 확인

  //0400 Read USER
  if(s.st_mode&S_IRUSR)
    printf("소유자 읽기 권한 설정");
  
  //파일 종류 확인
  if(S_ISREG(s.st_mode))
    printf("일반 파일")
  
    const char *get_filetype(struct stat *buf) {
    if(S_ISREG(buf->st_mode))
      return "regular";
    if(S_ISDIR(buf->st_mode))
      return "directory";
    if(S_ISCHR(buf->st_mode))
      return "charater";
    if(S_ISBLK(buf->st_mode))
      return "block";
    if(S_ISFIFO(buf->st_mode))
      return "fifo";
    return "unknown";
  }

• access 시스템 호출

  • 특정 파일에 대한 읽기/쓰기/실행이 가능한지 확인하는 system call

  • 사용법

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

    • amode : R_OK , W_OK, X_OK, 또는 F_OK(파일이 존재하는지) F_OK | X_OK 파일 존재하고, 실행 가능한지 둘 다 참이면 0, 하나라도 아니면 -1
    • return 값 : 0 or -1
    • euid가 아니라 uid에 근거하여 process가 file에 접근 가능한지를 표현

• chmod 시스템 호출

  • 특정 파일의 access permission을 변경하는 system call

  • 사용법

    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    int chmod(const char *pathname, mode_t mode);
    int fchmod(int fd, mode_t mode);

  • 소유자만 사용 가능함

• link 시스템 호출

  • 기존 파일에 새로운 이름을 부여하는 system call

  • 사용법

    #include <unistd.h>
    int link(const char *orginal_path, const char *new_path);

  • return 값 : 0 or new_path가 이미 존재하는 이름이면 -1반환

  • 한 파일에 하나 이상의 이름. 파일에 두 개 이상의 이름을 붙일 수 있음

    • link("a.c", "b.c") 원래는 a.c 라는 이름표가 파일을 가리키고 있는데, b.c라는 이름표로 하나 더 가리키는 것임
    • (시험볼 때 그림그리라고 하면 둘 다 가리키고 있는 모습을 그려야함. a.c를 원래 이름이라고 해서 포인터로 가리키고 있는 것을 안 그리면 안 됨)
    • 파일에 원래 이름이란 것이 딱 없어서 a.c, b.c 둘 다 가리키고 있는 것임

  • link count : link의 수

  • unlink unlink("a.out")

    • link를 제거 하는 것. link_count— —;
    • 파일은 삭제가 되는 것이 아니라 unlink() 함수 기능으로 파일을 가리키고 있는 이름표 포인터를 제거하는(unlink) 것임
    • 이름표 포인터 link를 모두 제거하면 파일을 가리키고 있는 포인터가 없어서 파일에 접근을 못하는 것임

  • link_count가 0이 되면 free block으로 실제로 파일이 제거된다고 함

  • 예제

    $ vi test1
    //aaaaa
    //bbbbb
    //ccccc
    //ddddd
    //eeeee
    

    #include<stdio.h>
    #include<sys/types.h>
    #include<sys/stat.h>
    #include<fcntl.h>
    #include<unistd.h>
    
    int main() {
      link("test1", "test2");
      link("test1", "A/B/C/test3");
      return 0;
    }

  • test1에 대한 link test2, test3를 생성하면 이렇게 link수가 3으로 연결된 이름 세 개가 존재한다는 것을 알 수 있고 terminal앱 자체에서 파일 이름 색도 같게 표시해주고 셋 중에 하나의 파일을 변경해도 다 같이 바뀜(수정 시간이 같은 것을 보면 알 수 있음)

    [s13011022@bce LAB09-12]$ ls -l
    합계 48
    drwxr-xr-x. 3 s13011022 class 4096  9월 12 20:13 A
    -rwxr-xr-x. 1 s13011022 class 8632  9월 12 16:55 a.out
    -rw-r--r--. 1 s13011022 class    6  9월 12 16:55 data
    -rw-r--r--. 1 s13011022 class  306  9월 12 16:55 example.c
    -rw-r--r--. 1 s13011022 class  183  9월 12 20:18 link.c
    -rwxr-xr-x. 1 s13011022 class 8512  9월 12 20:18 link.out
    -rw-r--r--. 3 s13011022 class   19  9월 12 20:20 test1
    -rw-r--r--. 3 s13011022 class   19  9월 12 20:20 test2
    

  • 그래서 link는 파일 하나에 여러개의 이름표 포인터를 가지고 있다고 보면 됨

• symbolic link / 주의 link와 다름. 윈도우에서 바로가기라고 생각하면 편하지만 두 개는 다름

  • link의 제한점

  • 디렉토리에 대한 link생성 불가

  • 다른 파일 시스템에 있는 파일에 대해서는 link생성 불가

  • 그래서 symbolic link 자체가 파일인, 그 안에 다른 file에 대한 경로 수록

  • 사용법

    #include <unistd.h>
    int symlink (const char *realname, const char *symname);

    • return 값 : 0 or symname이 이미 존재하면 -1 반환

  • 예제. link 예제 이어서

    $ vi test1
    //aaaaa
    //bbbbb
    //ccccc
    //ddddd
    //eeeee
    

    #include<stdio.h>
    #include<sys/types.h>
    #include<sys/stat.h>
    #include<fcntl.h>
    #include<unistd.h>
    
    int main() {
    	  symlink("test1", "test_sym");
    
    	  return 0;
    }

    [s13011022@bce LAB09-12]$ ls -l
    합계 48
    drwxr-xr-x. 3 s13011022 class 4096  9월 12 20:13 A
    -rwxr-xr-x. 1 s13011022 class 8632  9월 12 16:55 a.out
    -rw-r--r--. 1 s13011022 class    6  9월 12 16:55 data
    -rw-r--r--. 1 s13011022 class  306  9월 12 16:55 example.c
    -rw-r--r--. 1 s13011022 class  215  9월 12 20:41 link.c
    -rwxr-xr-x. 1 s13011022 class 8568  9월 12 20:41 link.out
    -rw-r--r--. 3 s13011022 class   31  9월 12 20:40 test1
    -rw-r--r--. 3 s13011022 class   31  9월 12 20:40 test2
    lrwxrwxrwx. 1 s13011022 class    5  9월 12 20:42 test_sym -> test1
    

• 이런 상태에서 test1, 2, 3는 link로 같은 파일을 가리키고 있으니 test1, 2, 3 중 하나를 변경하면 다 같이 변경이 된다.

  $ vi test_sym
  //aaaaa
  

• 근데 test_sym 파일을 vi로 변경을 해서 aaaaa만 남겨두고 나머지를 다 지운다

• 그리고 ls -l 명령으로 확인해보면 수정 시간이 test1, 2 , 3만 바뀌고 test_sym 파일 자체는 수정 시간이 변동이 안 돼있다

  • test_sym 파일은 사실상 test1이라는 파일을 가리키고만 있고 내용은 가지고 있지 않는 것이다
  • test_sym이라는 파일을 따로 만들어놓은 것이고, test1이라는 이름표 포인터를 갖고 있는 것임

6주차 첫 프로젝트 진행할 예정. 2시간 안에 해결하기. 프로젝트 시 노트북 사용 안 됨

• readlink

• symbolic file안에 있는 내용을 보여줌

• 사용법

  #include <unistd.h>
  int readlink (const char *sympath, char *buffer, size_t buffsize);

  char ch[100] = {0};
  readlink("test", ch, 99);
  printf("%s\n", ch);

  • return : 성공하면 0 / 이름이 공간보다 크면 안 된다고 알려줌 -1 반환

• lstat

  • stat(test, ~) : test 정보말고 test가 가리키고 있는 A/B/C/test에 대한 정보를 준다. Symbolic link의 파일에 대한 정보를 얻지 못함

  • lstat(test, ~) : symbolic link 자체 파일 정보를 받기 위해 사용

  • 사용법

    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    int lstat (const char *linkname, struct stat *buf);

• directory 생성

  • Directory file에 .와 ..를 넣어서 생성

  • 사용법

    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);

    mkdir("A", 0733);

  • directory에서의 permission은 조금 다름

    • 읽기 4 : directory 내의 directory와 파일들을 볼 수 있다는 의미
    • 쓰기 2 : directory와 file을 만들 수 있다
    • 실행 1 : directory 안으로 들어갈 수 있다. 1이 없게 되면 들어가지 못하기 때문에 나머지 permission들이 의미가 없어지니까, 다른 permission을 허용하는 경우 같이 써줌

• directory 제거

  • directory가 비어있는 경우 제거 가능

  • 사용법

    #include <unistd.h>
    int rmdir(const char *pathname);

• Rename

  • 사용법

    #include <stdio.h>
    int rename(const char *oldpathname, const char *newpathname);

  • newpathname이 존재해도 -1을 반환하지 않음 기존 file을 제거하고 새 이름 부여하기 때문

  • file은 그렇지만, directory의 경우에는 하위에 directory와 file이 존재하는 경우에는 지워지지 않음

• getcwd

  • current working directory

  • 사용법

    #include <unistd.h>
    char *getcwd(char *name, size_t size);

    ch[100] = {0};
    getcwd(ch, 99);
    printf("%s", ch);

  • return

    • Current working directory의 경로 이름 반환

  • size는 실제 길이 보다 +1이 커야 한다

  • 마지막 NULL 문자 고려

  • 성공 시 directory의 경로 이름이 name에 copy

    • 실패 시 null pointer return;

• chdir

  • change directory

  • 사용법

    #include <unistd.h>
    int chdir(const char *path);

    fd1 = open(“/usr/ben/abc”, O_RDONLY);
    fd2 = open(“/usr/ben/xyz”, O_RDWR);
    
    ==> 이걸 아래와 같이 변경 가능
    
    chdir(“/usr/ben”);
    fd1 = open(“abc”, O_RDONLY);
    fd2 = open(“xyz”, O_RDWR);

    ch[100] = {0};
    
    mkdir("T1", 0700);
    chdir("T1");
    
    mkdir("T2", 0700);
    chdir("T2");
    
    mkdir("T3", 0700);
    chdir("T3");
    
    getcwd(ch, 99);
    printf("%s", ch);

    [s13011022@bce LAB09-17]$ ./example.out
    /home/account/class/tspark/s13011022/LAB09-17/T1/T2/T3
    [s13011022@bce LAB09-17]$ 
    

    • 이렇게 결과가 출력이 되는데, 프로그램이 종료하면 원래 위치로 복귀하는 것을 볼 수 있다
    • LAB09-17에 있는 프로세스와 T3에 있는 프로세스가 다른 것임
    • 쉘 프로세스에서 명령 하나하나가 실행될 때마다 child 프로세스를 만들어서 명령을 수행하기 때문에 쉘 프로세스와 child 프로세스가 다르게 실행되고 다른 역할을 함
    • child는 T3 위치에 가있지만, 쉘 프로세스는 원 위치에 그대로 있음

• Directory 열기 및 닫기

  • Directory 열기 사용법

    #include <sys/types.h>
    #include <dirent.h>
    DIR *opendir(const char *dirname);

  • DIR형의 data structure에 대한 pointer를 return. 실패 시 null pointer return

• Directory는 사실 파일이고, 내부에 목록 리스트로 데이터를 가지고 있음

  • 그래서 파일이 가지고 있는 entry 정보를

  • 운영체제가 entry 일부만 가져와서 가지고 있으면

  • P1은 포인터를 가지고 entry 값을 참조한다 ==> 약간 이해가 안 가지만 계속 찾아보다가 질문

  • Directory 닫기 사용법

    #include <dirent.h>
    int closedir(DIR *dirptr);

• Directory 읽기

  • 사용법

    #include <sys/types.h>
    #include <dirent.h>
    struct dirent *readdir(DIR *dirptr);

  • return 값 : dirptr이 가리키는 DIR 구조내의 한 항

  • struct dirent

    • ino_t d_ino

    • char d_name[]

      struct dirent {
        ino_t d_ino;				//inode number
        off_t d_off;				//offset to the next dirent
        unsigned short d_reclen;	//length of this record
        unsigned char d_type;		//type of file. not supported by all file system types
        char d_name[256];			//filename
      }

  • pointer dirptr은 read 후 다음 항을 가리킨다.

  • directory의 끝에 도달하면 null pointer를 return

  • 현재 디렉토리 파일과 dir정보 출력 실습 예제

    int main() {
      DIR *dp;
      struct dirent *d;
      dp = opendir(".");
      d = readdir(dp);
      while(d != NULL) {
        printf("%ld : %s \n", d->d_ino, d->d_name);
        d = readdir(dp);
      }
      return 0;
    }

• Directory 파일 읽어오는 과정

  하드디스크	OS	P1
  파일이 원래 있는 곳	여기에서 파일 한 덩어리를 가져와서 OS에 저장	dp = opendir(".");
  	파일 정보는 운영체제가 가지고 있음	dp 포인터를 가져와서 파일에 접근한다
  	entry 구조체 형태 : id, name	d = readdir(dp);
  		d 포인터 주소만 가져와서 entry에 접근

• Directory file pointer 이동

  • 사용법

    #include <sys/types.h>
    #include <dirent.h>
    void rewinddir(DIR *dirptr);

  • Directory를 왔다갔다가 이동을 하고 싶은데, directory 파일은 lseek명령 사용하는데 적절하지 않음

    • d->d_ino의 값은 일정한 크기이지만,
    • d->d_name은 이름이 길고 짧고 불규칙해서 entry하나하나가 일정하지않음

• 그래서 entry 하나의 크기를 직접 읽어오기 전까지는 알 수 없음

  • 그래서 rewinddir 시스템 콜 사용