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소켓은 파일처럼 다뤄진다 — 같은 번호표를 쓴다

장면

소켓을 만들면 돌려받는 것이 파일을 열 때와 같은 종류다. 왜 그렇게 만들었을까?

$ ls -l /proc/<pid>/fd
lrwx------ 1 tghan tghan 64 Sep 21 14:20 3 -> socket:[123456]
# <pid> 자리에는 들여다볼 프로그램의 번호를 넣는다 — 그 번호는 ps 로 찾는다
# 맨 앞 lrwx------ 는 이 칸이 무언가를 가리키는 바로가기라는 표시다
# 3 이 번호표의 3번 칸이고, 화살표 오른쪽이 그 칸에 걸린 것이다

아래 재생기의 ▶를 누르면 한 스텝씩 진행된다. 금색 테두리가 지금 이야기하는 곳이고, 캡션이 무슨 일이 일어났는지 말해 준다. 굵게 밑줄 친 말은 누르면 뜻이 나온다. 빨간 딱지는 그때 벌어지는 일의 이름이고, 캡션 바로 위 회색 글자는 지금 스텝이 속한 묶음의 이름이다.

카드 아래 회색 줄은 그 일이 실제로 적혀 있는 소스의 파일 이름 : 줄 번호와 함수 이름이다. 글 안에 (:669)처럼 줄 번호만 적힌 것은 바로 앞에 적은 파일의 그 줄이라는 뜻이다. 캡션 한가운데 박힌 긴 영어 이름과 괄호 속 파일 · 줄 번호도 같다 — 건너뛰고 한글만 읽어도 뜻이 통하게 써 두었다.

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▶ 를 누르면 socket() 한 줄이 커널 안에서 무엇을 만드는지 따라간다. 10번 항목에서 파일을 열면 fd 표에 번호가 하나 늘었다. 소켓도 똑같이 번호를 하나 받는데, 그게 우연이 아니라 커널이 일부러 같은 길로 보냈기 때문이라는 것이 이 장면의 요지다.

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소켓은 파일과 같은 번호표를 쓴다. read 와 write 가 파일에도 소켓에도 똑같이 통하는 이유가 그것이다.

어떻게 확인했나

소스 어디를 보고 적었는지와 무엇을 돌려서 쟀는지를 남긴 자리다. 처음 읽을 때는 건너뛰어도 된다.

• 소켓은 inode 부터 만들어 VFS 위에 얹힌다. 먼저 sock_alloc(net/socket.c:705)이 new_inode_pseudo 로 inode 를 만든다. 그 inode 의 i_mode 를 S_IFSOCK 으로 적는다(717). 그 다음 sock_alloc_file(net/socket.c:550)이 그 inode 로 alloc_file_pseudo 를 불러 struct file 을 붙인다(557).
• fd 를 받는 길이 파일과 같은 함수다. sock_map_fd(net/socket.c:578)가 먼저 get_unused_fd_flags(fs/file.c:619)로 빈 번호를 얻는다. 그 다음 fd_install(fs/file.c:679)로 그 번호 칸에 struct file 을 꽂는다. 파일을 열 때 쓰는 그 함수들이다.
• read·write 가 똑같이 통하는 이유는 함수표 한 칸이다. vfs_read(fs/read_write.c:554)가 573줄에서 file->f_op->read_iter 를 부른다. 소켓의 f_op 는 socket_file_ops(net/socket.c:157)다. 그 표의 .read_iter 칸에 든 것이 sock_read_iter(net/socket.c:1226)다.
• /proc/<pid>/fd 가 socket:[123456] 으로 보이는 것도 함수 하나 때문이다. sockfs_dname(net/socket.c:393)이 "socket:[%llu]" 에 inode 번호를 찍는다.
• python 으로 소켓을 하나 만드니 fd 가 3, 이어서 파일을 여니 fd 가 4 였다. /proc/<pid>/fd 에 3 -> socket:[12697426] 과 4 -> /tmp/f/new.txt 가 나란히 걸린다 — 같은 표다.

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