fileunix.tex

   1 \chapter{L'interfaccia unix di I/O con i file}
   2 \label{cha:file_unix_interface}
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   4 Esamineremo in questo capitolo la prima delle due interfacce di programmazione
   5 per i file, quella dei file descriptor, nativa di unix. Questa è l'interfaccia
   6 di basso livello, che non prevede funzioni evolute come la bufferizzazione o
   7 funzioni di lettura o scrittura formattata, ma è su questa che è costruita
   8 anche l'interfaccia standard dei file definita dallo standard ANSI C.
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  12 \section{L'architettura di base}
  13 \label{sec:file_base_arch}
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  15 Iniziamo la trattazione con una panoramica sull'architettura base della
  16 intefaccia dei file descriptor. Esamineremo in questa sezione la struttura
  17 base dell'interfaccia con i file di unix, e le modalità con cui i processi
  18 ed il kernel interagiscono per operare sui file.
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  21 \subsection{L'architettura dei \textit{file descriptors}}
  22 \label{sec:file_fd}
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  24 Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
  25 comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso (si ricordi
  26 quanto visto in \secref{sec:file_vfs_work}), questo si fa aprendo il file con
  27 la funzione \func{open} che provvederà a localizzare l'inode del file e
  28 inizializzare le funzioni che il VFS mette a disposizione (riportate in
  29 \tabref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il file
  30 dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione impedendo
  31 ogni ulteriore operazione.
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  33 Per capire come funziona questo canale di comunicazione occorre spiegare
  34 brevemente qual'è architettura con cui il kernel gestisce l'interazione fra
  35 processi e file.  Il kernel mantiene sempre un elenco dei processi
  36 attivi nella cosiddetta \textit{process table} ed un elenco dei file aperti
  37 nella \textit{file table}.
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  39 Ciascuna voce della \textit{process table}, che in Linux è costituita da una
  40 struttura \var{task\_struct}, contiene le informazioni relative ad ogni
  41 processo attivo nel sistema; fra queste c'è anche il puntatore ad una
  42 ulteriore struttura \var{files\_struct} in cui sono contenute le informazioni
  43 relative a ogni file che il processo ha aperto, ed in particolare:
  44 \begin{itemize}
  45 \item i flag di close on esec
  46 \item un puntatore alla struttura \var{file} nella \textit{file table}
  47 \end{itemize}
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  49 Ciascuna voce della \textit{file table}, che in Linux è costituita da una
  50 struttura \var{file}, contiene le informazioni relative ad ogni file aperto
  51 nel sistema, fra queste ci sono:
  52 \begin{itemize}
  53 \item lo stato del file (lettura, scrittura, append, etc.).
  54 \item il valore della posizione corrente (l'\textit{offset}).
  55 \item un puntatore alla dentry del file (da cui si accede all'inode).
  56 \item un puntatore alla tabella delle operazioni del filesystem (vedi
  57   \tabref{tab:file_file_operations}).
  58 \end{itemize}
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  61 Le relazioni fra queste strutture sono riportate in \nfig;
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  65 All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un intero non
  66 negativo, chiamato appunto \textit{file descriptors};
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  72 \subsection{La condivisione dei files}
  73 \label{sec:file_sharing}
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  77 \section{Le funzioni base}
  78 \label{sec:file_base_func}
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  80 L'interfaccia standard unix per l'input/output sui file è basata su cinque
  81 funzioni fondamentali \func{open}, \func{read}, \func{write},
  82 \func{lseek} e \func{close};
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  85 \subsection{La funzione \func{open}}
  86 \label{sec:file_open}
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  88 \subsection{La funzione \func{creat}}
  89 \label{sec:file_creat}
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  91 \subsection{La funzione \func{close}}
  92 \label{sec:file_close}
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  94 \subsection{La funzione \func{lseek}}
  95 \label{sec:file_lseek}
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  97 \subsection{La funzione \func{read}}
  98 \label{sec:file_read}
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 100 \subsection{La funzione \func{write}}
 101 \label{sec:file_write}
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 103 \subsection{Operazioni atomiche coi file}
 104 \label{sec:file_atomic}
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 106 \section{Funzioni avanzate}
 107 \label{sec:file_adv_func}
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 109 \subsection{La funzioni \func{dup} e \func{dup2}}
 110 \label{sec:file_dup}
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 112 \subsection{La funzione \func{fcntl}}
 113 \label{sec:file_fcntl}
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 115 \subsection{La funzione \func{ioctl}}
 116 \label{sec:file_ioctl}
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