Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
Linux: 20. C# - Linux에서의 Named Pipe를 이용한 통신 [링크 복사], [링크+제목 복사]
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정성태 (techsharer at outlook.com)
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C# - Linux에서의 Named Pipe를 이용한 통신

Named Pipe는 윈도우뿐만 아니라,

프로세스 간 통신 시 소켓 필요 없이 간단하게 Pipe를 열어 통신하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1751

.NET 코드 - Named Pipe 닷넷 서버와 VC++ 클라이언트 제작
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/971

C# - Hyper-V 가상 머신의 직렬 포트와 연결된 Named Pipe 간의 통신
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11722

리눅스 환경에서도 지원합니다. 물론, 구현 방식은 운영체제의 특성을 타기 때문에 그런 차이는 감안을 해야 합니다. 그래도 역시 닷넷 수준에서는 사용 방식이 윈도우에서와 유사합니다.

// 서버 측
using (NamedPipeServerStream pipe = new NamedPipeServerStream("pipe_test1", 
    PipeDirection.InOut, NamedPipeServerStream.MaxAllowedServerInstances, PipeTransmissionMode.Byte))
{
    while (true)
    {
        Console.WriteLine("[Server] Waiting for client connection...");
        pipe.WaitForConnection();
        Console.WriteLine("[Server] Client Connected.");

        string txt = ReadString(pipe);
        Console.WriteLine("[Server] Read: " + txt);
        WriteString(pipe, "Echo: " + txt);
        pipe.Disconnect();
    }
}

// 클라이언트 측
using (NamedPipeClientStream pipe  = new NamedPipeClientStream("pipe_test1"))
{
    pipe.Connect(3000);
    WriteString(pipe, "test2");
    Console.WriteLine("[Client] Read: " + ReadString(pipe));
}

static void WriteString(PipeStream pipe, string text)
{
    byte [] buf = Encoding.UTF8.GetBytes(text);

    WriteInt32(pipe, buf.Length);
    pipe.Write(buf, 0, buf.Length);
}

static string ReadString(PipeStream pipe)
{
    int sentBytes = ReadInt32(pipe);
    byte [] buf = new byte[sentBytes];

    pipe.Read(buf, 0, buf.Length);
    return Encoding.UTF8.GetString(buf, 0, buf.Length);
}

static void WriteInt32(PipeStream pipe, int value)
{
    byte [] buf = BitConverter.GetBytes(value);
    pipe.Write(buf, 0, buf.Length);
}

static int ReadInt32(PipeStream pipe)
{
    byte [] intBytes = new byte[4];
    pipe.Read(intBytes, 0, 4);

    return BitConverter.ToInt32(intBytes, 0);
}

웹 검색을 해보면 리눅스의 mkfifo가,

Linux mkfifo Command Tutorial for Beginners (with Examples)
; https://www.howtoforge.com/linux-mkfifo-command/

the default access permissions for named pipes is 'rw', 'rw', and 'r' (for user, group, and others, respectively).

NamedPipeServerStream의 기반은 아니고 소켓 기반이라고 합니다.

NamedPipeServerStream creates a socket not a fifo on ubuntu 
; https://github.com/dotnet/corefx/issues/25792

실제로 Named Pipe를 생성하면 "p" 유형이 아닌 "s" 유형으로 생성하는 데, 예를 들어 위와 같은 코드로 pipe를 생성하면 다음과 같은 식의 파일이 생성됩니다.

$ ls /tmp/Core* -l
srwxrwxr-x. 1 tuser tuser 0 Jun 26 13:48 /tmp/CoreFxPipe_tuser.F.RJrq9HeuOr
srwxrwxr-x. 1 tuser tuser 0 Jun 26 14:17 /tmp/CoreFxPipe_pipe_test1
srwxrwxr-x. 1 tuser tuser 0 Jun 26 14:17 /tmp/CoreFxPipe_vsdbg-ui-95cbe06919614425931f87c78e612760

(이 글의 예제 코드는 github - NamedPipeSample에서 제공합니다.)




Unix Domain Socket과 마찬가지로 파일 기반이라는 점 때문에 root 권한의 프로세스에서 pipe를 생성한 것과, 일반 사용자 권한으로 pipe를 생성한 것은 각각 접근 권한이 다릅니다.

[root 권한으로 실행]
srwxr-xr-x. 1 root  root  0 Jun 26 11:44 /tmp/CoreFxPipe_pipe_test1

[user 권한으로 실행]
srwxrwxr-x. 1 tuser tuser 0 Jun 26 14:17 /tmp/CoreFxPipe_pipe_test1

따라서 root 프로세스가 생성한 pipe를 일반 사용자 프로세스에서 연결하려면 다음과 같은 식의 예외가 발생합니다.

Permission denied /tmp/CoreFxPipe_pipe_test1

Exception has occurred: CLR/System.Net.Internals.SocketExceptionFactory.ExtendedSocketException
An unhandled exception of type 'System.Net.Internals.SocketExceptionFactory.ExtendedSocketException' occurred in System.IO.Pipes.dll: 'Permission denied'
   at System.Net.Sockets.Socket.DoConnect(EndPoint endPointSnapshot, SocketAddress socketAddress)
   at System.Net.Sockets.Socket.Connect(EndPoint remoteEP)
   at System.IO.Pipes.NamedPipeClientStream.TryConnect(Int32 timeout, CancellationToken cancellationToken)
   at System.IO.Pipes.NamedPipeClientStream.ConnectInternal(Int32 timeout, CancellationToken cancellationToken, Int32 startTime)
   at System.IO.Pipes.NamedPipeClientStream.Connect(Int32 timeout)
   at testd.Program.Main(String[] args) in /home/tuser/testd/Program.cs:line 34

마찬가지로 그런 경우 사전에 다음과 같은 식의 전처리는 해줘야 합니다.

$ sudo chmod 777 /tmp/CoreFxPipe_pipe_test1 

$ ls /tmp/CoreFxPipe_pipe_test1 -l
srwxrwxrwx. 1 root  root  0 Jun 26 16:14 /tmp/CoreFxPipe_pipe_test1

문제는 pipe 이름 앞에 "/tmp/CoreFxPipe_"가 붙는다는 것인데 딱히 공식 문서가 없는 걸로 봐서 향후에도 100% 변경되지 않는다는 보장은 할 수 없습니다. (소스 코드에 하드 코딩된 형태입니다.)

또는, root가 생성한 pipe 서버가 read 권한은 허용하므로 client가 연결하면서 rw 유형의 pipe 서버를 새로 생성해 서버로 하여금 그 pipe에 연결하도록 (번거롭지만) 구현하는 것도 가능할 것입니다.

어쨌든 그렇다 해도, /tmp 폴더에 생성됨으로 인해 systemd-tmpfiles 또는 tmpwatch 등의 데몬으로부터 자유로울 수 없는데, 사용(Read/Write) 동작에도 파일의 Access/Modify/Change 시간이 변경되지 않기 때문입니다.




root 권한의 프로세스가 생성했어도 특별히 자식 프로세스에 한해 별다른 권한 조정 없이 통신할 수 있는 방법도 있습니다.

AnonymousPipeServerStream
; https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.io.pipes.anonymouspipeserverstream?view=netcore-2.1

익명이기 때문에 /tmp 폴더에 파일이 생성되지 않으므로 systemd-tmpfiles 또는 tmpwatch 등의 데몬으로부터 안전하다는 장점도 있습니다.

여러 가능성을 종합해보면, Named Pipe 자원은 가능한 부모/자식 프로세스 사이에서의 IPC 통신으로 사용하는 것이 좋습니다. 그 외의 경우라면 Domain Socket을 고려하거나, 아니면 포트 관리의 귀찮음만 아니면 일반 소켓도 "127.0.0.1"로 바인딩해 사용하는 것도 좋습니다.




WaitForPipeDrain 메서드의 경우 리눅스에서는 지원하지 않으므로 다음의 예외가 발생합니다.

Unhandled Exception: System.PlatformNotSupportedException: Operation is not supported on this platform.
at System.IO.Pipes.PipeStream.WaitForPipeDrain()
at testd.ServiceModule.threadFunc(Object obj) in D:\testd\ServiceModule.cs:line 58
at System.Threading.Thread.ThreadMain_ParameterizedThreadStart(Object parameter)
at System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, Object state)
--- End of stack trace from previous location where exception was thrown ---
at System.Runtime.ExceptionServices.ExceptionDispatchInfo.Throw()




현재 시점(2019-06-29)의 NamedPipeServerStream은 리눅스에서 PipeTransmissionMode.Message 유형을 지원하지 않습니다. 이를 사용하려고 하면,

using (NamedPipeServerStream pipe = new NamedPipeServerStream("pipe_test1", 
                PipeDirection.InOut, NamedPipeServerStream.MaxAllowedServerInstances, PipeTransmissionMode.Message))
{
}

다음과 같은 식의 예외가 발생합니다.

Unhandled Exception: System.PlatformNotSupportedException: Message transmission mode is not supported on this platform.
   at System.IO.Pipes.NamedPipeServerStream.Create(String pipeName, PipeDirection direction, Int32 maxNumberOfServerInstances, PipeTransmissionMode transmissionMode, PipeOptions options, Int32 inBufferSize, Int32 outBufferSize, HandleInheritability inheritability)
   at System.IO.Pipes.NamedPipeServerStream..ctor(String pipeName, PipeDirection direction, Int32 maxNumberOfServerInstances, PipeTransmissionMode transmissionMode, PipeOptions options, Int32 inBufferSize, Int32 outBufferSize, HandleInheritability inheritability)
   at System.IO.Pipes.NamedPipeServerStream..ctor(String pipeName, PipeDirection direction, Int32 maxNumberOfServerInstances, PipeTransmissionMode transmissionMode)
   at testd.Program.threadFunc() in /home/tuser/testd/Program.cs:line 37
   at System.Threading.Thread.ThreadMain_ThreadStart()
   at System.Threading.ExecutionContext.RunInternal(ExecutionContext executionContext, ContextCallback callback, Object state)
--- End of stack trace from previous location where exception was thrown ---
   at System.Runtime.ExceptionServices.ExceptionDispatchInfo.Throw()




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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 6/30/2019 ]

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