왜 / dev / null이 파일입니까? 왜 그 기능이 간단한 프로그램으로 구현되지 않습니까?

Linux의 특수 파일 개념을 이해하려고합니다. 그러나 특수 파일 /dev을 C에있는 몇 줄로 구현할 수있을 때 어리석은 것처럼 보입니다.

또한 null로 리디렉션하는 대신 파이핑하는 것과 거의 같은 방식으로 사용할 수 있습니다 /dev/null. 파일로 사용하는 특별한 이유가 있습니까? 파일을 파일로 만들지 않으면 같은 파일에 너무 많은 프로그램에 액세스하는 등 다른 많은 문제가 발생합니까?

캐릭터 전용 장치를 사용함으로써 얻을 수있는 성능 이점 외에도 주요 이점은 모듈성 입니다. / dev / null은 셸 파이프 라인뿐만 아니라 파일이 필요한 거의 모든 컨텍스트에서 사용될 수 있습니다. 파일을 명령 행 매개 변수로 승인하는 프로그램을 고려하십시오.

# We don't care about log output.
$ frobify --log-file=/dev/null

# We are not interested in the compiled binary, just seeing if there are errors.
$ gcc foo.c -o /dev/null  || echo "foo.c does not compile!".

# Easy way to force an empty list of exceptions.
$ start_firewall --exception_list=/dev/null

프로그램을 소스 또는 싱크로 사용하는 것이 매우 번거로운 경우입니다. 쉘 파이프 라인의 경우에도 stdout과 stderr는 독립적으로 파일로 리디렉션 될 수 있습니다.

# Suppress errors, but print output.
$ grep foo * 2>/dev/null

공평하게, 그것은 그 자체 로 정규 파일 이 아닙니다 . 그것은 문자 특수 장치입니다 :

$ file /dev/null
/dev/null: character special (3/2)

파일이나 프로그램이 아닌 장치로 작동한다는 것은 입력 / 출력을 표준 입력 / 출력 / 오류를 포함한 모든 파일 디스크립터에 첨부 할 수 있으므로 입력 또는 출력을 리디렉션하는 작업이 더 간단하다는 것을 의미합니다.

유닉스 (그리고 결과적으로 리눅스)를 형성 한 비전 / 디자인과 많은 관련이있는 이유 와 그로 인한 장점을 의심합니다 .

의심 할 여지없이 여분의 프로세스를 시작하지 않으면 무시할 수없는 성능상의 이점이 있지만 더 많은 것으로 생각됩니다. Early Unix는 "모든 것이 파일입니다"라는 은유를 가지고 있습니다. 쉘 스크립팅 관점이 아니라 시스템 관점에서 볼 수 있습니다.

null명령 행 프로그램과 /dev/null장치 노드 가 있다고 가정 하십시오. 쉘 스크립팅의 관점에서 foo | null프로그램은 실제로 진정입니다 유용 하고 편리 하고, foo >/dev/null입력 작은 조금 오래 걸리고 이상하게 보일 수있다.

그러나 두 가지 연습이 있습니다.

1. null기존 유닉스 도구를 사용하여 /dev/null쉽게 프로그램 을 구현해 봅시다 : cat >/dev/null. 끝난.

2. 당신 /dev/null은 측면에서 구현할 수 있습니까 null?

입력을 버리는 C 코드가 사소한 것이므로 타스크에 가상 파일을 제공하는 것이 왜 유용한 지 아직 명확하지 않을 수 있습니다.

고려해보십시오 : 거의 모든 프로그래밍 언어 는 파일, 파일 디스크립터 및 파일 경로와 함께 작동 해야합니다. Unix의 "모든 것이 파일"패러다임의 일부이기 때문입니다.

stdout에 쓰는 프로그램 만 있으면 모든 쓰기를 삼키는 가상 파일이나 파이프를 모든 쓰기를 삼키는 프로그램으로 파이프를 재지 정하는 것은 문제가되지 않습니다.

이제 데이터를 읽거나 쓰는 데 파일 경로를 사용하는 프로그램 (대부분의 프로그램)이 있고 해당 프로그램에 "공백 입력"또는 "이 출력 폐기"기능을 추가하려는 /dev/null경우 무료로 제공됩니다.

그것의 우아함은 모든 관련 프로그램의 코드 복잡성을 줄이는 것입니다-시스템이 실제 "파일 이름"을 가진 "파일"로 제공 할 수있는 일반적인 일반적인 사용 사례마다 코드가 사용자 정의 명령을 추가하지 않아도됩니다 처리 할 라인 옵션 및 사용자 정의 코드 경로.

좋은 소프트웨어 엔지니어링은 종종 생각하기 쉬워 지지만 유연하게 유지 되는 방식으로 문제의 일부 요소를 추상화하기위한 좋은 또는 "자연적인"은유를 찾는 데 의존 하기 때문에 기본적으로 동일한 수준의 상위 수준 문제를 해결할 필요가 없습니다. 동일한 하위 수준의 문제에 대한 솔루션을 지속적으로 다시 구현하는 데 시간과 정신 에너지를 소비합니다.

자원에 액세스하기위한 하나의 은유 것 같다 "모든 파일입니다"당신은 호출 open객체에 대한 참조 (파일 기술자)를 받고하는 계층 구조로 네임 스페이스에 지정된 경로로, 당신은 할 수 read및 write파일 설명에 등. stdin / stdout / stderr은 방금 미리 열린 파일 설명자입니다. 파이프는 파일과 파일 설명 자일 뿐이며 파일 리디렉션을 사용하면 이러한 모든 부분을 서로 붙일 수 있습니다.

유닉스는 이러한 추상화가 얼마나 잘 작동했는지에 따라 부분적으로 성공했으며 /dev/null그 전체의 일부로 가장 잘 이해됩니다.

추신 : "모든 것이 파일입니다"라는 유닉스 버전 /dev/null과 그 뒤에 나오는 많은 시스템에서 구현 된 은유의보다 유연하고 강력한 일반화를 향한 첫 단계 와 같은 것들을 살펴볼 가치가 있습니다.

예를 들어, 유닉스에서 특별한 파일과 같은 객체 /dev/null는 커널 자체에서 구현되어야했지만, 그 이후로 프로그램을위한 방법을 제공하는 여러 시스템이 만들어진 파일 / 폴더 형태로 기능을 노출하는 것이 유용하다는 것이 밝혀졌습니다 하기 위해서.

첫 번째는 Unix를 만든 동일한 사람들이 만든 Plan 9 운영 체제였습니다. 나중에 GNU Hurd는 "번역자"와 비슷한 일을했습니다. 한편 리눅스는 결국 FUSE (다른 주류 시스템에도 확산 됨)를 얻었습니다.

내가 생각하는 /dev/nullA는 문자 장치 (즉, 일반 파일처럼 동작) 대신에 대한 programm에 성능 이유는 .

프로그램 인 경우 프로그램을로드, 시작, 스케줄링, 실행 한 후 프로그램을 중지 및 언로드해야합니다. 설명하는 간단한 C 프로그램은 많은 리소스를 소비하지는 않지만 프로세스 관리 작업이 대규모로 비용이 많이 들기 때문에 많은 수의 (예 : 수백만) 리디렉션 / 배관 작업을 고려할 때 큰 차이가 있다고 생각합니다. 여기에는 컨텍스트 전환이 포함됩니다.

또 다른 가정 : 프로그램에 파이핑하려면 수신 프로그램 이 메모리를 할당 해야합니다 ( 메모리 는 나중에 직접 폐기하더라도). 따라서 공구에 파이프를 연결하면 송신 프로그램과 수신 프로그램에서 두 번의 메모리 소비가 발생합니다.

"모든 것이 파일"인 것 외에도 대부분의 다른 답변이 기반으로하는 모든 곳에서 사용의 용이성 외에도 @ user5626466이 언급 한 것처럼 성능 문제가 있습니다.

실제로 보여주기 위해 다음과 같은 간단한 프로그램을 만듭니다 nullread.c.

#include <unistd.h>
char buf[1024*1024];
int main() {
        while (read(0, buf, sizeof(buf)) > 0);
}

와 그것을 컴파일 gcc -O2 -Wall -W nullread.c -o nullread

(참고 : 파이프에서는 lseek (2)를 사용할 수 없으므로 파이프를 비우는 방법은 파이프가 비워 질 때까지 파이프를 읽는 것입니다.)

% time dd if=/dev/zero bs=1M count=5000 |  ./nullread
5242880000 bytes (5,2 GB, 4,9 GiB) copied, 9,33127 s, 562 MB/s
dd if=/dev/zero bs=1M count=5000  0,06s user 5,66s system 61% cpu 9,340 total
./nullread  0,02s user 3,90s system 41% cpu 9,337 total

반면 표준 /dev/null파일 리디렉션을 사용하면 컨텍스트 전환이 적고 커널이 데이터를 복사하는 대신 데이터를 무시하는 등의 사실로 인해 속도가 훨씬 빨라집니다.

% time dd if=/dev/zero bs=1M count=5000 > /dev/null
5242880000 bytes (5,2 GB, 4,9 GiB) copied, 1,08947 s, 4,8 GB/s
dd if=/dev/zero bs=1M count=5000 > /dev/null  0,01s user 1,08s system 99% cpu 1,094 total

(이것은 의견이 있어야하지만 너무 커서 너무 읽을 수 없습니다)

귀하의 질문은 파일 대신 null 프로그램을 사용하여 간단하게 얻을 수있는 것처럼 보입니다. 아마도 우리는 "매직 파일"이라는 개념을 제거하고 대신 "일반 파이프"를 가질 수 있습니다.

그러나 파이프도 파일이라는 것을 고려 하십시오 . 일반적으로 이름이 지정되지 않았으므로 파일 디스크립터를 통해서만 조작 할 수 있습니다.

이 다소 고안된 예를 고려하십시오.

$ echo -e 'foo\nbar\nbaz' | grep foo
foo

Bash의 프로세스 대체를 사용하면 더 둥근 길을 통해 동일한 것을 달성 할 수 있습니다.

$ grep foo <(echo -e 'foo\nbar\nbaz')
foo

을 바꾸기 grep위해 echo우리는 내부적으로 볼 수 있습니다 :

$ echo foo <(echo -e 'foo\nbar\nbaz')
foo /dev/fd/63

<(...)구조는 단지 파일 이름으로 대체하고, GREP은 오래된 파일을 여는, 그냥 익명을 어떻게 생각됩니다 /dev/fd/63. 여기, /dev/fd파일이 액세스하는 모든 파일 설명자에 대해 명명 된 파이프를 만드는 매직 디렉토리입니다.

일반 파일과 같이 모든 것이 mkfifo표시되는 명명 된 파이프를 만드는 것이 마술을 덜 만들 수 ls있습니다.

$ mkfifo foofifo
$ ls -l foofifo 
prw-rw-r-- 1 indigo indigo 0 Apr 19 22:01 foofifo
$ grep foo foofifo

다른 곳 :

$ echo -e 'foo\nbar\nbaz' > foofifo

보라, grep이 출력 할 것이다 foo.

파이프와 일반 파일을 인식하고 / dev / null과 같은 특수 파일이 모두 파일 일 뿐이라고 생각하면 null 프로그램을 구현하는 것이 더 복잡합니다. 커널은 파일에 대한 쓰기를 어느 쪽이든 처리해야하지만 / dev / null의 경우 쓰기를 바닥에 떨어 뜨릴 수 있지만 파이프를 사용하면 실제로 바이트를 다른 프로그램으로 전송해야합니다. 실제로 읽어보십시오.

역사적인 패러다임과 성능을 넘어서는 보안 문제가 있다고 주장합니다. 권한이있는 실행 자격 증명이있는 프로그램 수를 제한하는 것은 아무리 간단하더라도 시스템 보안의 기본 원칙입니다. /dev/null시스템 서비스에서 사용하기 때문에 그러한 특권을 가지려면 반드시 교체 해야합니다. 최신 보안 프레임 워크는 악용을 방지하는 훌륭한 작업을 수행하지만 절대 안전하지는 않습니다. 파일로 액세스 한 커널 구동 장치는 훨씬 더 악용하기가 어렵습니다.

다른 사람이 이미 지적했듯이, /dev/null 인 코드 라인의 소수 만든 프로그램. 이 코드 줄은 커널의 일부입니다.

보다 명확하게하기 위해 Linux 구현은 다음과 같습니다. 문자 장치는 읽거나 쓸 때 함수를 호출합니다. 에 쓰기 /dev/null통화 write_null 읽기 호출 동안, read_null 등록 여기 .

말 그대로 몇 줄의 코드 :이 함수는 아무것도하지 않습니다. 읽고 쓰는 것 이외의 기능을 세는 경우에만 손의 손가락보다 더 많은 코드 줄이 필요합니다.

/ dev / chargen / dev / zero와 / dev / null을 포함한 다른 사람들도 알고 있기를 바랍니다.

LINUX / UNIX는이 중 몇 가지를 제공하므로 사람들이 WELL WRITTEN CODE FRAGMEnTS를 잘 활용할 수 있습니다.

Chargen은 특정하고 반복되는 문자 패턴을 생성하도록 설계되었습니다. 속도가 매우 빠르며 직렬 장치의 한계를 뛰어 넘고 테스트 또는 기타 테스트에 실패하거나 실패한 직렬 프로토콜을 디버깅하는 데 도움이됩니다.

Zero는 기존 파일을 채우거나 많은 0을 출력하도록 설계되었습니다.

/ dev / null은 같은 생각을 가진 또 다른 도구 일뿐입니다.

툴킷에있는 이러한 모든 도구는 기존 프로그램이 장치 또는 파일 교체와 같은 특정 요구 사항에 관계없이 고유 한 작업을 수행 할 수있는 기회가 절반임을 의미합니다.

LINUX 버전의 문자 장치 몇 개만 제공하면 누가 가장 흥미로운 결과를 낼 수 있는지 공모를 설정할 수 있습니다.