임베디드기사 필기 11 — 임베디드 플랫폼 ③ 시스템·네트워크 프로그래밍

임베디드기사 필기 11 — 임베드디 플랫폼 ③ 시스템·네트워크 프로그래밍

3과목 [3-3] 시스템 및 네트워크 프로그래밍 파트입니다.
TCP 소켓 시퀀스, pthread_detach 의미, epoll 특징은 매 회차 최빈출이에요.

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프로세스 및 파일 처리

fork() vs exec()

fork()
  → 현재 프로세스를 복제, 자식 프로세스 생성
  → 부모: 자식 PID 반환 / 자식: 0 반환
  → COW 최적화 (쓰기 시점에 복사)

exec()
  → 현재 프로세스를 새 프로그램으로 교체
  → 성공 시 원래 코드로 돌아오지 않음
  → 셸: fork() 후 자식에서 exec() 패턴 사용

 

파일 핸들링

저수준: open()/read()/write()/close()
  → 시스템 콜 직접 호출, 파일 디스크립터(정수)

고수준: fopen()/fread()/fwrite()/fclose()
  → C 표준 라이브러리, FILE* 포인터
  → 자동 버퍼링 처리

 

기출 문제

Q. 프로세스를 복제하는 기능의 함수는?

A. fork()

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프로세스 메모리 구조 ⭐⭐

텍스트(Text)  — 실행 코드
데이터(Data)  — 전역변수·정적변수
힙(Heap)      — 동적 할당 (malloc/calloc/realloc)
스택(Stack)   — 리턴 주소, 로컬 변수

⚠️ "리턴 주소/로컬 변수가 있는 영역 = 힙" → 오답! (스택)
⚠️ "동적 할당 공간 = 스택" → 오답! (힙)

mlock() = 메모리를 물리 메모리에 고정 (스왑 방지)
⚠️ "mlock = 읽기 전용으로 만든다" → 오답!

 

기출 문제

Q. 프로세스의 힙 영역에 대한 설명으로 옳은 것은?

A. 메모리 할당 함수를 이용해 동적으로 생성된 저장공간이 존재하는 영역

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IPC (프로세스 간 통신)

mmap() ⭐

파일/메모리를 가상 주소 공간에 직접 매핑
공유 메모리 IPC에도 활용

"파일이나 메모리를 가상 프로세스 공간에 대응,
 공유메모리 통신 프로그램 작성에 이용" → mmap()

 

공유 메모리 ⭐⭐

shmget() — 공유 메모리 생성 + IPC ID 반환 ← 먼저!
shmat()  — 공유 메모리 부착 (주소 공간에 연결)
shmdt()  — 공유 메모리 분리

순서: shmget() → shmat() → 사용 → shmdt()

⚠️ "shmat으로 공유 메모리가 생성" → 오답! (생성은 shmget)

 

메시지 큐

msgsnd()      — 메시지 전송
msgrcv()      — 메시지 수신
IPC_NOWAIT    — 큐 가득 찬 경우 즉시 에러 반환 (논블로킹)

 

PIPE vs FIFO

PIPE  — 단방향, 부모-자식 관련 프로세스만 사용 가능
FIFO  — 명명 파이프, 관련 없는 프로세스도 사용 가능

 

기출 문제

Q. XSI 공유 메모리를 생성하며 새로 만들어진 IPC ID를 반환할 때 사용하는 함수는?

A. shmget()

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I/O 멀티플렉싱 ⭐⭐

select()
  → 여러 파일 디스크립터 동시 감시
  → 범용 함수 (소켓 전용이 아님!)
  → 타임아웃 설정 가능
  ⚠️ "소켓 전용 함수" → 오답!

poll()
  → select() 개선, 감시 개수 제한 없음

epoll() ⭐⭐
  → 리눅스 커널 2.6부터 지원
  → stateful (상태 저장, 매번 재검사 불필요)
  → 레벨 트리거 + 엣지 트리거 모두 지원
  → 리눅스 전용 비표준 함수
  ⚠️ "최대 2048개 소켓만 감시" → 오답! (개수 제한 없음)

 

기출 문제

Q. 리눅스 커널 2.6부터 지원되는 고성능 I/O 멀티플렉싱 함수는?

A. epoll()

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스레드 (pthread API) ⭐⭐⭐

주요 함수

pthread_create()  — 스레드 생성
pthread_join()    — 지정 스레드 종료 대기 + 자원 회수 (병합)
pthread_detach()  — 스레드 분리 (자동 자원 회수)
pthread_cancel()  — 스레드 취소

⚠️ "pthread_detach = 스레드를 종료한다" → 오답! (분리)
⚠️ "pthread_detach = 스레드를 감시한다" → 오답! (분리)

 

조건 변수 (Condition Variable) ⭐

pthread_cond_wait() 사용 조건:
  → 반드시 뮤텍스를 잠근 상태로 호출!
  → 내부에서 대기 중에만 자동 unlock
  → 깨어날 때 다시 자동 lock

⚠️ "대기 시 뮤텍스 해제 상태여야 한다" → 오답!

 

배리어 (Barrier)

pthread_barrier_t — 여러 스레드가 특정 지점에서 서로 대기

⚠️ "pthread에서 배리어를 제공하지 않는다" → 오답! (제공함)

 

뮤텍스 데드락 방지 ⭐

pthread_mutex_trylock()   — 실패 시 즉시 반환 (논블로킹)
pthread_mutex_timedlock() — 시간 제한 후 포기
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK  — 이중 잠금 시 에러 반환

⚠️ "pthread_mutex_lock()으로 데드락 방지" → 오답!
   (오히려 데드락 원인)

 

기출 문제

Q. pthread API에서 스레드를 분리시키는 함수는?

A. pthread_detach() — 종료·감시가 아닌 분리!

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컴퓨터 네트워크

OSI 7계층 ⭐

OSI 3계층(네트워크) 대표 프로토콜 = IP
⚠️ FTP/TELNET = 7계층(응용계층)

ARP — IP 주소 → MAC 주소 변환

 

TCP vs UDP 특징 ⭐⭐

TCP: 연결지향, 신뢰성 보장, 순서 보장
UDP: 비연결형, 신뢰성 없음, 빠름

⚠️ "UDP = 신뢰할 수 있는 전송 보장" → 오답! (TCP 특징)
⚠️ "UDP 헤더에 플래그 비트 존재" → 오답! (TCP만 있음)

TCP_NODELAY — 네이글 알고리즘 해제
  setsockopt(fd, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, ...)

 

IPv4 헤더 필드

Version, IHL, Type of Service, Total Length
Identification, Flags, Fragment Offset
TTL, Protocol, Header Checksum
Source/Destination IP Address

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TCP 소켓 시퀀스 ⭐⭐⭐ (최빈출!)

[서버]
socket() → bind() → listen() → accept() → read()/write() → close()

[클라이언트]
socket() → connect() → read()/write() → close()

소켓 주소 구조체 항목:
  주소 체계(AF_INET), IP 주소, 포트 번호
  ⚠️ "ICP 포트 번호" → 존재하지 않는 용어!

 

기출 문제

Q. TCP 소켓의 서버 측 함수 호출 순서는?

A. socket() → bind() → listen() → accept()

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💡 실무에서는?

보안 SI에서 IPS/WAF 같은 패킷 분석 장비가 수만 개 연결을 동시에 처리할 때 epoll이 핵심이에요. TCP_NODELAY는 실시간 패킷 분석 도구에서 지연 최소화를 위해 필수 설정이고, pthread로 스레드 풀을 만들어 처리량을 높이는 구조가 보안 솔루션의 일반적인 아키텍처예요.

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핵심 정리

✅ fork()=복제 / exec()=교체 (돌아오지 않음)
✅ 힙=동적할당 / 스택=로컬변수·리턴주소
✅ shmget=생성 → shmat=부착 → shmdt=분리
✅ PIPE=부모자식만 / FIFO=관련없는프로세스도OK
✅ select()=범용(소켓전용아님!)
✅ epoll=2.6부터, 개수제한없음, 리눅스전용
✅ pthread_detach=분리 (종료/감시 아님!)
✅ 조건변수=뮤텍스 잠금 상태로 호출
✅ 배리어=pthread에서 제공함
✅ mutex_lock=데드락 방지 아님!
✅ OSI 3계층=IP / ARP=IP→MAC
✅ UDP=신뢰성없음, 플래그비트없음
✅ TCP서버: socket→bind→listen→accept
✅ "ICP포트번호"=존재하지않음!

 

다음 편에서는 데이터구조 — 스택·트리순회·정렬로 이어갑니다!