우리가 사용하는 시스템 콜의 예시를 들어주세요.

개발자가 일상적으로 사용하는 거의 모든 I/O, 프로세스, 네트워크 작업은 내부적으로 시스템 콜을 통해 커널에 요청됩니다.

일상적인 작업과 시스템 콜 매핑

1. 파일 읽기/쓰기

// Java
FileInputStream fis = new FileInputStream("data.txt");  // open()
byte[] buf = new byte[1024];
int n = fis.read(buf);         // read()
fis.close();                   // close()

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("out.txt"); // open()
fos.write("hello".getBytes()); // write()
fos.close();                   // close()

내부 시스템 콜 흐름:
open("data.txt", O_RDONLY)  → fd = 3
read(3, buf, 1024)          → n = 읽은 바이트 수
close(3)                    → 파일 디스크립터 해제

2. 콘솔 출력

System.out.println("hello world");

내부 시스템 콜:
write(1, "hello world\n", 12)
       │
       └── fd=1 은 stdout (표준 출력)

표준 파일 디스크립터:
  0 = stdin  (표준 입력)
  1 = stdout (표준 출력)
  2 = stderr (표준 에러)

3. 프로세스 생성

// Java에서 외부 프로그램 실행
Process p = Runtime.getRuntime().exec("ls -al");

내부 시스템 콜:
fork()           → 현재 프로세스 복제 (자식 프로세스 생성)
execve("/bin/ls", ["ls", "-al"], envp)  → 자식을 ls 프로그램으로 교체
wait4()          → 부모가 자식 종료 대기

┌────────────┐   fork()   ┌────────────┐
│  부모(JVM)  │ ────────→ │  자식(JVM)  │
└────────────┘            └─────┬──────┘
       │                        │ execve()
       │ wait4()                ▼
       │                  ┌────────────┐
       │                  │  ls -al    │
       │                  └─────┬──────┘
       │                        │ exit()
       ▼                        ▼
  자식 종료 감지            프로세스 종료

4. 네트워크 통신

// Java 소켓 통신
Socket socket = new Socket("example.com", 80);
OutputStream out = socket.getOutputStream();
out.write("GET / HTTP/1.1\r\n".getBytes());
InputStream in = socket.getInputStream();
int data = in.read();
socket.close();

내부 시스템 콜 순서:
socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)  → 소켓 생성 (fd = 4)
connect(4, {ip, port}, ...)       → 서버에 TCP 연결
write(4, "GET / HTTP/1.1\r\n", 16) → 요청 전송
read(4, buf, size)                → 응답 수신
close(4)                          → 소켓 닫기

5. 스레드 생성

new Thread(() -> {
    System.out.println("새 스레드");
}).start();

내부 시스템 콜:
clone(CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_THREAD, ...)
      │
      ├── CLONE_VM     : 메모리 공간 공유
      ├── CLONE_FS     : 파일 시스템 정보 공유
      ├── CLONE_FILES  : 파일 디스크립터 공유
      └── CLONE_THREAD : 같은 스레드 그룹

※ Linux에서 스레드는 clone()으로 생성
   fork()와 clone()의 차이는 공유 범위

6. 메모리 할당

byte[] arr = new byte[10 * 1024 * 1024]; // 10MB 배열

JVM이 힙 메모리 부족 시:
mmap(NULL, size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0)
  → 커널이 가상 메모리 영역 할당
  → 실제 물리 메모리는 접근 시 Page Fault로 할당

또는:
brk(new_address)
  → 힙 영역의 끝 주소를 확장

7. 시간 조회

long now = System.currentTimeMillis();
long nano = System.nanoTime();

내부 시스템 콜:
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts)   → currentTimeMillis()
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts)  → nanoTime()

8. Sleep

Thread.sleep(1000); // 1초 대기

내부 시스템 콜:
nanosleep({tv_sec=1, tv_nsec=0}, NULL)
  → 커널이 프로세스를 Sleep 상태로 전환
  → 타이머 인터럽트로 시간 경과 감지
  → 1초 후 프로세스를 다시 Ready 상태로 전환

9. 파일 목록 조회

File dir = new File("/home/user");
String[] files = dir.list();

내부 시스템 콜:
open("/home/user", O_RDONLY|O_DIRECTORY) → fd = 3
getdents64(3, buf, size)                 → 디렉토리 엔트리 읽기
close(3)

전체 요약

Java 코드                        시스템 콜              커널 작업
─────────────────────────────────────────────────────────────────
System.out.println()         →   write()           →   콘솔 장치 출력
new FileInputStream()        →   open()            →   파일 시스템 접근
fis.read()                   →   read()            →   디스크에서 데이터 읽기
Runtime.exec()               →   fork() + execve() →   프로세스 생성
new Socket()                 →   socket()+connect()→   네트워크 연결
new Thread().start()         →   clone()           →   스레드 생성
new byte[10MB]               →   mmap() / brk()    →   메모리 할당
System.currentTimeMillis()   →   clock_gettime()   →   시간 조회
Thread.sleep()               →   nanosleep()       →   프로세스 슬립