1 \chapter{I file: l'interfaccia standard unix}
2 \label{cha:file_unix_interface}
4 Esamineremo in questo capitolo la prima delle due interfacce di programmazione
5 per i file, quella dei \textit{file descriptor}, nativa di unix. Questa è
6 l'interfaccia di basso livello provvista direttamente dalle system call, che
7 non prevede funzionalità evolute come la bufferizzazione o funzioni di lettura
8 o scrittura formattata, e sulla quale è costruita anche l'interfaccia definita
9 dallo standard ANSI C che affronteremo in \capref{cha:files_std_interface}.
13 \section{L'architettura di base}
14 \label{sec:file_base_arch}
16 In questa sezione faremo una breve introduzione sulla architettura su cui è
17 basata dell'interfaccia dei \textit{file descriptor}, che, sia pure con
18 differenze nella realizzazione pratica, resta sostanzialmente la stessa in
19 ogni implementazione di unix.
22 \subsection{L'architettura dei \textit{file descriptor}}
25 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
26 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso (si ricordi
27 quanto visto in \secref{sec:file_vfs_work}). Questo si fa aprendo il file con
28 la funzione \func{open} che provvederà a localizzare l'inode del file e
29 inizializzare le funzioni che il VFS mette a disposizione (riportate in
30 \tabref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il file
31 dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione impedendo
32 ogni ulteriore operazione.
34 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un intero non
35 negativo, chiamato appunto \textit{file descriptor}, quando un file viene
36 aperto la funzione restituisce il file descriptor, e tutte le successive
37 operazioni devono passare il \textit{file descriptor} come argomento.
39 Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come è
40 che il kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Il kernel mantiene
41 sempre un elenco dei processi attivi nella cosiddetta \textit{process table}
42 ed un elenco dei file aperti nella \textit{file table}.
44 La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
45 processo attivo nel sistema. In Linux ciascuna voce è costituita da una
46 struttura di tipo \var{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
47 informazioni relative al processo; fra queste informazioni c'è anche il
48 puntatore ad una ulteriore struttura di tipo \var{files\_struct}, in cui sono
49 contenute le informazioni relative ai file che il processo ha aperto, ed in
52 \item i flag relativi ai file descriptor.
53 \item il numero di file aperti.
54 \item una tabella che contiene un puntatore alla relativa voce nella
55 \textit{file table} per ogni file aperto.
57 il \textit{file descriptor} in sostanza è l'intero positivo che indicizza
60 La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
61 che è stato aperto nel sistema. In Linux è costituita da strutture di tipo
62 \var{file}; in ciascuna di esse sono tenute varie informazioni relative al
65 \item lo stato del file (nel campo \var{f\_flags}).
66 \item il valore della posizione corrente (l'\textit{offset}) nel file (nel
68 \item un puntatore all'inode\footnote{nel kernel 2.4.x si è in realtà passati
69 ad un puntatore ad una struttura \var{dentry} che punta a sua volta
70 all'inode passando per la nuova struttura del VFS} del file.
71 %\item un puntatore alla tabella delle funzioni \footnote{la struttura
72 % \var{f\_op} descritta in \secref{sec:file_vfs_work}} che si possono usare
76 In \figref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema in cui è illustrata
77 questa architettura, in cui si sono evidenziate le interrelazioni fra le varie
78 strutture di dati sulla quale essa è basata.
81 \includegraphics[width=14cm]{img/procfile}
82 \caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
83 l'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
84 \label{fig:file_proc_file}
86 Ritorneremo su questo schema più volte, dato che esso è fondamentale per
87 capire i dettagli del funzionamento delle dell'interfaccia dei \textit{file
91 \subsection{I file standard}
92 \label{sec:file_std_descr}
94 Come accennato i \textit{file descriptor} non sono altro che un indice nella
95 tabella dei file aperti di ciascun processo; per questo motivo essi vengono
96 assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file (se non se
97 ne è chiuso nessuno in precedenza).
99 In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
100 processo viene lanciato con almeno tre file aperti. Questi, per quanto
101 dicevamo prima, avranno come \textit{file descriptor} i valori 0, 1 e 2.
102 Benché questa sia soltanto una convenzione, essa è seguita dalla gran parte
103 delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe portare a gravi problemi di
106 Il primo file è sempre associato a quello che viene chiamato \textit{standard
107 input}, è cioè il file da cui il processo si aspetta di ricevere i dati in
108 ingresso (nel caso della shell, è associato alla lettura della tastiera); il
109 secondo file è il cosiddetto \textit{standard output}, cioè il file su cui ci
110 si aspetta debbano essere inviati i dati in uscita (sempre nel caso della
111 shell, è il terminale su cui si sta scrivendo), il terzo è lo \textit{standard
112 error}, su cui viene inviato l'output relativo agli errori.
113 Lo standard POSIX.1 provvede tre costanti simboliche, definite nell'header
114 \file{unistd.h}, al posto di questi valori numerici:
118 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
120 \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
123 \macro{STDIN\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
125 \macro{STDOUT\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
127 \macro{STDERR\_FILENO} & \textit{file descriptor} dello \textit{standard
131 \caption{Costanti definite in \file{unistd.h} per i file standard aperti
132 alla creazione di ogni processo.}
133 \label{tab:file_std_files}
136 In \curfig\ si è utilizzata questa situazione come esempio, facendo
137 riferimento ad un programma in cui lo \textit{standard input} è associato ad
138 un file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard error} sono
139 entrambi associati ad un altro file (e quindi utilizzano lo stesso inode).
141 Nelle vecchie versioni di unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
142 numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
143 dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
144 descriptor dentro \var{file\_struct}; questo limite intrinseco non sussiste
145 più, dato che si è passati da un vettore ad una linked list, ma restano i
146 limiti imposti dall'amministratore (vedi \secref{sec:sys_limits}).
150 \section{Le funzioni base}
151 \label{sec:file_base_func}
153 L'interfaccia standard unix per l'input/output sui file è basata su cinque
154 funzioni fondamentali \func{open}, \func{read}, \func{write}, \func{lseek} e
155 \func{close}, usate rispettivamente per aprire, leggere, scrivere, spostarsi e
158 La gran parte delle operazioni sui file si effettua attraverso queste cinque
159 funzioni, esse vengono chiamate anche funzioni di I/O non bufferizzato dato
160 che effettuano le operazioni di lettura e scrittura usando direttamente le
161 system call del kernel.
164 \subsection{La funzione \func{open}}
165 \label{sec:file_open}
167 La funzione \func{open} è la funzione fondamentale per accedere ai file, ed è
168 quella che crea l'associazione fra un pathname ed un file descriptor; il suo
171 \headdecl{sys/types.h}
172 \headdecl{sys/stat.h}
174 \funcdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
175 \funcdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
176 Apre il file indicato da \var{pathname} nella modalità indicata da
177 \var{flags}, e, nel caso il file sia creato, con gli eventuali permessi
178 specificati da \var{mode}.
180 La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e -1 in caso di
181 errore. In questo caso la variabile \var{errno} viene settata ad uno dei
184 \item \macro{EEXIST} \var{pathname} esiste e si è specificato
185 \macro{O\_CREAT} e \macro{O\_EXCL}.
186 \item \macro{EISDIR} \var{pathname} indica una directory e si è tentato
187 l'accesso in scrittura.
188 \item \macro{ENOTDIR} si è specificato \macro{O\_DIRECTORY} e \var{pathname}
190 \item \macro{ENXIO} si sono settati \macro{O\_NOBLOCK} o \macro{O\_WRONLY}
191 ed il file è una fifo che non viene letta da nessun processo o
192 \var{pathname} è un file di dispositivo ma il dispositivo è assente.
193 \item \macro{ENODEV} \var{pathname} si riferisce a un file di dispositivo
195 \item \macro{ETXTBSY} si è cercato di accedere in scrittura all'immagine di
196 un programma in esecuzione.
197 \item \macro{ELOOP} si sono incontrati troppi link simbolici nel risolvere
198 pathname o si è indicato \macro{O\_NOFOLLOW} e \var{pathname} è un link
201 ed inoltre \macro{EACCES}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
202 \macro{EROFS}, \macro{EFAULT}, \macro{ENOSPC}, \macro{ENOMEM},
203 \macro{EMFILE} e \macro{ENFILE}.
206 La funzione apre il file, usando il primo file descriptor libero, e crea
207 l'opportuna voce (cioè la struttura \var{file}) nella file table. Viene usato
208 sempre il file descriptor con il valore più basso.
213 \begin{tabular}[c]{|l|p{12cm}|}
215 \textbf{Flag} & \textbf{Descrizione} \\
217 \hline % modalità di accesso al file
218 \macro{O\_RDONLY} & apre il file in sola lettura. \\
219 \macro{O\_WRONLY} & apre il file in sola scrittura. \\
220 \macro{O\_RDWR} & apre il file lettura/scrittura. \\
221 \hline % modalità di apertura del file
223 \macro{O\_CREAT} & se il file non esiste verrà creato, con le regole di
224 titolarità del file viste in \secref{sec:file_ownership}. Il parametro
225 \var{mode} deve essere specificato. \\
226 \macro{O\_EXCL} & usato in congiunzione con \macro{O\_CREAT} fa sì che
227 l'esistenza del file diventi un errore\protect\footnotemark\ che fa fallire
228 \func{open} con \macro{EEXIST}. \\
229 \macro{O\_NONBLOCK} & apre il file in modalità non bloccante. Questo
230 valore specifica anche una modalità di operazione (vedi sotto), e
231 comporta che \func{open} ritorni immediatamente (torneremo su
232 questo in \secref{sec:file_noblocking}). \\
233 \macro{O\_NOCTTY} & se \var{pathname} si riferisce ad un device di
234 terminale, questo non diventerà il terminale di controllo, anche se il
235 processo non ne ha ancora uno (si veda \secref{sec:sess_xxx}). \\
236 \macro{O\_SHLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno shared lock (vedi
237 \secref{sec:file_locking}) sul file. Non è disponibile in Linux. \\
238 \macro{O\_EXLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno lock esclusivo (vedi
239 \secref{sec:file_locking}) sul file. Non è disponibile in Linux. \\
240 \macro{O\_TRUNC} & se il file esiste ed è un file di dati e la modalità di
241 apertura consente la scrittura, allora la sua lunghezza verrà troncata a
242 zero. Se il file è un terminale o una fifo il flag verrà ignorato, negli
243 altri casi il comportamento non è specificato. \\
244 \macro{O\_NOFOLLOW} & se \var{pathname} è un link simbolico la chiamata
245 fallisce. Questa è una estensione BSD aggiunta in Linux dal kernel 2.1.126.
246 Nelle versioni precedenti i link simbolici sono sempre seguiti, e questa
247 opzione è ignorata. \\
248 \macro{O\_DIRECTORY} & se \var{pathname} non è una directory la chiamata
249 fallisce. Questo flag è specifico di Linux ed è stato introdotto con il
250 kernel 2.1.126 per evitare dei DoS\protect\footnotemark\ quando
251 \func{opendir} viene chiamata su una
252 fifo o su un device di unità a nastri, non deve essere utilizzato al di
253 fuori dell'implementazione di \func{opendir}. \\
254 \macro{O\_LARGEFILE} & nel caso di sistemi a 32 bit che supportano file di
255 grandi dimensioni consente di aprire file le cui dimensioni non possono
256 essere rappresentate da numeri a 31 bit. \\
258 \hline % modalità di operazione col file
259 \macro{O\_APPEND} & il file viene aperto in append mode. Prima di ciascuna
260 scrittura la posizione corrente viene sempre settata alla fine del
261 file. Può causare corruzione del file con NFS se più di un processo scrive
262 allo stesso tempo\footnotemark.\\
263 \macro{O\_NONBLOCK} & il file viene aperto in modalità non bloccante per
264 le operazioni di I/O: questo significa il fallimento di una \func{read} in
265 assenza di dati da leggere e quello di una \func{write} in caso di
266 impossibilità di scrivere immediatamente. L'opzione è effettiva solo per
267 le fifo e per alcuni file di dispositivo. \\
268 \macro{O\_NDELAY} & in Linux\footnotemark\ è sinonimo di
269 \macro{O\_NONBLOCK}.\\
270 \macro{O\_ASYNC} & apre il file per l'input/output in modalità
271 asincrona. Quando è settato viene generato un segnale di \macro{SIGIO}
272 tutte le volte che è disponibile dell'input sul file. \\
273 \macro{O\_SYNC} & apre il file per l'input/output sincrono, ogni
274 \func{write} bloccherà fino al completamento della scrittura di tutti dati
275 sul sull'hardware sottostante.\\
276 \macro{O\_FSYNC} & sinonimo di \macro{O\_SYNC}. \\
277 \macro{O\_NOATIME} & blocca l'aggiornamento dei tempi dei di accesso dei
278 file (vedi \secref{sec:file_file_times}). In Linux questa opzione non è
279 disponibile per il singolo file ma come opzione per il filesystem in fase
283 \caption{Valori e significato dei vari bit del \textit{file status flag}.}
284 \label{tab:file_open_flags}
287 \footnotetext[2]{la man page di \func{open} segnala che questa opzione è
288 difettosa su NFS, e che i programmi che la usano per stabilire un file di
289 lock possono incorrere in una race condition. Si consiglia come alternativa
290 di usare un file con un nome univoco e la funzione \func{link} per
291 verificarne l'esistenza.}
293 \footnotetext[3]{Denial of Service, si chiamano così attacchi miranti ad
294 impedire un servizio causando una qualche forma di carico eccessivo per il
295 sistema, che resta bloccato nelle risposte all'attacco.}
297 \footnotetext[4]{il problema è che NFS non supporta la scrittura in append, ed
298 il kernel deve simularla, ma questo comporta la possibilità di una race
299 condition, vedi \secref{sec:file_atomic}.}
301 \footnotetext[5]{l'opzione origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
302 una \func{read} con un valore nullo e non con un errore, questo introduce
303 una ambiguità, dato che come vedremo in \secref{sec:file_read} il ritorno di
304 zero da parte di \func{read} ha il significato di una end-of-file.}
306 Questa caratteristica permette di prevedere qual'è il valore del file
307 descriptor che si otterrà al ritorno di \func{open}, e viene talvolta usata da
308 alcune applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard di
309 \secref{sec:file_std_descr}: se ad esempio si chiude lo standard input e si
310 apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo standard input (avrà
311 cioè il file descriptor 0).
314 Il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun altro processo, (torneremo
315 sulla condivisione dei file, in genere accessibile dopo una \func{fork}, in
316 \secref{sec:file_sharing}). Il nuovo file descriptor è settato di default per
317 restare aperto attraverso una \func{exec} (come accennato in
318 \secref{sec:proc_exec}) ed l'offset è settato all'inizio del file.
320 Il parametro \var{mode} specifica i permessi con cui il file viene
321 eventualmente creato; i valori possibili sono gli stessi già visti in
322 \secref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
323 delle costanti descritte in \tabref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi
324 filtrati dal valore di \file{umask} (vedi \secref{sec:file_umask}) per il
327 La funzione prevede diverse opzioni, che vengono specificate usando vari bit
328 del parametro \var{flags}. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire il
329 flag di stato del file (o \textit{file status flag}), che è mantenuto nel
330 campo \var{f\_flags} della struttura \var{file} (al solito si veda lo schema
331 di \curfig). Essi sono divisi in tre categorie principali:
333 \item \textsl{i bit delle modalità di accesso}: specificano con quale modalità
334 si accederà al file: i valori possibili sono lettura, scrittura o
335 lettura/scrittura. Uno di questi bit deve essere sempre specificato quando
336 si apre un file. Vengono settati alla chiamata da \func{open}, e possono
337 essere riletti con una \func{fcntl} (fanno parte del \textit{file status
338 flag}), ma non modificati.
339 \item \textsl{i bit delle modalità di apertura}: permettono di specificare
340 alcune delle caratteristiche del comportamento di \func{open} quando viene
341 eseguita. Hanno effetto solo al momento della chiamata della funzione e non
342 sono memorizzati nè possono essere riletti.
343 \item \textsl{i bit delle modalità di operazione}: permettono di specificare
344 alcune caratteristiche del comportamento delle future operazioni sul file
345 (come la \func{read} o la \func{write}). Anch'essi fanno parte del
346 \textit{file status flag}. Il loro valore è settato alla chiamata di
347 \func{open}, ma possono essere riletti e modificati (insieme alle
348 caratteristiche operative che controllano) con una \func{fcntl}.
351 In \tabref{tab:file_open_flags} si sono riportate, ordinate e divise fra loro
352 secondo le tre modalità appena elencate, le costanti mnemoniche associate a
353 ciascuno di questi bit, dette costanti possono essere combinate fra di loro
354 con un OR aritmetico per costruire il valore (in forma di maschera binaria)
355 del parametro \var{flags} da passare alla \func{open} per specificarne il
356 comportamento. I due flag \macro{O\_NOFOLLOW} e \macro{O\_DIRECTORY} sono
357 estensioni specifiche di Linux, e deve essere usata definita la macro
358 \macro{\_GNU\_SOURCE} per poterli usare.
360 Nelle prime versioni di unix i flag specificabili per \func{open} erano solo
361 quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per questo motivo per
362 creare un nuovo file c'era una system call apposita, \func{creat}, il cui
364 \begin{prototype}{fcntl.h}
365 {int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
366 Crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati da \var{mode}. É del
367 tutto equivalente a \func{open(filedes, O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)}.
369 \noindent adesso questa funzione resta solo per compatibilità con i vecchi
373 \subsection{La funzione \func{close}}
374 \label{sec:file_close}
376 La funzione \func{close} permette di chiudere un file, in questo modo il file
377 descriptor ritorna disponibile; il suo prototipo è:
378 \begin{prototype}{unistd.h}{int close(int fd)}
379 Chiude il descrittore \var{fd}.
381 La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 n caso di errore. In questo
382 caso \var{errno} è settata ai valori:
384 \item \macro{EBADF} \var{fd} non è un descrittore valido.
385 \item \macro{EINTR} la funzione è stata interrotta da un segnale.
387 ed inoltre \macro{EIO}.
390 La chiusura di un file rilascia ogni blocco (il \textit{file locking} è
391 trattato in \secref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito
392 su di esso; se \var{fd} è ultimo (di eventuali copie) riferimento ad un file
393 aperto, tutte le risorse nella file table vengono rilasciate. Infine se il
394 file descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo
397 Si ricordi che quando un processo termina anche tutti i suoi file descriptor
398 vengono chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non usano
399 esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
400 controllarne lo stato di uscita è errore; infatti molti filesystem
401 implementano la tecnica del \textit{write-behind}, per cui una \func{write}
402 può avere successo anche se i dati non sono stati scritti, un eventuale errore
403 di I/O allora può sfuggire, ma verrà riportato alla chiusura del file: per
404 questo motivo non effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
405 inavvertita; in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS e le
408 In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
409 siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
410 ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
411 \func{sync} (vedi \secref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente il
412 \emph{flush} dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al
413 comportamento dell'hardware (che a sua volta può introdurre ottimizzazioni
414 dell'accesso al disco).
417 \subsection{La funzione \func{lseek}}
418 \label{sec:file_lseek}
420 Come già accennato in \secref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
421 una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
422 mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \var{file}) espressa da un numero intero
423 positivo come numero di byte dall'inizio del file. Tutte le operazioni di
424 lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che viene
425 automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
427 In genere (a meno di non avere richiesto la modalità \macro{O\_APPEND}) questa
428 posizione viene settata a zero all'apertura del file. È possibile settarla ad
429 un valore qualsiasi con la funzione \func{lseek}, il cui prototipo è:
431 \headdecl{sys/types.h}
433 \funcdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
434 La funzione setta la posizione attuale nel file.
436 La funzione ritorna valore della posizione corrente in caso di successo e -1
437 in caso di errore nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei valori:
439 \item \macro{ESPIPE} \var{fd} è una pipe, un socket o una fifo.
440 \item \macro{EINVAL} \var{whence} non è un valore valido.
442 ed inoltre \macro{EBADF}.
445 La nuova posizione è settata usando il valore specificato da \var{offset},
446 sommato al riferimento dato da \var{whence}; quest'ultimo può assumere i
447 seguenti valori\footnote{per compatibilità con alcune vecchie notazioni
448 questi valori possono essere rimpiazzati rispettivamente con 0, 1 e 2 o con
449 \macro{L\_SET}, \macro{L\_INCR} e \macro{L\_XTND}}:
450 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
451 \item[\macro{SEEK\_SET}] si fa riferimento all'inizio del file: il valore di
452 \var{offset} è la nuova posizione.
453 \item[\macro{SEEK\_CUR}] si fa riferimento alla posizione corrente del file:
454 \var{offset} che può essere negativo e positivo.
455 \item[\macro{SEEK\_END}] si fa riferimento alla fine del file: il valore di
456 \var{offset} può essere negativo e positivo.
459 Come accennato in \secref{sec:file_file_size} con \func{lseek} è possibile
460 settare la posizione corrente anche al di la della fine del file, e alla
461 successiva scrittura il file sarà esteso. La chiamata non causa nessuna
462 attività di input/output, si limita a modificare la posizione corrente nel
463 kernel (cioè \var{f\_pos} in \var{file}, vedi \figref{fig:file_proc_file}).
465 Dato che la funzione ritorna la nuova posizione, usando il valore zero per
466 \func{offset} si può riottenere la posizione corrente nel file chiamando la
467 funzione con \func{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR}.
469 Si tenga presente inoltre che usare \macro{SEEK\_END} non assicura affatto che
470 successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
471 aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
472 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione settata in precedenza.
473 (questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
474 \secref{sec:file_atomic}).
476 Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
477 questo caso la funzione ritorna l'errore \macro{EPIPE}. Questo, oltre che per
478 i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che non
479 supportano questa funzione, come ad esempio per le \acr{tty}\footnote{altri
480 sistemi, usando \macro{SEEK\_SET}, in questo caso ritornano il numero di
481 caratteri che vi sono stati scritti}. Lo standard POSIX però non specifica
482 niente al proposito. Infine alcuni device, ad esempio \file{/dev/null}, non
483 causano un errore ma restituiscono un valore indefinito.
486 \subsection{La funzione \func{read}}
487 \label{sec:file_read}
490 Una volta che un file è stato aperto su possono leggere i dati che contiene
491 utilizzando la funzione \func{read}, il cui prototipo è:
492 \begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
494 La funzione cerca di leggere \var{count} byte dal file \var{fd} al buffer
497 La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1 in
498 caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei valori:
500 \item \macro{EINTR} la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
501 aver potuto leggere qualsiasi dato.
502 \item \macro{EAGAIN} la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
503 era aperto il file in modalità \macro{O\_NONBLOCK}.
505 ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EIO}, \macro{EISDIR}, \macro{EBADF},
506 \macro{EINVAL} e \macro{EFAULT} ed eventuali altri errori dipendenti dalla
507 natura dell'oggetto connesso a \var{fd}.
510 La funzione tenta di leggere \var{count} byte a partire dalla posizione
511 corrente nel file; dopo la lettura la posizione è spostata automaticamente in
512 avanti del numero di byte letti. Se \var{count} è zero la funzione
513 restituisce zero senza nessun altro risultato.
515 Si deve sempre tener presente che non è detto che la funzione \func{read}
516 restituisca il numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni per cui
517 la funzione può restituire un numero di byte inferiore. Questo è un
518 comportamento normale e non un errore, che però bisogna sempre tenere
521 La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
522 di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
523 sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
524 effettivamente. Se ripetessimo la lettura \func{read} restituirebbe uno zero.
525 La condizione raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
526 segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo, ripetere la
527 lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di continuare a ricevere zero
528 come valore di ritorno.
530 Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
531 un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma la situazione è
532 invece normale quando si legge da un terminale, o su una pipe. In tal caso
533 infatti, se non ci sono dati in ingresso, la \func{read} si blocca e ritorna
534 solo quando ne arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli
535 disponibili la funzione ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore.
537 Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
538 come vedremo in \secref{sec:sock_io_behav}), o per certi dispositivi come le
539 unità a nastro che restituiscono un singolo blocco di dati alla volta.
541 In realtà anche le due condizioni segnalate dagli errori \func{EINTR} e
542 \func{EAGAIN} non sono errori. La prima si verifica quando la \func{read} è
543 bloccata in attesa di dati in ingresso e viene interrotta da un segnale; in
544 tal caso l'azione da prendere è quella di rieseguire la funzione. Torneremo
545 sull'argomento in \secref{sec:signal_xxx}.
547 La seconda si verifica quando il file è in modalità non bloccante e non ci
548 sono dati in ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
549 \macro{EAGAIN}\footnote{sotto BSD questo per questo errore viene usata la
550 costante \macro{EWOULDBLOCK}, in GNU/Linux questa è sinonima di
551 \macro{EAGAIN}.} indicando che occorrerà provare a ripetere la lettura.
554 Lo standard Unix98\footnote{questa funzione, e l'analoga \func{pwrite} sono
555 state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nelle \acr{glibc}, compresa
556 l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la system call, è stato
557 aggiunto con la versione 2.1} (vedi \secref{sec:intro_opengroup}) prevede la
558 definizione di un'altra funzione di lettura, \func{pread}, che diventa
559 accessibile con la definizione:
561 #define _XOPEN_SOURCE 500
563 il prototipo di questa funzione è:
564 \begin{prototype}{unistd.h}
565 {ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
567 La funzione cerca di leggere \var{count} byte dal file \var{fd}, a partire
568 dalla posizione \var{offset}, nel buffer \var{buf}.
570 La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1 in caso
571 di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata secondo i valori già visti
572 per \func{read} e \func{lseek}.
575 Questa funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
576 modificarne la posizione corrente. È sostanzialmente equivalente alla
577 esecuzione di una \func{read} e una \func{lseek}, ma dato che la posizione sul
578 file può essere condivisa fra vari processi (vedi \secref{sec:file_sharing}),
579 essa permette di eseguire l'operazione atomicamente. Il valore di \var{offset}
580 fa sempre riferimento all'inizio del file.
583 \subsection{La funzione \func{write}}
584 \label{sec:file_write}
586 Una volta che un file è stato aperto su può scrivere su di esso utilizzando la
587 funzione \func{write}, il cui prototipo è:
588 \begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
590 La funzione scrive \var{count} byte dal buffer \var{buf} sul file \var{fd}.
592 La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e -1 in
593 caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei valori:
595 \item \macro{EINVAL} \var{fd} è connesso ad un oggetto che non consente la
597 \item \macro{EFBIG} si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
598 consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
599 processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
600 \item \macro{EPIPE} \var{fd} è connesso ad una pipe il cui altro capo è
601 chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il segnale
602 \macro{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato) la
603 funzione ritorna questo errore.
604 \item \macro{EINTR} la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
605 aver potuto scrivere qualsiasi dato.
606 \item \macro{EAGAIN} la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
607 era aperto il file in modalità \macro{O\_NONBLOCK}.
609 ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EIO}, \macro{EISDIR}, \macro{EBADF},
610 \macro{ENOSPC}, \macro{EINVAL} e \macro{EFAULT} ed eventuali altri errori
611 dipendenti dalla natura dell'oggetto connesso a \var{fd}.
614 Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \var{count} byte a
615 partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
616 posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
617 modalità \macro{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti alla fine del file.
618 Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano immediatamente disponibili
619 ad una \func{read} chiamata dopo che la \func{write} che li ha scritti è
620 ritornata; ma dati i meccanismi di caching non è detto che tutti i filesystem
621 supportino questa capacità.
623 Se \var{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro. Per
624 i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello indicato
625 da \var{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo stesso
626 comportamento di \func{read}.
628 Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce una analoga per scrivere
629 alla posizione indicata senza modificare la posizione corrente nel file, il
631 \begin{prototype}{unistd.h}
632 {ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
634 La funzione cerca di scrivere sul file \var{fd}, a partire dalla posizione
635 \var{offset}, \var{count} byte dal buffer \var{buf}.
637 La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1 in caso
638 di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata secondo i valori già visti
639 per \func{write} e \func{lseek}.
644 \section{Caratteristiche avanzate}
645 \label{sec:file_adv_func}
647 In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
648 della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
649 comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo alcune funzioni che
650 permettono di eseguire operazioni avanzate con i file.
653 \subsection{La condivisione dei files}
654 \label{sec:file_sharing}
656 In \secref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
657 dell'interfaccia coi file da parte di un processo, mostrando in
658 \figref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
659 esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
660 confronti dell'accesso allo stesso file da parte di processi diversi.
664 \includegraphics[width=14cm]{img/filemultacc}
665 \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
667 \label{fig:file_mult_acc}
670 Il primo caso è quello in cui due processi diversi che aprono lo stesso file
671 su disco; sulla base di quanto visto in \secref{sec:file_fd} avremo una
672 situazione come quella illustrata in \figref{fig:file_mult_acc}: ciascun
673 processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
674 diverso file descriptor nella sua \var{file\_struct}. Entrambe le voci nella
675 \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso inode su disco.
677 Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
678 la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
679 vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
680 conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
681 stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
683 \item ciascun processo può scrivere indipendentemente; dopo ciascuna
684 \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo. Se la
685 scrittura eccede la dimensione corrente del file questo verrà esteso
686 automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size} nell'inode.
687 \item se un file è in modalità \macro{O\_APPEND} tutte le volte che viene
688 effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima settata alla
689 dimensione corrente del file letta dall'inode. Dopo la scrittura il file
690 viene automaticamente esteso.
691 \item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo \var{f\_pos}
692 nella struttura \var{file} della \textit{file table}, non c'è nessuna
693 operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla fine del file
694 la posizione viene settata leggendo la dimensione corrente dall'inode.
699 \includegraphics[width=14cm]{img/fileshar}
700 \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
701 \label{fig:file_acc_child}
704 È comunque possibile che due file descriptor di due processi diversi puntino
705 alla stessa voce nella \textit{file table}; questo è ad esempio il caso dei
706 file aperti che vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione di una
707 \func{fork} (si ricordi quanto detto in \secref{sec:proc_fork}). La situazione
708 è illustrata in \figref{fig:file_acc_child}; dato che il processo figlio
709 riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche una copia
710 di \var{file\_struct} e relativa tabella dei file aperti.
712 In questo modo padre e figlio avranno gli stessi file descriptor che faranno
713 riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}, condividendo così la
714 posizione corrente sul file. Questo ha le conseguenze descritte a suo tempo in
715 \secref{sec:proc_fork}: in caso di scrittura contemporanea la posizione
716 corrente nel file varierà per entrambi i processi (in quanto verrà modificato
717 \var{f\_pos} che è la stesso per entrambi).
719 Si noti inoltre che anche i flag di stato del file (quelli settati dal
720 parametro \var{flag} di \func{open}) essendo tenuti nella voce della
721 \textit{file table} (il campo \var{f\_flag} di \var{file}), vengono in questo
722 caso condivisi. Ai file però sono associati anche altri flag (l'unico usato al
723 momento è \macro{FD\_CLOEXEC}), detti \textit{file descriptor flags}, tenuti
724 invece in \var{file\_struct}; questi sono specifici di ciascun processo, e non
725 vengono toccati anche in caso di condivisione della voce della \textit{file
730 \subsection{Operazioni atomiche coi file}
731 \label{sec:file_atomic}
733 Come si è visto in un sistema unix è sempre possibile per più processi
734 accedere in contemporanea allo stesso file, e che le operazioni di lettura e
735 scrittura possono essere fatte da ogni processo in maniera autonoma in base
736 ad una posizione corrente nel file che è locale a ciascuno di essi.
738 Se dal punto di vista della lettura dei dati questo non comporta nessun
739 problema, quando si andrà a scrivere le operazioni potranno mescolarsi in
740 maniera imprevedibile. Il sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità
741 di eseguire alcune operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza
742 utilizzare meccanismi di sincronizzazione più complessi (come il \textit{file
743 locking}, che esamineremo in \secref{cha:file_advanced}).
745 Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
746 vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
747 log). Come accennato in \secref{sec:file_lseek} settare la posizione alla fine
748 del file e poi scrivere può condurre ad una \textit{race condition}: infatti
749 può succedere che un secondo processo scriva alla fine del file fra la
750 \func{lseek} e la \func{write}; in questo caso, come abbiamo appena visto, il
751 file sarà esteso, ma il nostro primo processo avrà ancora la posizione
752 corrente settata con la \func{lseek} che non corrisponde più alla fine del
753 file, e la successiva \func{write} sovrascriverà i dati del secondo processo.
755 Il problema è che usare due system call in successione non è una operazione
756 atomica; il problema è stato risolto introducendo la modalità
757 \macro{O\_APPEND}, in questo caso infatti, come abbiamo visto, è il kernel che
758 aggiorna automaticamente la posizione alla fine del file prima di effettuare
759 la scrittura, e poi estende il file. Tutto questo avviene all'interno di una
760 singola system call (la \func{write}) che non essendo interrompibile da un
761 altro processo costituisce una operazione atomica.
763 Un altro caso tipico in cui è necessaria l'atomicità è quello in cui si vuole
764 creare un file di lock, bloccandosi se il file esiste. In questo caso la
765 sequenza logica porterebbe a verificare prima l'esistenza del file con una
766 \func{stat} per poi crearlo con una \func{creat}; di nuovo avremmo la
767 possibilità di una race condition da parte di un altro processo che crea lo
768 stesso file fra il controllo e la creazione.
770 Per questo motivo sono stati introdotti i due flag \macro{O\_CREAT} e
771 \macro{O\_EXCL}, in questo modo l'operazione di controllo dell'esistenza del
772 file (con relativa uscita dalla funzione con un errore) e creazione in caso di
773 assenza, diventa atomica essendo svolta tutta all'interno di una singola
777 \subsection{La funzioni \func{sync} e \func{fsync}}
778 \label{sec:file_sync}
780 Come accennato in \secref{sec:file_close} tutte le operazioni di scrittura
781 sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle in maniera
782 asincrona (ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del disco) in un
783 secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della \func{write}.
785 Per questo motivo, quando è necessaria una sincronizzazione dei dati, il
786 sistema mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo
787 scarico dei dati dai buffer del kernel\footnote{come già accennato neanche
788 questo da la garanzia assoluta che i dati siano integri dopo la chiamata,
789 l'hardware dei dischi è in genere dotato di un suo meccanismo interno che
790 può ritardare ulteriormente la scrittura effettiva.}. La prima di queste
791 funzioni è \func{sync} il cui prototipo è:
792 \begin{prototype}{unistd.h}{int sync(void)}
794 La funzione sincronizza buffer della cache dei file col disco.
796 La funzione ritorna sempre zero.
798 \noindent i vari standard prevedono che la funzione si limiti a far partire
799 le operazioni, ritornando immediatamente; in Linux (dal kernel 1.3.20) invece
800 la funzione aspetta la conclusione delle operazioni di sincronizzazione del
803 La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
804 esplicitamente lo scarico dei dati su disco, o dal demone di sistema
805 \cmd{update} che esegue lo scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi: il
806 valore tradizionale per l'update dei dati è ogni 30 secondi, ma in Linux era
807 di 5 secondi; con le nuove versioni poi, è il kernel che si occupa
808 direttamente di tutto quanto.
810 Quando si vogliono scaricare soltanto i dati di un file (ad esempio essere
811 sicuri che i dati di un database sono stati registrati su disco) si possono
812 usare le due funzioni \func{fsync} e \func{fdatasync}, i cui prototipi sono:
815 \funcdecl{int fsync(int fd)}
816 Sincronizza dati e metadati del file \param{fd}
817 \funcdecl{int fdatasync(int fd)}
818 Sincronizza i dati del file \param{fd}.
820 La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore, nel qual
821 caso i codici restituiti in \var{errno} sono:
823 \item \macro{EINVAL} \param{fd} è un file speciale che non supporta la
826 ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EROFS} e \macro{EIO}.
829 Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
830 file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni;
831 \func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei metadata dell'inode (i dati
832 di \var{fstat} come i tempi del file).
835 Si tenga presente che questo non comporta la sincronizzazione della directory
836 che contiene il file (e scrittura della relativa voce su disco) che deve
837 essere effettuata esplicitamente\footnote{in realtà con il filesystem
838 \acr{ext2}, quando questo viene montato con l'opzione \cmd{sync}, il kernel
839 provvede anche alla sincronizzazione automatica delle voci delle
843 \subsection{La funzioni \func{dup} e \func{dup2}}
846 Abbiamo già visto in \secref{sec:file_sharing} come un processo figlio
847 condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
848 comportamento analogo all'interno di uno stesso processo \textit{duplicando}
849 un file descriptor. Per far questo si usa la funzione \func{dup} il cui
851 \begin{prototype}{unistd.h}{int dup(int oldfd)}
853 La funzione crea una copia del file descriptor \param{oldfd}.
855 La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e -1 in
856 caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei valori:
858 \item \macro{EBADF} \param{oldfd} non è un file aperto.
859 \item \macro{EMFILE} si è raggiunto il numero massimo consentito di file
864 La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
865 file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
866 interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
867 può fare riferimento a \figref{fig:file_dup}: l'effetto della funzione è
868 semplicemente quello di copiare il valore nella struttura \var{file\_struct},
869 cosicché anche il nuovo file descriptor fa riferimento alla stessa voce
870 nella \textit{file table}.
873 \centering \includegraphics[width=14cm]{img/filedup}
874 \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
878 In questo modo entrambi i file condivideranno eventuali lock, \textit{file
879 status flag}, e posizione corrente: se ad esempio \func{lseek} modifica la
880 posizione su uno dei due file descriptor essa sarà modificata anche sull'altro
881 (al solito viene modificato lo stesso campo nella voce della \textit{file
882 table} a cui entrambi fanno riferimento).
884 L'unica differenza fra i due file descriptor è che ciascuno avrà il suo
885 \textit{file descriptor flag}; nel caso di \func{dup} il flag di \textit{close
886 on exec} viene sempre cancellato nella copia.
888 Una diversa versione della funzione, \func{dup2} viene utilizzata per
889 specificare esplicitamente il nuovo file descriptor; il suo prototipo è:
890 \begin{prototype}{unistd.h}{int dup2(int oldfd, int newfd)}
892 La funzione rende \param{newfd} una copia del file descriptor \param{oldfd}.
894 La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e -1 in
895 caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei valori:
897 \item \macro{EBADF} \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha un
898 valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
899 \item \macro{EMFILE} si è raggiunto il numero massimo consentito di file
903 \noindent la funzione chiude il file descriptor \param{newfd} se è aperto.
905 La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
906 funzione di controllo dei file \func{fnctl} (che esamineremo in
907 \secref{sec:file_fcntl}) con il parametro \macro{F\_DUPFD}.
909 L'operazione ha la sintassi \func{fnctl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
910 come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
911 differenza, a parte i codici di errore, è che \func{dup2} chiude il nuovo file
912 se è già aperto mentre \func{fcntl} apre il primo disponibile con un valore
913 superiore, per cui per poterla usare come \func{dup2} occorrerebbe prima
914 effettuare una \func{close}, perdendo l'atomicità dell'operazione.
916 L'uso principale di queste funzioni è per la redirezione dell'input e
917 dell'output fra l'esecuzione di una \func{fork} e la successiva \func{exec};
918 diventa così possibile associare un file (o una pipe) allo standard input o
919 allo standard output, torneremo su questo uso più avanti quando tratteremo le
923 \subsection{La funzione \func{fcntl}}
924 \label{sec:file_fcntl}
926 Oltre alle operazioni base esaminate in \secref{sec:file_base_func} esistono
927 tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su un file
928 descriptor. Per queste operazioni di manipolazione delle varie proprietà di un
929 file descriptor viene usata la funzione \func{fcntl} il cui prototipo è:
933 \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd)}
934 \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd, long arg)}
935 \funcdecl{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock * lock)}
936 La funzione esegue una delle possibili operazioni specificate da \param{cmd}
939 La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda dell'operazione. In caso
940 di errore il valore di ritorno è -1 e la variabile \var{errno} viene settata
941 ad un opportuno codice, quelli validi in generale sono:
943 \item \macro{EBADF} \param{oldfd} non è un file aperto.
947 Il comportamento di questa funzione è determinato dal valore del comando
948 \param{cmd} che le viene fornito; in \secref{sec:file_dup} abbiamo incontrato
949 un esempio per la duplicazione dei file descriptor, una lista dei possibili
950 valori è riportata di seguito:
951 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
952 \item[\macro{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
953 maggiore o uguale ad \param{arg} e ne fa una copia di \var{fd}. In caso di
954 successo ritorna il nuovo file descriptor. Gli errori possibili sono
955 \macro{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito o
956 \macro{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
957 descrittori consentito.
958 \item[\macro{F\_SETFD}] setta il valore del \textit{file descriptor flag}
959 al valore specificato con \param{arg}. Al momento l'unico bit usato è
960 quello di \textit{close on exec}, identificato dalla costante
962 \item[\macro{F\_GETFD}] ritorna il valore del \textit{file descriptor flag} di
963 \var{fd}, se \macro{FD\_CLOEXEC} è settato i file descriptor aperti vengono
964 chiusi attraverso una \func{exec} altrimenti (il default) restano aperti.
965 \item[\macro{F\_GETFL}] ritorna il valore del \textit{file status flag},
966 permette cioè di rileggere quei bit settati da \func{open} all'apertura del
967 file che vengono memorizzati (quelli riportati nella prima e terza sezione
968 di \tabref{tab:file_open_flags}).
969 \item[\macro{F\_SETFL}] setta il \textit{file status flag} al valore
970 specificato da \param{arg}, possono essere settati solo i bit riportati
971 nella terza sezione di \tabref{tab:file_open_flags} (da verificare).
972 \item[\macro{F\_GETLK}] se un file lock è attivo restituisce nella struttura
973 \param{lock} la struttura \type{flock} che impedisce l'acquisizione del
974 blocco, altrimenti setta il campo \var{l\_type} a \macro{F\_UNLCK} (per i
975 dettagli sul \textit{file locking} vedi \secref{sec:file_locking}).
976 \item[\macro{F\_SETLK}] richiede il file lock specificato da \param{lock} se
977 \var{l\_type} è \macro{F\_RDLCK} o \macro{F\_WRLLCK} o lo rilascia se
978 \var{l\_type} è \macro{F\_UNLCK}. Se il lock è tenuto da qualcun'altro
979 ritorna immediatamente restituendo -1 e setta \var{errno} a \macro{EACCES} o
980 \macro{EAGAIN} (per i dettagli sul \textit{file locking} vedi
981 \secref{sec:file_locking}).
982 \item[\macro{F\_SETLKW}] identica a \macro{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
983 la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato. Se
984 l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce -1 e setta
985 \var{errno} a \macro{EINTR} (per i dettagli sul \textit{file locking} vedi
986 \secref{sec:file_locking}).
987 \item[\macro{F\_GETOWN}] restituisce il \acr{pid} del processo o il process
988 group che è preposto alla ricezione dei segnali \macro{SIGIO} e
989 \macro{SIGURG} per gli eventi associati al file descriptor \var{fd}. Il
990 process group è restituito come valore negativo.
991 \item[\macro{F\_SETOWN}] setta il processo o process group che riceverà i
992 segnali \macro{SIGIO} e \macro{SIGURG} per gli eventi associati al file
993 descriptor \var{fd}. I process group sono settati usando valori negativi.
994 \item[\macro{F\_GETSIG}] restituisce il segnale mandato quando ci sono dati
995 disponibili in input sul file descriptor. Il valore 0 indica il default (che
996 è \macro{SIGIO}), un valore diverso da zero indica il segnale richiesto,
997 (che può essere lo stesso \macro{SIGIO}), nel qual caso al manipolatore del
998 segnale, se installato con \macro{SA\_SIGINFO}, vengono rese disponibili
999 informazioni ulteriori informazioni.
1000 \item[\macro{F\_SETSIG}] setta il segnale da inviare quando diventa possibile
1001 effettuare I/O sul file descriptor. Il valore zero indica il default
1002 (\macro{SIGIO}), ogni altro valore permette di rendere disponibile al
1003 manipolatore del segnale ulteriori informazioni se si è usata
1004 \macro{SA\_SIGINFO}.
1007 La maggior parte delle funzionalità di \func{fcntl} sono troppo avanzate per
1008 poter essere affrontate in dettaglio a questo punto; saranno riprese più
1009 avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative.
1011 Per determinare le modalità di accesso inoltre è necessario estrarre i bit di
1012 accesso (ottenuti con il comando \macro{F\_GETFL}); infatti la definizione
1013 corrente non assegna bit separati a \macro{O\_RDONLY}, \macro{O\_WRONLY} e
1014 \macro{O\_RDWR}\footnote{posti rispettivamente ai valori 0, 1 e 2}, per cui il
1015 valore si ottiene eseguendo un AND binario del valore di ritorno di
1016 \func{fcntl} con la maschera \macro{O\_ACCMODE} anch'essa definita in
1021 \subsection{La funzione \func{ioctl}}
1022 \label{sec:file_ioctl}
1024 Benché il concetto di \textit{everything is a file} si sia dimostratato molto
1025 valido anche per l'interazione con i più vari dispositivi, con cui si può
1026 interagire con le stesse funzioni usate per i normali file di dati,
1027 esisteranno sempre caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e della
1028 funzionalità che ciascuno di essi provvede, che non possono venire comprese in
1029 questa interfaccia astratta (un caso tipico è il settaggio della velocità di
1030 una porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer).
1032 Per questo motivo l'architettura del sistema ha previsto l'esistenza di una
1033 funzione speciale, \func{ioctl}, con cui poter compiere operazioni specifiche
1034 per ogni singolo dispositivo. Il prototipo di questa funzione è:
1036 \begin{prototype}{sys/ioctl.h}{int ioctl(int fd, int request, ...)}
1038 La funzione manipola il sottostante dispositivo, usando il parametro
1039 \param{request} per specificare l'operazione richiesta e il terzo parametro
1040 (che usualmente è di tipo \param{char * argp}) per passare o ricevere
1041 l'informazione necessaria al dispositivo.
1043 La funzione nella maggior parte dei casi ritorna 0, alcune operazioni usano
1044 però il valore di ritorno per restituire informazioni. In caso di errore
1045 viene sempre restituito -1 e \var{errno} viene settata ad uno dei valori
1048 \item \macro{ENOTTY} il file \param{fd} non è associato con un device.
1049 \item \macro{EINVAL} gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
1052 ed inoltre \macro{EBADF} e \macro{EFAULT}.
1055 La funzione serve in sostanza per fare tutte quelle operazioni che non si
1056 adattano all'architettura di I/O di unix e che non è possibile effettuare con
1057 le funzioni esaminate finora. Per questo motivo non è possibile fare altro che
1058 una descrizione generica; torneremo ad esaminarla in seguito, quando si
1059 tratterà di applicarla ad alcune problematiche specifiche.