[Pint OS] System Calls (6)

x86-64 기반 Pint OS 프로젝트 2의 System Calls를 구현하기 위해 공부한 개념을 정리한다.

파일 시스템 콜

파일 조작을 위한 인터페이스를 제공한다. Pint OS - Project 2(System Calls)에서 구현해야 할 파일 관련 시스템 콜은 다음과 같다.

read

정의

int filesize (int fd, void *buffer, unsigned size);

열린 파일 'fd'에서 'size' 만큼의 바이트를 읽고 'buffer'에 저장한다. 실제로 읽은 바이트 크기를 반환하고, 실패했다면 -1을 반환한다. fd가 표준 입력(0)일 때는 input_getc() 함수를 사용해서 키보드 입력을 받는다.

락

• include/userprog/syscall.h

  struct lock filesys_lock;

• userprog/syscall.c

  void
  syscall_init (void) {
    ...
    lock_init (&filesys_lock);
  }

• 파일 작업을 처리하기 위한 전역변수 락(filesys_lock)을 생성한다.

read ()

int
read (int fd, void *buffer, unsigned size) {
    check_address (buffer);
    lock_acquire (&filesys_lock);

    char *ptr = (char *)buffer;
    int bytes_read = 0;

    if (fd == STDIN_FILENO) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            *ptr++ = input_getc ();
            bytes_read++;
        }
        lock_release (&filesys_lock);
    }
    else {
        if (fd < 2) {
            lock_release (&filesys_lock);
            return -1;
        }

        struct file *file = process_get_file (fd);
        if (file == NULL) {
            lock_release (&filesys_lock);
            return -1;
        }

        bytes_read = file_read (file, buffer, size);
        lock_release (&filesys_lock);
    }

    return bytes_read;
}

• 인자로 받은 buffer의 유효성을 체크한다.
• filesys_lock을 잠근다.
• fd가 표준 입력이라면, input_getc 함수로 키보드 입력을 받는다.
• 아니라면 현재 프로세스에서 fd에 해당하는 file 구조체를 가져와서 file 라이브러리의 file_read 함수를 사용해서 바이트를 읽는다.
• filesys_lock을 풀어준다.

process_get_file ()

struct file *
process_get_file (int fd) {
    struct thread *curr = thread_current ();
    struct file **fdt = curr->fdt;

    if (fd < 2 || fd >= FDT_COUNT_LIMIT)
        return NULL;
    return fdt[fd];
}

• 현재 프로세스의 파일 스크립터 세트에서 fd에 해당하는 file 구조체를 가져온다.

write

정의

int write (int fd, const void *buffer, unsigned size);

buffer의 size 만큼의 바이트 데이터를 fd에 write한다. fd가 STDOUT_FILENO(표준 출력)인 경우, putbuf() 함수를 사용해서 콘솔에 출력한다. 그 외의 경우에는 process_get_file(fd) 함수를 호출해서 fd에 해당하는 file을 호출해서 file에서 데이터를 읽는다. 파일에 접근할 때는 filesys_lock을 잠가준다.

write ()

int
write (int fd, const void *buffer, unsigned size) {
    check_address (buffer);
    int bytes_write = 0;
    if (fd == STDOUT_FILENO) {
        putbuf (buffer, size);
        bytes_write = size;
    }
    else {
        if (fd < 2)
            return -1;

        struct file *file = process_get_file (fd);
        if (file == NULL)
            return -1;

        lock_acquire (&filesys_lock);
        bytes_write = file_write (file, buffer, size);
        lock_release (&filesys_lock);
    }
    return bytes_write;
}

• 인자로 받은 buffer의 유효성을 체크한다.
• fd가 STUOUT_FILENO인 경우, 콘솔에 출력한다.
• 그 외의 경우, file_write()를 호출해서 파일에 작성한다.
  • 이 때, filesys_lock을 잠가주어야 한다.

seek

정의

void seek (int fd, unsigned position);

fd에서 다음에 읽거나 쓸 바이트의 위치(position)를 지정한다. file 라이브러리에 구현된 함수를 사용하면 간단하다.

seek ()

void
seek (int fd, unsigned position) {
    struct file *file = process_get_file (fd);
    if (file == NULL)
        return;
    file_seek (file, position);
}

tell

정의

unsigned tell (int fd);

fd에서 다음에 읽거나 쓸 바이트의 위치를 반환한다. file 라이브러리에 구현된 함수를 사용하면 간단하다.

tell ()

unsigned
tell (int fd) {
    struct file *file = process_get_file (fd);
    if (file == NULL)
        return;
    return file_tell (file);
}

close

정의

void close (int fd);

fd를 닫는다. 프로세스를 끄거나 강제 종료할 때 close를 호출함으로써 fd를 명시적으로 닫아주어야 한다.

close ()

void
close (int fd) {
    if (fd < 2)
        return;
    struct file *file = process_get_file (fd);
    if (file == NULL)
        return;
    file_close (file);
    process_close_file (fd);

• fd가 0(표준 출력)과 1(표준 입력)인 경우, 닫아선 안 된다.
• fd에 해당하는 file 구조체를 가져온다.
• file 라이브러리의 file_close() 함수를 사용해서 닫는다.
• process_close_file() 함수를 호출해서 현재 스레드의 file descriptor set에서 제거한다.

process_close_file ()

void
process_close_file (int fd) {
    struct thread *curr = thread_current ();
    struct file **fdt = curr->fdt;

    if (fd < 2 || fd >= FDT_COUNT_LIMIT)
        return NULL;
    fdt[fd] = NULL;
}

• 현재 스레드의 file descriptor set에서 fd에 할당된 값을 제거한다(NULL).