[TIL - 1주차] 파일 디스크립터(File Descriptor)

파일 디스크립터는 파일을 열 때 반환되는 고유한 값으로, 이 값을 통해

• OS는 파일의 위치나 상태, 열린 모드 등을 추적할 수 있으며,
• 사용자 프로그램은 파일을 읽고 쓰거나 네트워크 통신을 할 수 있습니다.

 

파일 디스크립터가 사용되는 경우

파일을 열 때: 사용자가 파일을 열 때, OS에 시스템 콜(open())을 보내어 파일을 여는데, 이 때 OS는 값(파일 디스크립터)을 반환합니다. 이 때 반환되는 값은 열린 파일을 식별할 수 있는 고유한 정수값입니다.

 

각각의 프로세스는 자신만의 파일 디스크립터 테이블을 가지고있으며, OS는 각 프로세스의 테이블을 통해 해당 프로세스의 테이블 안에있는 디스크립터들이 가리키는 파일 정보를 추적할 수 있게됩니다.

 

 

파일을 읽거나 쓸 때: 파일을 연 후에, 파일 디스크립터를 통해 파일을 읽거나 쓰는 작업도 할 수 있습니다. 이 과정 마찬가지로 시스템 콜(read(), write())을 통해 OS에게 파일 디스크립터값을 받은 후에 이루어지는 작업입니다. 이 때 반환되는 값은 read()의 경우 읽은 바이트 수, write()의 경우 해당 파일에 기록된 바이트 수이며, 기존 파일에 write()작업을 수행한 경우라면 추가적으로 쓰기 작업을 한 부분에 대한 바이트 수를 반환합니다.

 

 

파일을 닫을 때: 작업을 마치고 나면 다시 시스템 콜(close())을 통해 OS로부터 '파일을 닫는 파일 디스크립터 값'을 받아 파일을 닫습니다. 이 때 반환되는 값은 0(성공)입니다.

 

파일 디스크립터가 더 이상 필요하지 않을 경우, close()를 통해 파일 디스크립터를 해제하여 리소스를 효율적으로 관리합니다.

 

또한 open()이든, read()든, write()든, close()든, 시스템 콜이 실패할 경우에는 공통적으로 -1을 반환하며, 상황에 맞게 에러 메시지를 분석하고 어떤 에러인지 파악하여 적절하게 대처해야합니다.

 

 

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표준 파일 디스크립터(Standard File Descriptor)

표준 파일 디스크립터는 일반적인 파일 디스크립터와는 다릅니다. 표준 파일 디스크립터는 OS가 가장 기본적으로 제공하는 디스크립터이고, 일반적인 파일 디스크립터는 OS가 해당 파일을 고유하게 식별할 수 있도록 부여하는 식별자입니다.

 

표준 파일 디스크립터는 OS가 가장 기본적으로 제공하는 파일 디스크립터로, OS는 프로그램 시작 시 가장 먼저 세 개의 표준 파일 디스크립터를 할당합니다.

 

표준 입력(stdin): 프로그램이 사용자로부터 입력받을 때 사용하는 표준 입력 스트림으로, 이 때 표준 파일 디스크립터는 0입니다.

표준 출력(stdout): 프로그램의 출력을 표시하는 표준 출력 스트림으로, 이 때 표준 파일 디스크립터는 1입니다.

표준 에러(stderr): 프로그램의 에러 메시지를 표시하는 표준 에러 스트림으로, 이 때 표준 파일 디스크립터는 2입니다.

 

 

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비동기 작업에서의 파일 디스크립터

파일 디스크립터는 동기식 I/O, 비동기식 I/O 등 다양한 I/O모델에서 또한 중요합니다. 예를 들어 비동기식 I/O모델에서는 여러 파일 디스크립터를 동시에 관리합니다. 이를 통해 비동기식 파일 작업을 처리할 수 있습니다.

 

select(), poll(), epoll()과 같은 시스템 콜을 통해 여러 파일 디스크립터를 동시에 모니터링하고, I/O 작업이 가능한 파일 디스크립터에 대해서만 일괄적으로 작업을 수행함으로써 I/O작업을 효율적으로 처리할 수 있습니다.