1 \chapter{I file: l'interfaccia standard Unix}
2 \label{cha:file_unix_interface}
5 Esamineremo in questo capitolo la prima delle due interfacce di programmazione
6 per i file, quella dei \textit{file descriptor}, nativa di Unix. Questa è
7 l'interfaccia di basso livello provvista direttamente dalle system call, che
8 non prevede funzionalità evolute come la bufferizzazione o funzioni di lettura
9 o scrittura formattata, e sulla quale è costruita anche l'interfaccia definita
10 dallo standard ANSI C che affronteremo al \capref{cha:files_std_interface}.
14 \section{L'architettura di base}
15 \label{sec:file_base_arch}
17 In questa sezione faremo una breve introduzione sull'architettura su cui è
18 basata dell'interfaccia dei \textit{file descriptor}, che, sia pure con
19 differenze nella realizzazione pratica, resta sostanzialmente la stessa in
20 tutte le implementazione di un sistema unix-like.
23 \subsection{L'architettura dei \textit{file descriptor}}
26 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
27 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso (si ricordi
28 quanto visto in \secref{sec:file_vfs_work}). Questo si fa aprendo il file con
29 la funzione \func{open} che provvederà a localizzare l'inode del file e
30 inizializzare i puntatori che rendono disponibili le funzioni che il VFS mette
31 a disposizione (riportate in \tabref{tab:file_file_operations}). Una volta
32 terminate le operazioni, il file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il
33 canale di comunicazione impedendo ogni ulteriore operazione.
35 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un intero non
36 negativo, chiamato appunto \textit{file descriptor}. Quando un file viene
37 aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero, tutte le ulteriori
38 operazioni saranno compiute specificando questo stesso valore come argomento
39 alle varie funzioni dell'interfaccia.
41 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come è
42 che il kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Il kernel mantiene
43 sempre un elenco dei processi attivi nella cosiddetta \textit{process table}
44 ed un elenco dei file aperti nella \textit{file table}.
46 La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
47 processo attivo nel sistema. In Linux ciascuna voce è costituita da una
48 struttura di tipo \var{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
49 informazioni relative al processo; fra queste informazioni c'è anche il
50 puntatore ad una ulteriore struttura di tipo \var{files\_struct}, in cui sono
51 contenute le informazioni relative ai file che il processo ha aperto, ed in
54 \item i flag relativi ai file descriptor.
55 \item il numero di file aperti.
56 \item una tabella che contiene un puntatore alla relativa voce nella
57 \textit{file table} per ogni file aperto.
59 il \textit{file descriptor} in sostanza è l'intero positivo che indicizza
62 La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
63 che è stato aperto nel sistema. In Linux è costituita da strutture di tipo
64 \var{file}; in ciascuna di esse sono tenute varie informazioni relative al
67 \item lo stato del file (nel campo \var{f\_flags}).
68 \item il valore della posizione corrente (l'\textit{offset}) nel file (nel
70 \item un puntatore all'inode\footnote{nel kernel 2.4.x si è in realtà passati
71 ad un puntatore ad una struttura \var{dentry} che punta a sua volta
72 all'inode passando per la nuova struttura del VFS.} del file.
73 %\item un puntatore alla tabella delle funzioni \footnote{la struttura
74 % \var{f\_op} descritta in \secref{sec:file_vfs_work}} che si possono usare
78 In \figref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema in cui è illustrata
79 questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le interrelazioni fra le
80 varie strutture di dati sulla quale essa è basata.
83 \includegraphics[width=13cm]{img/procfile}
84 \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
85 l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.}
86 \label{fig:file_proc_file}
88 Ritorneremo su questo schema più volte, dato che esso è fondamentale per
89 capire i dettagli del funzionamento dell'interfaccia dei \textit{file
93 \subsection{I file standard}
94 \label{sec:file_std_descr}
96 Come accennato i \textit{file descriptor} non sono altro che un indice nella
97 tabella dei file aperti di ciascun processo; per questo motivo essi vengono
98 assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file (se non ne è
99 stato chiuso nessuno in precedenza).
101 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
102 processo viene lanciato con almeno tre file aperti. Questi, per quanto appena
103 detto, avranno come \textit{file descriptor} i valori 0, 1 e 2. Benché questa
104 sia soltanto una convenzione, essa è seguita dalla gran parte delle
105 applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a gravi problemi di
108 Il primo file è sempre associato a quello che viene chiamato \textit{standard
109 input}. È cioè il file da cui il processo si aspetta di ricevere i dati in
110 ingresso (nel caso della shell, è associato all'ingresso dal terminale, e
111 quindi alla lettura della tastiera). Il secondo file è il cosiddetto
112 \textit{standard output}, cioè il file su cui ci si aspetta debbano essere
113 inviati i dati in uscita (sempre nel caso della shell, è associato all'uscita
114 del terminale, e quindi alla scrittura sullo schermo). Il terzo è lo
115 \textit{standard error}, su cui viene inviato l'output relativo agli errori,
116 ed è anch'esso associato all'uscita del termininale. Lo standard POSIX.1
117 provvede tre costanti simboliche, definite nell'header \file{unistd.h}, al
118 posto di questi valori numerici:
122 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
124 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
127 \macro{STDIN\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
129 \macro{STDOUT\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
131 \macro{STDERR\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
135 \caption{Costanti definite in \file{unistd.h} per i file standard aperti
136 alla creazione di ogni processo.}
137 \label{tab:file_std_files}
140 In \curfig\ si è utilizzata questa situazione come esempio, facendo
141 riferimento ad un programma in cui lo \textit{standard input} è associato ad
142 un file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard error} sono
143 entrambi associati ad un altro file (e quindi utilizzano lo stesso inode).
145 Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
146 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
147 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
148 descriptor dentro \var{file\_struct}; questo limite intrinseco nei kernel più
149 recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una lista, ma
150 restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi \secref{sec:sys_limits}).
154 \section{Le funzioni base}
155 \label{sec:file_base_func}
157 L'interfaccia standard Unix per l'input/output sui file è basata su cinque
158 funzioni fondamentali: \func{open}, \func{read}, \func{write}, \func{lseek} e
159 \func{close}, usate rispettivamente per aprire, leggere, scrivere, spostarsi e
162 La gran parte delle operazioni sui file si effettua attraverso queste cinque
163 funzioni, esse vengono chiamate anche funzioni di I/O non bufferizzato dato
164 che effettuano le operazioni di lettura e scrittura usando direttamente le
165 system call del kernel.
168 \subsection{La funzione \func{open}}
169 \label{sec:file_open}
171 La funzione \func{open} è la funzione fondamentale per accedere ai file, ed è
172 quella che crea l'associazione fra un pathname ed un file descriptor, il suo
175 \headdecl{sys/types.h}
176 \headdecl{sys/stat.h}
178 \funcdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
179 \funcdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
180 Apre il file indicato da \var{pathname} nella modalità indicata da
181 \var{flags}, e, nel caso il file sia creato, con gli eventuali permessi
182 specificati da \var{mode}.
184 \bodydesc{La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e -1 in
185 caso di errore. In questo caso la variabile \var{errno} viene settata ad
188 \item[\macro{EEXIST}] \var{pathname} esiste e si è specificato
189 \macro{O\_CREAT} e \macro{O\_EXCL}.
190 \item[\macro{EISDIR}] \var{pathname} indica una directory e si è tentato
191 l'accesso in scrittura.
192 \item[\macro{ENOTDIR}] si è specificato \macro{O\_DIRECTORY} e \var{pathname}
194 \item[\macro{ENXIO}] si sono settati \macro{O\_NOBLOCK} o \macro{O\_WRONLY}
195 ed il file è una fifo che non viene letta da nessun processo o
196 \var{pathname} è un file di dispositivo ma il dispositivo è assente.
197 \item[\macro{ENODEV}] \var{pathname} si riferisce a un file di dispositivo
199 \item[\macro{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine di
200 un programma in esecuzione.
201 \item[\macro{ELOOP}] si sono incontrati troppi link simbolici nel risolvere
202 pathname o si è indicato \macro{O\_NOFOLLOW} e \var{pathname} è un link
205 ed inoltre \macro{EACCES}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
206 \macro{EROFS}, \macro{EFAULT}, \macro{ENOSPC}, \macro{ENOMEM},
207 \macro{EMFILE} e \macro{ENFILE}.}
210 La funzione apre il file, usando il primo file descriptor libero, e crea
211 l'opportuna voce (cioè la struttura \var{file}) nella file table. Viene usato
212 sempre il file descriptor con il valore più basso.
217 \begin{tabular}[c]{|l|p{12cm}|}
219 \textbf{Flag} & \textbf{Descrizione} \\
221 \hline % modalità di accesso al file
222 \macro{O\_RDONLY} & apre il file in sola lettura. \\
223 \macro{O\_WRONLY} & apre il file in sola scrittura. \\
224 \macro{O\_RDWR} & apre il file lettura/scrittura. \\
225 \hline % modalità di apertura del file
227 \macro{O\_CREAT} & se il file non esiste verrà creato, con le regole di
228 titolarità del file viste in \secref{sec:file_ownership}. Il parametro
229 \var{mode} deve essere specificato. \\
230 \macro{O\_EXCL} & usato in congiunzione con \macro{O\_CREAT} fa sì che
231 l'esistenza del file diventi un errore\protect\footnotemark\ che fa fallire
232 \func{open} con \macro{EEXIST}. \\
233 \macro{O\_NONBLOCK} & apre il file in modalità non bloccante. Questo
234 valore specifica anche una modalità di operazione (vedi sotto), e
235 comporta che \func{open} ritorni immediatamente (torneremo su
236 questo in \secref{sec:file_noblocking}). \\
237 \macro{O\_NOCTTY} & se \var{pathname} si riferisce ad un device di
238 terminale, questo non diventerà il terminale di controllo, anche se il
239 processo non ne ha ancora uno (si veda \secref{sec:sess_xxx}). \\
240 \macro{O\_SHLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno shared lock (vedi
241 \secref{sec:file_locking}) sul file. Non è disponibile in Linux. \\
242 \macro{O\_EXLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno lock esclusivo (vedi
243 \secref{sec:file_locking}) sul file. Non è disponibile in Linux. \\
244 \macro{O\_TRUNC} & se il file esiste ed è un file di dati e la modalità di
245 apertura consente la scrittura, allora la sua lunghezza verrà troncata a
246 zero. Se il file è un terminale o una fifo il flag verrà ignorato, negli
247 altri casi il comportamento non è specificato. \\
248 \macro{O\_NOFOLLOW} & se \var{pathname} è un link simbolico la chiamata
249 fallisce. Questa è un'estensione BSD aggiunta in Linux dal kernel 2.1.126.
250 Nelle versioni precedenti i link simbolici sono sempre seguiti, e questa
251 opzione è ignorata. \\
252 \macro{O\_DIRECTORY} & se \var{pathname} non è una directory la chiamata
253 fallisce. Questo flag è specifico di Linux ed è stato introdotto con il
254 kernel 2.1.126 per evitare dei DoS\protect\footnotemark\ quando
255 \func{opendir} viene chiamata su una
256 fifo o su un device di unità a nastri, non deve essere utilizzato al di
257 fuori dell'implementazione di \func{opendir}. \\
258 \macro{O\_LARGEFILE} & nel caso di sistemi a 32 bit che supportano file di
259 grandi dimensioni consente di aprire file le cui dimensioni non possono
260 essere rappresentate da numeri a 31 bit. \\
262 \hline % modalità di operazione col file
263 \macro{O\_APPEND} & il file viene aperto in append mode. Prima di ciascuna
264 scrittura la posizione corrente viene sempre settata alla fine del
265 file. Può causare corruzione del file con NFS se più di un processo scrive
266 allo stesso tempo.\footnotemark\\
267 \macro{O\_NONBLOCK} & il file viene aperto in modalità non bloccante per
268 le operazioni di I/O: questo significa il fallimento di \func{read} in
269 assenza di dati da leggere e quello di \func{write} in caso di
270 impossibilità di scrivere immediatamente. L'opzione è effettiva solo per
271 le fifo e per alcuni file di dispositivo. \\
272 \macro{O\_NDELAY} & in Linux\footnotemark\ è sinonimo di
273 \macro{O\_NONBLOCK}.\\
274 \macro{O\_ASYNC} & apre il file per l'I/O in modalità
275 asincrona (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io}). Quando è settato viene
276 generato il segnale \macro{SIGIO} tutte le volte che sono disponibili
277 dati in input sul file. \\
278 \macro{O\_SYNC} & apre il file per l'input/output sincrono, ogni
279 \func{write} bloccherà fino al completamento della scrittura di tutti dati
280 sul sull'hardware sottostante.\\
281 \macro{O\_FSYNC} & sinonimo di \macro{O\_SYNC}. \\
282 \macro{O\_NOATIME} & blocca l'aggiornamento dei tempi dei di accesso dei
283 file (vedi \secref{sec:file_file_times}). In Linux questa opzione non è
284 disponibile per il singolo file ma come opzione per il filesystem in fase
288 \caption{Valori e significato dei vari bit del \textit{file status flag}.}
289 \label{tab:file_open_flags}
292 \footnotetext[2]{la man page di \func{open} segnala che questa opzione è
293 difettosa su NFS, e che i programmi che la usano per stabilire un file di
294 lock possono incorrere in una race condition. Si consiglia come alternativa
295 di usare un file con un nome univoco e la funzione \func{link} per
296 verificarne l'esistenza.}
298 \footnotetext[3]{Denial of Service, si chiamano così attacchi miranti ad
299 impedire un servizio causando una qualche forma di carico eccessivo per il
300 sistema, che resta bloccato nelle risposte all'attacco.}
302 \footnotetext[4]{il problema è che NFS non supporta la scrittura in append, ed
303 il kernel deve simularla, ma questo comporta la possibilità di una race
304 condition, vedi \secref{sec:file_atomic}.}
306 \footnotetext[5]{l'opzione origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
307 una \func{read} con un valore nullo e non con un errore, questo introduce
308 un'ambiguità, dato che come vedremo in \secref{sec:file_read} il ritorno di
309 zero da parte di \func{read} ha il significato di una end-of-file.}
311 Questa caratteristica permette di prevedere qual'è il valore del file
312 descriptor che si otterrà al ritorno di \func{open}, e viene talvolta usata da
313 alcune applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard
314 visti in \secref{sec:file_std_descr}: se ad esempio si chiude lo standard
315 input e si apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo standard
316 input (avrà cioè il file descriptor 0).
318 Il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun altro processo, (torneremo
319 sulla condivisione dei file, in genere accessibile dopo una \func{fork}, in
320 \secref{sec:file_sharing}). Il nuovo file descriptor è settato di default per
321 restare aperto attraverso una \func{exec} (come accennato in
322 \secref{sec:proc_exec}) e l'offset è settato all'inizio del file.
324 L'argomento \param{mode} specifica i permessi con cui il file viene
325 eventualmente creato; i valori possibili sono gli stessi già visti in
326 \secref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
327 delle costanti descritte in \tabref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
328 filtrati dal valore di \var{umask} (vedi \secref{sec:file_umask}) per il
331 La funzione prevede diverse opzioni, che vengono specificate usando vari bit
332 dell'argomento \param{flags}. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire
333 il flag di stato del file (o \textit{file status flag}), che è mantenuto nel
334 campo \var{f\_flags} della struttura \var{file} (al solito si veda lo schema
335 di \curfig). Essi sono divisi in tre categorie principali:
337 \item \textsl{i bit delle modalità di accesso}: specificano con quale modalità
338 si accederà al file: i valori possibili sono lettura, scrittura o
339 lettura/scrittura. Uno di questi bit deve essere sempre specificato quando
340 si apre un file. Vengono settati alla chiamata da \func{open}, e possono
341 essere riletti con una \func{fcntl} (fanno parte del \textit{file status
342 flag}), ma non possono essere modificati.
343 \item \textsl{i bit delle modalità di apertura}: permettono di specificare
344 alcune delle caratteristiche del comportamento di \func{open} quando viene
345 eseguita. Hanno effetto solo al momento della chiamata della funzione e non
346 sono memorizzati né possono essere riletti.
347 \item \textsl{i bit delle modalità di operazione}: permettono di specificare
348 alcune caratteristiche del comportamento delle future operazioni sul file
349 (come la \func{read} o la \func{write}). Anch'essi fanno parte del
350 \textit{file status flag}. Il loro valore è settato alla chiamata di
351 \func{open}, ma possono essere riletti e modificati (insieme alle
352 caratteristiche operative che controllano) con una \func{fcntl}.
355 In \tabref{tab:file_open_flags} si sono riportate, ordinate e divise fra loro
356 secondo le tre modalità appena elencate, le costanti mnemoniche associate a
357 ciascuno di questi bit. Dette costanti possono essere combinate fra di loro
358 con un OR aritmetico per costruire il valore (in forma di maschera binaria)
359 dell'argomento \param{flags} da passare alla \func{open} per specificarne il
360 comportamento. I due flag \macro{O\_NOFOLLOW} e \macro{O\_DIRECTORY} sono
361 estensioni specifiche di Linux, e deve essere usata definita la macro
362 \macro{\_GNU\_SOURCE} per poterli usare.
364 Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
365 \func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per
366 questo motivo per creare un nuovo file c'era una system call apposita,
367 \func{creat}, il cui prototipo è:
368 \begin{prototype}{fcntl.h}
369 {int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
370 Crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati da \var{mode}. É del
371 tutto equivalente a \code{open(filedes, O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)}.
373 \noindent adesso questa funzione resta solo per compatibilità con i vecchi
377 \subsection{La funzione \func{close}}
378 \label{sec:file_close}
380 La funzione \func{close} permette di chiudere un file, in questo modo il file
381 descriptor ritorna disponibile; il suo prototipo è:
382 \begin{prototype}{unistd.h}{int close(int fd)}
383 Chiude il descrittore \var{fd}.
385 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
386 ed in questo caso \var{errno} è settata ai valori:
388 \item[\macro{EBADF}] \var{fd} non è un descrittore valido.
389 \item[\macro{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
391 ed inoltre \macro{EIO}.}
394 La chiusura di un file rilascia ogni blocco (il \textit{file locking} è
395 trattato in \secref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito
396 su di esso; se \var{fd} è l'ultimo riferimento (di eventuali copie) ad un file
397 aperto, tutte le risorse nella file table vengono rilasciate. Infine se il
398 file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo
401 Si ricordi che quando un processo termina anche tutti i suoi file descriptor
402 vengono chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non usano
403 esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
404 controllarne lo stato di uscita è errore; infatti molti filesystem
405 implementano la tecnica del \textit{write-behind}, per cui una \func{write}
406 può avere successo anche se i dati non sono stati scritti, un eventuale errore
407 di I/O allora può sfuggire, ma verrà riportato alla chiusura del file: per
408 questo motivo non effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
409 inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
410 e le quote su disco.}
412 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
413 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
414 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
415 \func{sync} (vedi \secref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente il
416 \emph{flush} dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al
417 comportamento dell'hardware (che a sua volta può introdurre ottimizzazioni
418 dell'accesso al disco che ritardano la scrittura dei dati, da cui l'abitudine
419 di ripetere tre volte il comando prima di eseguire lo shutdown).
422 \subsection{La funzione \func{lseek}}
423 \label{sec:file_lseek}
425 Come già accennato in \secref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
426 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
427 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \var{file}) espressa da un numero intero
428 positivo come numero di byte dall'inizio del file. Tutte le operazioni di
429 lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che viene
430 automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
432 In genere (a meno di non avere richiesto la modalità \macro{O\_APPEND}) questa
433 posizione viene settata a zero all'apertura del file. È possibile settarla ad
434 un valore qualsiasi con la funzione \func{lseek}, il cui prototipo è:
436 \headdecl{sys/types.h}
438 \funcdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
439 Setta la posizione attuale nel file.
441 \bodydesc{La funzione ritorna valore della posizione corrente in caso di
442 successo e -1 in caso di errore nel qual caso \var{errno} viene settata ad
445 \item[\macro{ESPIPE}] \param{fd} è una pipe, un socket o una fifo.
446 \item[\macro{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
448 ed inoltre \macro{EBADF}.}
451 La nuova posizione è settata usando il valore specificato da \param{offset},
452 sommato al riferimento dato da \param{whence}; quest'ultimo può assumere i
453 seguenti valori\footnote{per compatibilità con alcune vecchie notazioni
454 questi valori possono essere rimpiazzati rispettivamente con 0, 1 e 2 o con
455 \macro{L\_SET}, \macro{L\_INCR} e \macro{L\_XTND}.}:
456 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
457 \item[\macro{SEEK\_SET}] si fa riferimento all'inizio del file: il valore di
458 \var{offset} è la nuova posizione.
459 \item[\macro{SEEK\_CUR}] si fa riferimento alla posizione corrente del file:
460 \var{offset} può essere negativo e positivo.
461 \item[\macro{SEEK\_END}] si fa riferimento alla fine del file: il valore di
462 \var{offset} può essere negativo e positivo.
465 Come accennato in \secref{sec:file_file_size} con \func{lseek} è possibile
466 settare la posizione corrente anche al di la della fine del file, e alla
467 successiva scrittura il file sarà esteso. La chiamata non causa nessuna
468 attività di input/output, si limita a modificare la posizione corrente nel
469 kernel (cioè \var{f\_pos} in \var{file}, vedi \figref{fig:file_proc_file}).
471 Dato che la funzione ritorna la nuova posizione, usando il valore zero per
472 \param{offset} si può riottenere la posizione corrente nel file chiamando la
473 funzione con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
475 Si tenga presente inoltre che usare \macro{SEEK\_END} non assicura affatto che
476 successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
477 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
478 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione settata in precedenza.
479 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
480 \secref{sec:file_atomic}).
482 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
483 questo caso la funzione ritorna l'errore \macro{EPIPE}. Questo, oltre che per
484 i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che non
485 supportano questa funzione, come ad esempio per le \acr{tty}.\footnote{altri
486 sistemi, usando \macro{SEEK\_SET}, in questo caso ritornano il numero di
487 caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard POSIX però non specifica
488 niente al proposito. Infine alcuni device, ad esempio \file{/dev/null}, non
489 causano un errore ma restituiscono un valore indefinito.
492 \subsection{La funzione \func{read}}
493 \label{sec:file_read}
496 Una volta che un file è stato aperto su possono leggere i dati che contiene
497 utilizzando la funzione \func{read}, il cui prototipo è:
498 \begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
500 Cerca di leggere \var{count} byte dal file \var{fd} al buffer \var{buf}.
502 \bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e
503 -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei
506 \item[\macro{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
507 aver potuto leggere qualsiasi dato.
508 \item[\macro{EAGAIN}] la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
509 era aperto il file in modalità \macro{O\_NONBLOCK}.
511 ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EIO}, \macro{EISDIR}, \macro{EBADF},
512 \macro{EINVAL} e \macro{EFAULT} ed eventuali altri errori dipendenti dalla
513 natura dell'oggetto connesso a \var{fd}.}
516 La funzione tenta di leggere \var{count} byte a partire dalla posizione
517 corrente nel file. Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
518 automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \var{count} è zero la
519 funzione restituisce zero senza nessun altro risultato.
521 Si deve sempre tener presente che non è detto che la funzione \func{read}
522 restituisca sempre il numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni
523 per cui la funzione può restituire un numero di byte inferiore; questo è un
524 comportamento normale, e non un errore, che bisogna sempre tenere presente.
526 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
527 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
528 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
531 Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione di lettura,
532 otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La condizione
533 raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene segnalata appunto
534 da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere ulteriormente la
535 lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di continuare a ricevere zero
536 come valore di ritorno.
538 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
539 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
540 quando si legge da un terminale, da una fifo o da una pipe. In tal caso
541 infatti, se non ci sono dati in ingresso, la \func{read} si blocca e ritorna
542 solo quando ne arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli
543 disponibili la funzione ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore a
546 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
547 come vedremo in \secref{sec:sock_io_behav}), o per certi dispositivi, come le
548 unità a nastro, che restituiscono un singolo blocco di dati alla volta.
550 In realtà anche le due condizioni segnalate dagli errori \macro{EINTR} e
551 \macro{EAGAIN} non sono errori. La prima si verifica quando la \func{read} è
552 bloccata in attesa di dati in ingresso e viene interrotta da un segnale; in
553 tal caso l'azione da prendere è quella di rieseguire la funzione. Torneremo
554 sull'argomento in \secref{sec:sig_gen_beha}.
556 La seconda si verifica quando il file è in modalità non bloccante e non ci
557 sono dati in ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
558 \macro{EAGAIN}\footnote{sotto BSD questo per questo errore viene usata la
559 costante \macro{EWOULDBLOCK}, in GNU/Linux questa è sinonima di
560 \macro{EAGAIN}.} che nel caso indica soltanto che occorrerà provare a
564 Nella seconda versione delle \textit{Single Unix
565 Specification}\footnote{questa funzione, e l'analoga \func{pwrite} sono
566 state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nelle \acr{glibc}, compresa
567 l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la system call, è stato
568 aggiunto con la versione 2.1.} (quello che viene chiamato normalmente Unix98,
569 vedi \secref{sec:intro_opengroup}) è stata introdotta la definizione di
570 un'altra funzione di lettura, \func{pread}, che diventa accessibile con la
573 #define _XOPEN_SOURCE 500
575 il prototipo di questa funzione è:
576 \begin{prototype}{unistd.h}
577 {ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
579 Cerca di leggere \var{count} byte dal file \var{fd}, a partire dalla posizione
580 \var{offset}, nel buffer \var{buf}.
582 \bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1
583 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata secondo i valori
584 già visti per \func{read} e \func{lseek}.}
587 Questa funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
588 modificarne la posizione corrente. È equivalente alla esecuzione di una
589 \func{read} e una \func{lseek}, ma permette di eseguire l'operazione
590 atomicamente. Questo può essere importante quando la posizione sul file viene
591 condivisa da processi diversi (vedi \secref{sec:file_sharing}). Il valore di
592 \var{offset} fa sempre riferimento all'inizio del file.
595 \subsection{La funzione \func{write}}
596 \label{sec:file_write}
598 Una volta che un file è stato aperto su può scrivere su di esso utilizzando la
599 funzione \func{write}, il cui prototipo è:
600 \begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
602 Scrive \var{count} byte dal buffer \var{buf} sul file \var{fd}.
604 \bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo
605 e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei
608 \item[\macro{EINVAL}] \var{fd} è connesso ad un oggetto che non consente la
610 \item[\macro{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
611 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
612 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
613 \item[\macro{EPIPE}] \var{fd} è connesso ad una pipe il cui altro capo è
614 chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il segnale
615 \macro{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato) la
616 funzione ritorna questo errore.
617 \item[\macro{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
618 aver potuto scrivere qualsiasi dato.
619 \item[\macro{EAGAIN}] la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
620 era aperto il file in modalità \macro{O\_NONBLOCK}.
622 ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EIO}, \macro{EISDIR}, \macro{EBADF},
623 \macro{ENOSPC}, \macro{EINVAL} e \macro{EFAULT} ed eventuali altri errori
624 dipendenti dalla natura dell'oggetto connesso a \var{fd}.}
627 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \var{count} byte a
628 partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
629 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
630 modalità \macro{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti alla fine del file.
631 Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano immediatamente disponibili
632 ad una \func{read} chiamata dopo che la \func{write} che li ha scritti è
633 ritornata; ma dati i meccanismi di caching non è detto che tutti i filesystem
634 supportino questa capacità.
636 Se \var{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro. Per
637 i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello indicato
638 da \var{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo stesso
639 comportamento di \func{read}.
641 Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce un'analoga \func{pwrite}
642 per scrivere alla posizione indicata senza modificare la posizione corrente
643 nel file, il suo prototipo è:
644 \begin{prototype}{unistd.h}
645 {ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
647 Cerca di scrivere sul file \var{fd}, a partire dalla posizione \var{offset},
648 \var{count} byte dal buffer \var{buf}.
650 \bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1
651 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata secondo i valori
652 già visti per \func{write} e \func{lseek}.}
654 \noindent e per essa valgono le stesse considerazioni fatte per \func{pread}.
657 \section{Caratteristiche avanzate}
658 \label{sec:file_adv_func}
660 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
661 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
662 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
663 permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
664 dell'argomento sarà comunque affrontato in \capref{cha:file_advanced}).
667 \subsection{La condivisione dei files}
668 \label{sec:file_sharing}
670 In \secref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
671 dell'interfaccia coi file da parte di un processo, mostrando in
672 \figref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
673 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
674 confronti dell'accesso allo stesso file da parte di processi diversi.
678 \includegraphics[width=13cm]{img/filemultacc}
679 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
681 \label{fig:file_mult_acc}
684 Il primo caso è quello in cui due processi diversi che aprono lo stesso file
685 su disco; sulla base di quanto visto in \secref{sec:file_fd} avremo una
686 situazione come quella illustrata in \figref{fig:file_mult_acc}: ciascun
687 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
688 diverso file descriptor nella sua \var{file\_struct}. Entrambe le voci nella
689 \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso inode su disco.
691 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
692 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
693 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
694 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
695 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
697 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente; dopo ciascuna
698 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo. Se la
699 scrittura eccede la dimensione corrente del file questo verrà esteso
700 automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size} nell'inode.
701 \item se un file è in modalità \macro{O\_APPEND} tutte le volte che viene
702 effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima settata alla
703 dimensione corrente del file letta dall'inode. Dopo la scrittura il file
704 viene automaticamente esteso.
705 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo \var{f\_pos}
706 nella struttura \var{file} della \textit{file table}, non c'è nessuna
707 operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla fine del file
708 la posizione viene settata leggendo la dimensione corrente dall'inode.
713 \includegraphics[width=13cm]{img/fileshar}
714 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
715 \label{fig:file_acc_child}
718 Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
719 puntino alla stessa voce nella \textit{file table}; questo è ad esempio il
720 caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
721 di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in \secref{sec:proc_fork}). La
722 situazione è illustrata in \figref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
723 figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
724 una copia di \var{file\_struct} e relativa tabella dei file aperti.
726 In questo modo padre e figlio avranno gli stessi file descriptor che faranno
727 riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}, condividendo così la
728 posizione corrente sul file. Questo ha le conseguenze descritte a suo tempo in
729 \secref{sec:proc_fork}: in caso di scrittura contemporanea la posizione
730 corrente nel file varierà per entrambi i processi (in quanto verrà modificato
731 \var{f\_pos} che è la stesso per entrambi).
733 Si noti inoltre che anche i flag di stato del file (quelli settati
734 dall'argomento \param{flag} di \func{open}) essendo tenuti nella voce della
735 \textit{file table}\footnote{per la precisione nel campo \var{f\_flags} di
736 \var{file}.}, vengono in questo caso condivisi. Ai file però sono associati
737 anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è \macro{FD\_CLOEXEC},
738 detti \textit{file descriptor flags}. Questi ultimi sono tenuti invece in
739 \var{file\_struct}, e perciò sono specifici di ciascun processo e non vengono
740 modificati dalle azioni degli altri anche in caso di condivisione della stessa
741 voce della \textit{file table}.
745 \subsection{Operazioni atomiche coi file}
746 \label{sec:file_atomic}
748 Come si è visto in un sistema unix è sempre possibile per più processi
749 accedere in contemporanea allo stesso file, e che le operazioni di lettura e
750 scrittura possono essere fatte da ogni processo in maniera autonoma in base
751 ad una posizione corrente nel file che è locale a ciascuno di essi.
753 Se dal punto di vista della lettura dei dati questo non comporta nessun
754 problema, quando si andrà a scrivere le operazioni potranno mescolarsi in
755 maniera imprevedibile. Il sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità
756 di eseguire alcune operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza
757 utilizzare meccanismi di sincronizzazione più complessi (come il \textit{file
758 locking}, che esamineremo in \secref{cha:file_advanced}).
760 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
761 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
762 log). Come accennato in \secref{sec:file_lseek} settare la posizione alla fine
763 del file e poi scrivere può condurre ad una \textit{race condition}: infatti
764 può succedere che un secondo processo scriva alla fine del file fra la
765 \func{lseek} e la \func{write}; in questo caso, come abbiamo appena visto, il
766 file sarà esteso, ma il nostro primo processo avrà ancora la posizione
767 corrente settata con la \func{lseek} che non corrisponde più alla fine del
768 file, e la successiva \func{write} sovrascriverà i dati del secondo processo.
770 Il problema è che usare due system call in successione non è un'operazione
771 atomica; il problema è stato risolto introducendo la modalità
772 \macro{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo descritto in
773 precedenza, è il kernel che aggiorna automaticamente la posizione alla fine
774 del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende il file. Tutto questo
775 avviene all'interno di una singola system call (la \func{write}) che non
776 essendo interrompibile da un altro processo costituisce un'operazione atomica.
778 Un altro caso tipico in cui è necessaria l'atomicità è quello in cui si vuole
779 creare un file di lock, bloccandosi se il file esiste. In questo caso la
780 sequenza logica porterebbe a verificare prima l'esistenza del file con una
781 \func{stat} per poi crearlo con una \func{creat}; di nuovo avremmo la
782 possibilità di una race condition da parte di un altro processo che crea lo
783 stesso file fra il controllo e la creazione.
785 Per questo motivo sono stati introdotti pe \func{open} i due flag
786 \macro{O\_CREAT} e \macro{O\_EXCL}. In questo modo l'operazione di controllo
787 dell'esistenza del file (con relativa uscita dalla funzione con un errore) e
788 creazione in caso di assenza, diventa atomica essendo svolta tutta all'interno
789 di una singola system call.
792 \subsection{La funzioni \func{sync} e \func{fsync}}
793 \label{sec:file_sync}
795 Come accennato in \secref{sec:file_close} tutte le operazioni di scrittura
796 sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle in maniera
797 asincrona (ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del disco) in un
798 secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della \func{write}.
800 Per questo motivo, quando è necessaria una sincronizzazione dei dati, il
801 sistema mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo
802 scarico dei dati dai buffer del kernel.\footnote{come già accennato neanche
803 questo da la garanzia assoluta che i dati siano integri dopo la chiamata,
804 l'hardware dei dischi è in genere dotato di un suo meccanismo interno che
805 può ritardare ulteriormente la scrittura effettiva.} La prima di queste
806 funzioni è \func{sync} il cui prototipo è:
807 \begin{prototype}{unistd.h}{int sync(void)}
809 Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.
811 \bodydesc{La funzione ritorna sempre zero.}
813 \noindent i vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire
814 le operazioni, ritornando immediatamente; in Linux (dal kernel 1.3.20) invece
815 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione del
818 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
819 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, o dal demone di sistema
820 \cmd{update} che esegue lo scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi: il
821 valore tradizionale per l'update dei dati è ogni 30 secondi, ma in Linux era
822 di 5 secondi; con le nuove versioni poi, è il kernel che si occupa
823 direttamente di tutto quanto.
825 Quando si vogliono scaricare soltanto i dati di un file (ad esempio essere
826 sicuri che i dati di un database sono stati registrati su disco) si possono
827 usare le due funzioni \func{fsync} e \func{fdatasync}, i cui prototipi sono:
830 \funcdecl{int fsync(int fd)}
831 Sincronizza dati e metadati del file \param{fd}
832 \funcdecl{int fdatasync(int fd)}
833 Sincronizza i dati del file \param{fd}.
835 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
836 nel qual caso i codici restituiti in \var{errno} sono:
838 \item[\macro{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
841 ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EROFS} e \macro{EIO}.}
844 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
845 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni;
846 \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei metadata dell'inode (i dati
847 di \var{fstat} come i tempi del file).
849 Si tenga presente che questo non comporta la sincronizzazione della
850 directory che contiene il file (e scrittura della relativa voce su
851 disco) che deve essere effettuata esplicitamente.\footnote{in realtà per
852 il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta con l'opzione \cmd{sync},
853 il kernel provvede anche alla sincronizzazione automatica delle voci
857 \subsection{La funzioni \func{dup} e \func{dup2}}
860 Abbiamo già visto in \secref{sec:file_sharing} come un processo figlio
861 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
862 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo \textit{duplicando}
863 un file descriptor. Per far questo si usa la funzione \func{dup} il cui
865 \begin{prototype}{unistd.h}{int dup(int oldfd)}
866 Crea una copia del file descriptor \param{oldfd}.
868 \bodydesc{La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e
869 -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei
872 \item[\macro{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
873 \item[\macro{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
878 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
879 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
880 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
881 può fare riferimento a \figref{fig:file_dup}: l'effetto della funzione è
882 semplicemente quello di copiare il valore nella struttura \var{file\_struct},
883 cosicché anche il nuovo file descriptor fa riferimento alla stessa voce
884 nella \textit{file table}.
887 \centering \includegraphics[width=13cm]{img/filedup}
888 \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
892 In questo modo entrambi i file condivideranno eventuali lock, \textit{file
893 status flag}, e posizione corrente: se ad esempio \func{lseek} modifica la
894 posizione su uno dei due file descriptor essa sarà modificata anche sull'altro
895 (al solito viene modificato lo stesso campo nella voce della \textit{file
896 table} a cui entrambi fanno riferimento).
898 L'unica differenza fra i due file descriptor è che ciascuno avrà il suo
899 \textit{file descriptor flag}: nel caso di \func{dup} il flag di \textit{close
900 on exec} viene sempre cancellato nella copia.
902 Una diversa versione della funzione, \func{dup2} viene utilizzata per
903 specificare esplicitamente il nuovo file descriptor; il suo prototipo è:
904 \begin{prototype}{unistd.h}{int dup2(int oldfd, int newfd)}
906 Rende \param{newfd} una copia del file descriptor \param{oldfd}.
908 \bodydesc{La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e
909 -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei
912 \item[\macro{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha un
913 valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
914 \item[\macro{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
918 \noindent la funzione chiude il file descriptor \param{newfd} se è aperto.
920 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
921 funzione di controllo dei file \func{fnctl} (che esamineremo in
922 \secref{sec:file_fcntl}) con il parametro \macro{F\_DUPFD}.
924 L'operazione ha la sintassi \code{fnctl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
925 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
926 differenza, a parte i codici di errore, è che \func{dup2} chiude il nuovo file
927 se è già aperto mentre \func{fcntl} apre il primo disponibile con un valore
928 superiore, per cui per poterla usare come \func{dup2} occorrerebbe prima
929 effettuare una \func{close}, perdendo l'atomicità dell'operazione.
931 L'uso principale di queste funzioni è per la redirezione dell'input e
932 dell'output fra l'esecuzione di una \func{fork} e la successiva \func{exec};
933 diventa così possibile associare un file (o una pipe) allo standard input o
934 allo standard output, torneremo su questo uso in \secref{sec:ipc_pipes} quando
938 \subsection{La funzione \func{fcntl}}
939 \label{sec:file_fcntl}
941 Oltre alle operazioni base esaminate in \secref{sec:file_base_func} esistono
942 tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su un file
943 descriptor. Per queste operazioni di manipolazione delle varie proprietà di un
944 file descriptor viene usata la funzione \func{fcntl} il cui prototipo è:
948 \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
949 \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
950 \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
951 Esegue una delle possibili operazioni specificate da \param{cmd}
954 \bodydesc{La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda
955 dell'operazione. In caso di errore il valore di ritorno è -1 e la
956 variabile \var{errno} viene settata ad un opportuno codice, quelli validi
959 \item[\macro{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
963 Il comportamento di questa funzione è determinato dal valore del comando
964 \param{cmd} che le viene fornito; in \secref{sec:file_dup} abbiamo incontrato
965 un esempio per la duplicazione dei file descriptor, una lista dei possibili
966 valori è riportata di seguito:
967 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
968 \item[\macro{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
969 maggiore o uguale ad \param{arg} e ne fa una copia di \var{fd}. In caso di
970 successo ritorna il nuovo file descriptor. Gli errori possibili sono
971 \macro{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito o
972 \macro{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
973 descrittori consentito.
974 \item[\macro{F\_SETFD}] setta il valore del \textit{file descriptor flag}
975 al valore specificato con \param{arg}. Al momento l'unico bit usato è
976 quello di \textit{close on exec}, identificato dalla costante
978 \item[\macro{F\_GETFD}] ritorna il valore del \textit{file descriptor flag} di
979 \var{fd}, se \macro{FD\_CLOEXEC} è settato i file descriptor aperti vengono
980 chiusi attraverso una \func{exec} altrimenti (il default) restano aperti.
981 \item[\macro{F\_GETFL}] ritorna il valore del \textit{file status flag},
982 permette cioè di rileggere quei bit settati da \func{open} all'apertura del
983 file che vengono memorizzati (quelli riportati nella prima e terza sezione
984 di \tabref{tab:file_open_flags}).
985 \item[\macro{F\_SETFL}] setta il \textit{file status flag} al valore
986 specificato da \param{arg}, possono essere settati solo i bit riportati
987 nella terza sezione di \tabref{tab:file_open_flags} (da verificare).
988 \item[\macro{F\_GETLK}] se un file lock è attivo restituisce nella struttura
989 \param{lock} la struttura \type{flock} che impedisce l'acquisizione del
990 blocco, altrimenti setta il campo \var{l\_type} a \macro{F\_UNLCK} (per i
991 dettagli sul \textit{file locking} vedi \secref{sec:file_locking}).
992 \item[\macro{F\_SETLK}] richiede il file lock specificato da \param{lock} se
993 \var{l\_type} è \macro{F\_RDLCK} o \macro{F\_WRLLCK} o lo rilascia se
994 \var{l\_type} è \macro{F\_UNLCK}. Se il lock è tenuto da qualcun'altro
995 ritorna immediatamente restituendo -1 e setta \var{errno} a \macro{EACCES} o
996 \macro{EAGAIN} (per i dettagli sul \textit{file locking} vedi
997 \secref{sec:file_locking}).
998 \item[\macro{F\_SETLKW}] identica a \macro{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
999 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato. Se
1000 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce -1 e setta
1001 \var{errno} a \macro{EINTR} (per i dettagli sul \textit{file locking} vedi
1002 \secref{sec:file_locking}).
1003 \item[\macro{F\_GETOWN}] restituisce il \acr{pid} del processo o il process
1004 group che è preposto alla ricezione dei segnali \macro{SIGIO} e
1005 \macro{SIGURG} per gli eventi associati al file descriptor \var{fd}. Il
1006 process group è restituito come valore negativo.
1007 \item[\macro{F\_SETOWN}] setta il processo o process group che riceverà i
1008 segnali \macro{SIGIO} e \macro{SIGURG} per gli eventi associati al file
1009 descriptor \var{fd}. I process group sono settati usando valori negativi.
1010 \item[\macro{F\_GETSIG}] restituisce il segnale mandato quando ci sono dati
1011 disponibili in input su un file descriptor aperto o settato in I/O
1012 asincrono. Il valore 0 indica il default (che è \macro{SIGIO}), un valore
1013 diverso da zero indica il segnale richiesto, (che può essere lo stesso
1014 \macro{SIGIO}).\footnote{in questo caso al manipolatore del segnale, se
1015 installato come \var{sa\_sigaction} con \macro{SA\_SIGINFO}, vengono rese
1016 disponibili informazioni ulteriori informazioni (vedi
1017 \secref{sec:sig_sigaction} e \secref{sec:file_asyncronous_io})}.
1018 \item[\macro{F\_SETSIG}] setta il segnale da inviare quando diventa possibile
1019 effettuare I/O sul file descriptor. Il valore zero indica il default
1020 (\macro{SIGIO}), ogni altro valore permette di rendere disponibile al
1021 manipolatore del segnale ulteriori informazioni se si è usata
1022 \macro{SA\_SIGINFO}.
1025 La maggior parte delle funzionalità di \func{fcntl} sono troppo avanzate per
1026 poter essere affrontate in dettaglio a questo punto; saranno riprese più
1027 avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative.
1029 Per determinare le modalità di accesso inoltre è necessario estrarre i bit di
1030 accesso (ottenuti con il comando \macro{F\_GETFL}); infatti la definizione
1031 corrente non assegna bit separati a \macro{O\_RDONLY}, \macro{O\_WRONLY} e
1032 \macro{O\_RDWR},\footnote{posti rispettivamente ai valori 0, 1 e 2.} per cui il
1033 valore si ottiene eseguendo un AND binario del valore di ritorno di
1034 \func{fcntl} con la maschera \macro{O\_ACCMODE} anch'essa definita in
1039 \subsection{La funzione \func{ioctl}}
1040 \label{sec:file_ioctl}
1042 Benché il concetto di \textit{everything is a file} si sia dimostratato molto
1043 valido anche per l'interazione con i più vari dispositivi, con cui si può
1044 interagire con le stesse funzioni usate per i normali file di dati,
1045 esisteranno sempre caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e della
1046 funzionalità che ciascuno di essi provvede, che non possono venire comprese in
1047 questa interfaccia astratta (un caso tipico è il settaggio della velocità di
1048 una porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer).
1050 Per questo motivo l'architettura del sistema ha previsto l'esistenza di una
1051 funzione speciale, \func{ioctl}, con cui poter compiere operazioni specifiche
1052 per ogni singolo dispositivo. Il prototipo di questa funzione è:
1053 \begin{prototype}{sys/ioctl.h}{int ioctl(int fd, int request, ...)}
1054 Manipola il dispositivo sottostante, usando il parametro \param{request} per
1055 specificare l'operazione richiesta e il terzo parametro (usualmente di tipo
1056 \param{char * argp}) per il trasferimento dell'informazione necessaria.
1058 \bodydesc{La funzione nella maggior parte dei casi ritorna 0, alcune
1059 operazioni usano però il valore di ritorno per restituire informazioni. In
1060 caso di errore viene sempre restituito -1 e \var{errno} viene settata ad
1061 uno dei valori seguenti:
1063 \item[\macro{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un device.
1064 \item[\macro{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
1067 ed inoltre \macro{EBADF} e \macro{EFAULT}.}
1070 La funzione serve in sostanza per fare tutte quelle operazioni che non si
1071 adattano al design dell'architettura dei file e che non è possibile effettuare
1072 con le funzioni esaminate finora. Per questo motivo non è possibile fare altro
1073 che darne una descrizione generica; torneremo ad esaminarla in seguito, quando
1074 si tratterà di applicarla ad alcune problematiche specifiche.
1077 %%% Local Variables:
1079 %%% TeX-master: "gapil"