Unix System Programming 8

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제8장. 단말기

 

8.1. 서론

 프로그램과 사용자가 단말기를  통해 교신할 때는 언제나 보기보다 훨씬  많은

일들이 벌어진다. 예를 들어  프로그램이 단말기 장치에 문자열을 쓸 때  이 문

자열은 단말기 장치  구동기라는 커널의 한부분에 의해 우선 처리된다.  시스템

이 유지하는 상태 플래그가 갖는 값에 따라서, 문자열은  축약된 형태로 전달되

기도 하고 구동기에 의해 변형되기도 한다.

 

 - 프로그램

     이는 출력 문자열을 생성하고 입력 문자열을 해석한다.

 - 단말기 장치 구동기

     이는 kernel  의 일부, 즉  소프트웨어의 일종이다. 구동기의  주요부분은

컴퓨터가 단말기와 통신하도록  해 주는 특정 하드웨어와 상호작용을 한다.  단

말기 장치 구동기의  주요 기능은 프로그램과 단말기 장치 사이에  자료를 전달

하는 것이다.

 - 키보드와 화면

     이들 두 노드는 단말기 자체를 나타내며 단말기가 두가지  측면을 갖고 있

음을 강조한다.  단말기의 키보드는 입력  장치에 해당하고 화면은  출력장치로

작동한다.

 

 두가지 주의할 점이  있다. 첫째, 우리는 UNIX에서 사용되는 단말기의  대부분

인 비동기식 단말기 만을 다룬다. 둘째, UNIX 나 그  변중에서의 단말기 조작은

서로 일치하지 않는 것으로 악명이 높다.

 

8.2. UNIX 단말기

 제 4 장에서 언급했듯이 단말기는 특수화일로 인식된다.  (그리고 단말기의 특

성상 문자 장치 로서 취급된다). 단말기 이름으로는 다음의 것  들이 많이 쓰인

다.

 

  /dev/console

  /dev/tty01

  /dev/tty02

  /dev/tty03

 

 tty 는 단말기를 지칭하는 UNIX 용어이다.

 

8.2.1. 제어 단말기

 프로세스의 표준 화일  기술어를 통하여 접근할 수 있는 단말기를  프로세스와

프로세스 그룹의 제어  단말기라 한다. 프로세스가 자신의 화일 기술어  상태와

무관 하게 제어  단말기에 접근하려면 /dev/tty 란 화일이름을 사용하면  된다.

이는 항상 프로세스 의 현재 제어 단말기를 가리킨다.

 

8.2.2. 자료전송

 단말기 장치 구동기는  프로그램과 단말기 장치 사이에 문자를 전달하는  것이

주 임무이다.

 

8.2.3. 반향과 미리 쳐넣기

 가장 기초적인  편의 기능으로는 문자의  반향(echoing)을 꼽을수 있다.  이는

사용자가 키보드 에서 문자  'A' 를 칠때 화면에 'A' 가 나타나게 하는  기능이

다. 이는  프로그램이 화면에 출력 하는  도중에 사용자가 입력을 하는  경우에

출력 의 중간에 입력의  반향이 나타나는 상황을 초래 한다. 다른  시스템의 경

우에는 프로그램이 입력 을 읽을 준비를 갖출 때까지 반향이 억제된다.

 

8.2.4. 규준모드, 라이편집, 특수문자.

 UNIX 구동기는 단순하고 라인 중심이며 대화식인 용도에 특별히  맞춘 작동 모

드를 제공한다. 이는 규준 모드(canonical mode)라 하며 쉘이나  ed 편집기, 그

리고 기타  유사한 프로그램에서 많이  사용된다. 규준모드에서 사용되는  편집

키 중 가장 친숙한  것은 erase 문자이다. 이를 누르면 해당 라인의 앞서의  문

자가 지워진다.

 

  $whp<erase>o

 

 쉘 수준에서 이를 정하는 방법은 stty 를 사용하는 것이다.

 

  $stty erase "^h"

 

 는 erase 문자로서  CTRL-H 를 지정한다. 이는  backspase 의 또 다른  이름이

다. 이때 CTRL-H 문자를  직접 입력하지 않아도 문자열 '^h' 를  사용하면 된다

는 사실에  주목하라. erase, kill, 또는  eof 문자의 특수 의미를  제거하려면

바로 앞에 역 슬래쉬 문자(\)를 사용한다. 이 경우에는 특수  문자에 결부된 기

능이 수행되지 않고 문자 자체가 프로그램으 로 전달된다.

 

  aa\<erase>b<erase>c

 

 은 단말기에서 입력을 얻는 프로그랩에게 aa\<erase>c 로 전달된다.

 

8.3. 프로그램의 관점

 지금부터는 단말기를 사용하는 프로그램의 관점에서 살펴보자.

 

8.3.1. open 시스템 호출

 open 은 보통의 디스크 화일과 매우 유사한 방법으로  단말기를 개방하는데 사

용된다.

 

  fd = open("/dev/tty0a", O_RDWR);

 

8.3.2. read 시스템 호출

 화일에 접근하는 기본 호출 중에서 단말기 특수 화일을  사용하는 경우에 가장

큰 영향을 받는 것이  read 시스템 호출이다. read 호출은 항상 newline 이  입

력되어야 끝난다.

 

  nread = read(0, buffer, 256);

 

8.3.3. write 시스템 호출

 이는 단말기와  함깨 사용되는 한 매우  간단하게 수행된다. 단지  제한접이란

해당 단말기의 출력 큐가  모두 차 있는 경우에 write 가 블럭되는 것  뿐이다.

프로그램의 수행이 재개되려면  큐에 남아있는 문자들이 일정수준 이하로  빠져

나가야 한다.

 

8.3.4. ttyname 과 isatty

 ttyname 은 개방된 단말기 화일 기술어의 해당 단말기 장치에  대한 이름을 돌

려준다. isatty 는 화일 기술어가 단말기 장치의 것이면 1 을, 아니면  0 을 돌

려준다.

 

  int filedes, bool;

  char *name, *ttyname();

  .

  .

  name = ttyname(filedes);

 

  bool = isatty(filedes);

 

 두기지 경우 모두 filedes 는 개방된 화일 기술어를 나타낸다.  filedes 가 단

말기를 나타내지 않으면 ttynam 은 NULL 을 돌려준다.

 

8.3.5. termio 구조를 사용하여 단말기 특성을 변경하는 법

 쉘에서는 단말기의 특성을  변경하기 위하여 stty 명령을 사용했다.  프로그램

에서는 ioctl 시스템 호출과 termino 구조를 사용하여 같은 일을 할 수 있다.

 

 - 생략

 

8.3.6. MIN 과 TIME 인수

 인수 MIN 과 TIME 은 플래그 ICANON 이 0 일때만 효력을  갖는다. 이들은 자료

의 입력, 즉 read  호출에 대한 프로그의 제어권을 정밀하게 조정한다.  MIN 은

단말기에 대한 read 호출이 끝나기 전에 단말기 구동기가 받아  들여야 하는 문

자의 최소 갯수를 나타낸다.  TIME 는 또 다른 제어권으로서 시간  종료의 기간

을 나타 낸다.

MIN 과 TIME 의 값에는 다음의 4 가지 경우가 있을 수 있다.

 1. MIN 과 TIME 모두 0 일때.

  이 때는 read 호출이 항상 즉시 끝난다. 해당 단말기의 입력 큐에 문자가 들

  어 있으면(입력은 아무때고 도착한다는 것을 상기하라), 프로그램 버퍼에 옮

  겨진다.

 2. MIN 은 0 보다 코고 TIME 은 0 과 같을때.

  이 경우에는 타이머가 아무 역할도 하지 않는다. read 호출이 끝마쳐 지려면

  읽혀지길 기다리는 문자가 MIN 만큼은 있어야 한다.

 3. MIN 은 0 이고 TIME 은 0 보다 클때.

  이 경우 MIN 은 아무일도 하지 못한다. 타이머는 read 가 호출되는 순간부터

  작동한다.

 4. MIN 과 TIME 모두 0 보다 큰 경우.

  이 경우가 가장 유용하고도 유연성이 있다. 타이머가 작동되는 순간은 이제

  는 read 가 호출된 순간이 아니라 첫번째 문자가 들어왔을 때이다. 시간이

  종료되면 그 순간까지 입력 큐 에 있는 문자들만이 프로그램에 전달된다.

 

8.3.7. ioctl 시스템 호출

 ioctl 은 문자형  특수 화일이 나타내는 외부장치를 제어하기 위한  다목적 호

출로서 인수의 유형이  매우 다양하다. 단말기에 대한 ioctl 호출은  크게 기본

호출과 추가호출의 두가지 유형으로 분리된다. 기본호출의 사용법은  다음과 같

다.

  #include <termio.h>

 

  struct termio targ;

  int ttyfd, cmd, retval;

  .

  .

  retval = ioctl(ttyfd, cmd, &targ);

 

 ttyfd 는 단말기에 대한  개방된 화일 기술어라야 한다. targ 는  termio 구조

의 변섭 단말기의 상태를  저장한다. 인수 cmd 는 ioctl 의  수행양식을 지정하

며 termio.h 에 정의된 바와 같이 다음과 같은 값을 가질 수 있다.

 

  TCGETA

   이는 icctl 이 단말기의 현재상태를 targ 에 복사하게 한다.

  TCSETA

   TCGETA 의 역으로서, targ 에 있는 값으로 단말기의 상태를 지정한다.

  TCSETAW

   이는 TCSETA 와 같은 기능을 하지만 새로운 값을 지정하기전에 현재의 출력

   큐가 비워질 때까지 기다린다.

  TCSETAF

   이는 TCSETA 의 또 다른 형태로서 출력 큐가 비워질 때까지 기다린 후에 입

   력 큐를 청소하고 난 다음에야 단말기의 상태를 targ 의 값으로 지정한다.

 

 이는 기본  호출과 추가 호출 경우에  모두 적용된다. 추가적인 ioctl  호출은

프로그래머에게 단말기 구동기가 관리하는 입출력 큐에 대한  어느 정도의 제어

권을 부여한다.

 

  #include <termio.h>

 

  int ttyfd, cmd, arg, retval;

  .

  .

  retval = ioctl(ttyfd, cmd, arg);

 

 여기서 ttyfd 와 cmd 의 의미는 앞에서의 경우 동일하다.  arg 는 정수형로 추

가적인 정보를 전달한다. 추가 ioctl 호출에서 사용할 수 있는  cmd 의 값은 다

음과 같다.

 

  TCFLSH

   arg 가 0 이면 입력 큐를 청소한다. 즉 입력 큐의 모든 문자를 무시한다.

   arg 가 1 이면 큐를 청소한다. arg 가 2 이면 입출력 큐를 모두 청소한다.

  TCXONC

   이것은 단말기 구동기에 대한 중단/재개를 제어한다. arg 가 0 면 출력이

   중단된다. 중단된 출력을 재개하려면 arg 값을 1 로 해서 ioctl 을 다시 호

   출해야 한다.

  TCBRK

   이것은 break 를 전송하는 데 사용된다. 이것은 1/4 초동안 0 비트들을 전

   송하는 것과 같다. 이 기능은 출력 큐가 빈 다음에만 사용되어야 한다.

 

8.3.8. 단절 시그널

 6 장에서 프로세스 그룹 리더가 제어 단말기를 갖고 있을  때 수행이 종료되면

해당 프로세스그룹의  구성원들에게 단절 시그널  SIGHUP 이 전달됨을  보았다.

여기에는 또 다른 용도가 있어서, 컴퓨터와 단말기 사이의  접속이 끊어져서 단

말기 라인의 반송파가 검출되지  않는 상황을 대변 할 수 있다.  이러한 상황은

단말기가 전화선이나  지역 네트워크를 사용하여 연결된  경우에 발생할 수  있

다. 이런 상황이  발생하면, 단말기 구동기는 해당 단말기를 제어  단말기로 하

는 모든 프로세스에게 SIGHUP 을 보낸다. (SIGINT와는 달리 SIGHUP  은 쉘을 정

상적으로 로그아웃되게 한다.) 보통의 경우 프로그래머는 SIGHUP  에 손대지 말

아야 한다. 이는 훌륭한 안전장치를 제공한다. 그러나  때에 따라서는 프로그램

이 이를 포착하여 마무리 작업을 수행해야 할 필요성이 있을 수 있다.

 

8.4. connect 의 예

 connect 는 통신 프로그램으로서 두가지 작동모드를 갖는다.  하나는 사용자가

두 개의 UNIX 컴퓨터를  연결하게 해준다. 다른 하나는 두 컴퓨터  간에 텍스트

화일을 전송하게 해준다. 우선 헤더화일 connect.h 를 살펴보자.  이 화일은 다

시 termio.h  와 같은 시스템 헤더  화일을 포함한다. 이외에도 다수의  상수가

정의 되어 있다. 이  중에서 STARTCOM 이란 문자열은 현지 컴퓨터에서  원격 컴

퓨터로의 자료전달을 초기화 하는데 사용된다.

 

 

 

  #include <stdio.h>

  #include <fcntl.h>

  #include <termio.h>

  #include <signal.h>

  #include <setjmp.h>

 

  #define ERROR   (-1)

  #define SUCCESS   0

  #define TRUE      1

  #define FALSE     0

 

  #define SENDFILE  1

  #define EXIT      2

  #define MAXTIME   30 

 

  #define STARTCOM\

   "mesg n; stty -opost; cat -> %s; stty

    opost; mesg y"

 

  #define CTRLD   004 

  #define CTRLP   020 

  #define CTRLY   031 

 

 connect 프로그램을 호출 하려면 다음과 같이 명령을 준다.

 

  $connect term-name speed

 

 예를 들어서

 

  $connect /dev/ttya 9600

 

 main 에서  호출하는 함수로는 표준시스템  호출 과 라이브러리루틴을  제외하

면, getspeed, ttyopen, cfatal, 그리고 connect 등이 있다.  함수 getspeed 는

명령어 라인 인수의 두  번째 것을 ioctl 에 적합한 형태로  변환한다. ttyopen

은  앞서  소개했듯이   단말기를  개방하는  함수이다(ttyopen  을   수정하여

connect.h 에 정의된 상수들을 이용하는 것도 고려해보라). 함수  cfatal 은 오

류메시지를 출력하고 프로그램의 수행을 중단시킨다. connect 는  main 이 호출

하는 마지막 함수이다.  여기서는 두개의 자식 프로세스를 생성하여 화일  전송

을 담당하 는 중추적  역할을 한다. 함수 connect 는 두개의 인수가 있는데  하

나는 ttyopen 이 개방한 화일기술어이고, 다른 하나 는 getspeed  가 변환해 준

전송속도이다. 임무 는  프로세스를 두개 생성하여 부모 프로세스는 원격  시스

템에서 오는  문자들을 전달하게 하고 자식  프로세스는 원격 시스템에서  오는

문자들 을 받아들이게 하는 것이다. 필요한 경우에는 원격  시스템으로 화일 전

송을 개시할 수도  있다. 여기서 명심할 사실이 있다. 하나는  자식 프로세스가

수행하는 from 함수는  절대는 끝나지 않는다는 것이다. 따라서 부모  프로세스

가 kill 함수를 호출해야 한다. 다른 하나는 함수 to  가 돌려주는 변수 status

는 사용자가 입력 하는  명령어에 해당한다는 것이다. SENDFILE 과 EXIT  가 정

의된 곳은 물론 connect.h 이다.

 

8.5. 과거

 UNIX 버전 7 과  같은 경우에는 termio 구조는 존재하지 않았다.  대신에 단말

기의 상태를 기술하기 위해서  보다 간다한 구조 sgttyb 를 사용했다.  이 구조

의 자료형을 사용했을때는  ioctl 의 기능이 좀 더 제한되었었다.  단말기의 특

성은 gtty 라는 시스템 호출에 의해 얻어지고 stty 에 의해 지정되었다.

 

8.6. 그리고 미래

 스트림이란 본질적으로는 프로세싱 모듈의 선형 구조로서 쉘의  파이프 라인과

유사하지만 모듈 사이의 자료전달이 양방향으로 모두 될 수  있는 점이 다르다.

스트림의 한쪽 끝은 사용자 프로세스에게 연결되어 있고  다른쪽 끝은 스트립을

위한 장치 구동기에  연결된다. 사용자 프로세스에게 가장 가까운 모듈은  스트

림에 대한 프로그래머의 인터페이스 역할을 한다. 사용자  프로세스가 write 를

호출하면 이는 스트림에  전달되는 메시지로 변환되고, read 를 호출되면  가장

가까운 모듈에서 자료를 읽어 들이게 된다. 일관성을 유지하기  위해서 제어 정

보도 모듈간의 메시지와 같은 형태로 전달된다. 스트림이 open  호출을 통해 개

방되면 두개의 말단  모듈이 자동적으로 연결된다. 이것이 스트림의 가장  기본

적인 형태이며 프로그래머에게  매우 원시적인 수준의 인터페이스를  제공한다.

추가적인 모듈이  스트림에 삽입되려면  확장된 형태의 ioctl  을 호출해야  한

다.(단말기가 최초에 매우 원시적 상태로 개방된다는 사실은  사용자 수준의 코

드를 약간 수정하게 만든다.)