dati e che non c'è nessun supporto del sistema per le estensioni come parte
del filesystem. Ciò non ostante molti programmi adottano delle convenzioni per
i nomi dei file, ad esempio il codice C normalmente si mette in file con
-l'estensione \file{.c}, ma questa è, appunto, solo una convenzione.
+l'estensione \file{.c}, ma questa è, per quanto usata ed accettata in maniera
+universale, solo una convenzione.
Per capire fino in fondo le proprietà di file e directory in un sistema
unix-like ed il comportamento delle relative funzioni di manipolazione occorre
una breve introduzione al funzionamento gestione dei file da parte del kernel
-e sugli oggetti su cui è basato un filesystem di tipo unix. In particolare
-occorre tenere presente dov'è che si situa la divisione fondamentale fra
-kernel space e user space che tracciavamo al \capref{cha:intro_unix}.
+e sugli oggetti su cui è basato un filesystem. In particolare occorre tenere
+presente dov'è che si situa la divisione fondamentale fra kernel space e user
+space che tracciavamo al \capref{cha:intro_unix}.
In questa sezione esamineremo come viene implementato l'accesso ai file in
Linux, come il kernel può gestire diversi tipi di filesystem, descrivendo
-prima le caratteristiche generali di un filesystem Unix, per poi trattare in
-maniera un po' più dettagliata il filesystem standard di Linux, l'\acr{ext2}.
+prima le caratteristiche generali di un filesystem di un sistema unix-like,
+per poi trattare in maniera un po' più dettagliata il filesystem standard di
+Linux, l'\acr{ext2}.
+% in particolare si riprenderà, approfondendolo sul piano dell'uso nelle
+% funzioni di libreria, il concetto di \textit{inode} di cui abbiamo brevemente
+% accennato le caratteristiche (dal lato dell'implementazione nel kernel) in
+% \secref{sec:file_vfs}.
-% in particolare si riprenderà, approfondendolo sul piano
-% dell'uso nelle funzioni di libreria, il concetto di \textit{inode} di cui
-% abbiamo brevemente accennato le caratteristiche (dal lato dell'implementazione
-% nel kernel) in \secref{sec:file_vfs}.
-
-\subsection{Il \textit{virtual filesystem} di Linux}
+\subsection{Il \textit{Virtual Filesystem} di Linux}
\label{sec:file_vfs}
% Questa sezione riporta informazioni sui dettagli di come il kernel gestisce i
% \textit{inode}, \textit{dentry}, \textit{dcache}.
In Linux il concetto di \textit{everything is a file} è stato implementato
-attraverso il \textit{Virtual File System} (da qui in avanti VFS) che è
-l'interfaccia che il kernel rende disponibile ai programmi in user space
-attraverso la quale vengono manipolati i file; esso provvede un livello di
-indirezione che permette di collegare le operazioni di manipolazione sui file
-alle operazioni di I/O e gestisce l'organizzazione di questi ultimi nei vari
-modi in cui diversi filesystem la effettuano, permettendo la coesistenza
-di filesystem differenti all'interno dello stesso albero delle directory
+attraverso il \textit{Virtual Filesystem} (da qui in avanti VFS) che è uno
+strato intermedio che il kernel usa per accedere ai più svariati filesystem
+mantenendo la stessa interfaccia per i programmi in user space. Esso provvede
+un livello di indirezione che permette di collegare le operazioni di
+manipolazione sui file alle operazioni di I/O, e gestisce l'organizzazione di
+queste ultime nei vari modi in cui diversi filesystem le effettuano,
+permettendo la coesistenza di filesystem differenti all'interno dello stesso
+albero delle directory.
Quando un processo esegue una system call che opera su un file il kernel
chiama sempre una funzione implementata nel VFS; la funzione eseguirà le
(o qualunque altro \textit{block device} che può contenere un filesystem), il
VFS può ricavare dalla citata tabella il puntatore alle funzioni da chiamare
nelle operazioni di montaggio. Quest'ultima è responsabile di leggere da disco
-il superblock (vedi \ref{sec:file_ext2}), inizializzare tutte le
-variabili interne e restituire uno speciale descrittore dei filesystem montati
-al VFS; attraverso quest'ultimo diventa possibile accedere alle routine
-specifiche per l'uso di quel filesystem.
+il superblock (vedi \secref{sec:file_ext2}), inizializzare tutte le variabili
+interne e restituire uno speciale descrittore dei filesystem montati al VFS;
+attraverso quest'ultimo diventa possibile accedere alle routine specifiche per
+l'uso di quel filesystem.
Il primo oggetto usato dal VFS è il descrittore di filesystem, un puntatore ad
una apposita struttura che contiene vari dati come le informazioni comuni ad
ogni filesystem, i dati privati relativi a quel filesystem specifico, e i
puntatori alle funzioni del kernel relative al filesystem. Il VFS può così
-usare le funzioni contenute nel filesystem descriptor per accedere alle routine
-specifiche di quel filesystem.
+usare le funzioni contenute nel \textit{filesystem descriptor} per accedere
+alle routine specifiche di quel filesystem.
Gli altri due descrittori usati dal VFS sono relativi agli altri due oggetti
su cui è strutturata l'interfaccia. Ciascuno di essi contiene le informazioni
\subsection{Il funzionamento del VFS}
\label{sec:file_vfs_work}
-La funzione più fondamentale implementata dal VFS è la system call
-\func{open} che permette di aprire un file. Dato un pathname viene eseguita
-una ricerca dentro la \textit{directory entry cache} (in breve
-\textit{dcache}), una tabella di hash che contiene tutte le \textit{directory
- entry} (in breve \textit{dentry}) che permette di associare in maniera
-rapida ed efficiente il pathname a una specifica dentry.
+La funzione più importante implementata dal VFS è la system call \func{open}
+che permette di aprire un file. Dato un pathname viene eseguita una ricerca
+dentro la \textit{directory entry cache} (in breve \textit{dcache}), una
+tabella che contiene tutte le \textit{directory entry} (in breve
+\textit{dentry}) che permette di associare in maniera rapida ed efficiente il
+pathname a una specifica \textit{dentry}.
Una singola \textit{dentry} contiene in genere il puntatore ad un
\textit{inode}; quest'ultimo è la struttura base che sta sul disco e che
identifica un singolo oggetto del VFS sia esso un file ordinario, una
directory, un link simbolico, una FIFO, un file di dispositivo, o una
-qualsiasi altra cosa che possa essere rappresentata dal VFS (sui tipi di
-``file'' possibili torneremo in seguito). A ciascuno di essi è associata pure
-una struttura che sta in memoria, e che oltre alle informazioni sullo
-specifico file contiene pure il riferimento alle funzioni (i \textsl{metodi})
-da usare per poterlo manipolare.
+qualsiasi altra cosa che possa essere rappresentata dal VFS (i tipi di
+``file'' riportati in \tabref{tab:file_file_types}). A ciascuno di essi è
+associata pure una struttura che sta in memoria, e che, oltre alle
+informazioni sullo specifico file, contiene anche il riferimento alle funzioni
+(i \textsl{metodi} del VFS) da usare per poterlo manipolare.
Le \textit{dentry} ``vivono'' in memoria e non vengono mai salvate su disco,
-vengono usate per motivi di velocità, gli inode invece stanno su disco e
-vengono copiati in memoria quando serve, ed ogni cambiamento viene copiato
-all'indietro sul disco, gli inode che stanno in memoria sono inode del VFS ed
-è ad essi che puntano le singole \textit{dentry}.
+vengono usate per motivi di velocità, gli \textit{inode} invece stanno su
+disco e vengono copiati in memoria quando serve, ed ogni cambiamento viene
+copiato all'indietro sul disco, gli inode che stanno in memoria sono inode del
+VFS ed è ad essi che puntano le singole \textit{dentry}.
La \textit{dcache} costituisce perciò una sorta di vista completa di tutto
l'albero dei file, ovviamente per non riempire tutta la memoria questa vista è
strutture in memoria quando si effettua il montaggio lo specifico filesystem
su cui l'inode va a vivere.
-Una volta che il VFS ha a disposizione la dentry (ed il relativo inode)
-diventa possibile accedere alle varie operazioni sul file come la
-\func{open} per aprire il file o la \func{stat} per leggere i dati
+Una volta che il VFS ha a disposizione la \textit{dentry} (ed il relativo
+\textit{inode}) diventa possibile accedere alle varie operazioni sul file come
+la \func{open} per aprire il file o la \func{stat} per leggere i dati
dell'inode e passarli in user space.
L'apertura di un file richiede comunque un'altra operazione, l'allocazione di
\label{tab:file_file_operations}
\end{table}
-In questo modo per ciascun file diventano utilizzabili una serie di operazioni
-(non è dette che tutte siano disponibili), che costituiscono l'interfaccia
-astratta del VFS, e qualora se ne voglia eseguire una il kernel andrà ad
+In questo modo per ciascun file diventano possibili una serie di operazioni
+(non è detto che tutte siano disponibili), che costituiscono l'interfaccia
+astratta del VFS. Qualora se ne voglia eseguire una il kernel andrà ad
utilizzare la opportuna routine dichiarata in \var{f\_ops} appropriata al tipo
-di file in questione.
+di file in questione.
-Così sarà possibile scrivere sulla porta seriale come su un file di dati
-normale; ovviamente certe operazioni (nel caso della seriale ad esempio la
-\code{seek}) non saranno disponibili, però con questo sistema l'utilizzo di
-diversi filesystem (come quelli usati da Windows o MacOs) è immediato e
-(relativamente) trasparente per l'utente ed il programmatore.
+In questo modo è possibile scrivere allo stesso modo sulla porta seriale come
+su un file di dati normale; ovviamente certe operazioni (nel caso della
+seriale ad esempio la \code{seek}) non saranno disponibili, però con questo
+sistema l'utilizzo di diversi filesystem (come quelli usati da Windows o
+MacOs) è immediato e (relativamente) trasparente per l'utente ed il
+programmatore.
-\subsection{Il funzionamento di un filesystem unix}
+\subsection{Il funzionamento di un filesystem Unix}
\label{sec:file_filesystem}
-Come già accennato in \secref{sec:file_organization} Linux (ed ogni unix
-in generale) organizza i dati che tiene su disco attraverso l'uso di un
+Come già accennato in \secref{sec:file_organization} Linux (ed ogni sistema
+unix-like) organizza i dati che tiene su disco attraverso l'uso di un
filesystem. Una delle caratteristiche di Linux rispetto agli altri Unix è
quella di poter supportare grazie al VFS una enorme quantità di filesystem
diversi, ognuno dei quali ha una sua particolare struttura e funzionalità
-proprie; per questo non entreremo nei dettagli di un filesystem specifico, ma
-daremo una descrizione a grandi linee che si adatta alle caratteristiche
-comuni di un qualunque filesystem standard unix.
+proprie. Per questo per il momento non entreremo nei dettagli di un
+filesystem specifico, ma daremo una descrizione a grandi linee che si adatta
+alle caratteristiche comuni di qualunque filesystem di sistema unix-like.
-Dato un disco lo spazio fisico viene usualmente diviso in partizioni; ogni
-partizione può contenere un filesystem; la strutturazione tipica
+Lo spazio fisico di un disco viene usualmente diviso in partizioni; ogni
+partizione può contenere un filesystem. La strutturazione tipica
dell'informazione su un disco è riportata in \nfig; in essa si fa riferimento
alla struttura del filesystem \acr{ext2}, che prevede una separazione dei dati
in \textit{blocks group} che replicano il superblock (ma sulle caratteristiche
di \acr{ext2} torneremo in \secref{sec:file_ext2}). È comunque caratteristica
-comune di tutti i filesystem unix, indipendentemente da come poi viene
+comune di tutti i filesystem per Unix, indipendentemente da come poi viene
strutturata nei dettagli questa informazione, prevedere una divisione fra la
lista degli inodes e lo spazio a disposizione per i dati e le directory.
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=9cm]{img/disk_struct}
+ \includegraphics[width=12cm]{img/disk_struct}
\caption{Organizzazione dello spazio su un disco in partizioni e filesystem}
\label{fig:file_disk_filesys}
\end{figure}
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=11cm]{img/filesys_struct}
+ \includegraphics[width=12cm]{img/filesys_struct}
\caption{Strutturazione dei dati all'interno di un filesystem}
\label{fig:file_filesys_detail}
\end{figure}
-Da \curfig\ si evidenziano alcune caratteristiche base di ogni filesystem su
-cui è bene porre attenzione in quanto sono fondamentali per capire il
-funzionamento delle funzioni che manipolano i file e le directory su cui
-torneremo in seguito; in particolare è opportuno ricordare sempre che:
+Da \curfig\ si evidenziano alcune delle caratteristiche di base di un
+filesystem, sulle quali è bene porre attenzione visto che sono fondamentali
+per capire il funzionamento delle funzioni che manipolano i file e le
+directory che tratteremo nel prossimo capitolo; in particolare è opportuno
+ricordare sempre che:
\begin{enumerate}
(traduzione approssimata dell'inglese \textit{directory entry}, che non
useremo anche per evitare confusione con le \textit{dentry} del kernel di
cui si parlava in \secref{sec:file_vfs}).
-
-\item Come mostrato in \curfig si possono avere più voci che puntano allo
+
+\item Come mostrato in \curfig\ si possono avere più voci che puntano allo
stesso \textit{inode}. Ogni \textit{inode} ha un contatore che contiene il
numero di riferimenti (\textit{link count}) che sono stati fatti ad esso;
solo quando questo contatore si annulla i dati del file vengono
file si chiama \func{unlink}, ed in realtà non cancella affatto i dati del
file, ma si limita a eliminare la relativa voce da una directory e
decrementare il numero di riferimenti nell'\textit{inode}.
-
+
\item Il numero di \textit{inode} nella voce si riferisce ad un \textit{inode}
nello stesso filesystem e non ci può essere una directory che contiene
riferimenti ad \textit{inodes} relativi ad altri filesystem. Questo limita
l'uso del comando \cmd{ln} (che crea una nuova voce per un file
esistente, con la funzione \func{link}) al filesystem corrente.
-
+
\item Quando si cambia nome ad un file senza cambiare filesystem il contenuto
del file non deve essere spostato, viene semplicemente creata una nuova voce
per l'\textit{inode} in questione e rimossa la vecchia (questa è la modalità
\end{enumerate}
-Infine è bene avere presente che essendo file pure loro, esiste un numero di
-riferimenti anche per le directory; per cui se ad esempio a partire dalla
-situazione mostrata in \curfig\ creiamo una nuova directory \file{img} nella
-directory \file{gapil}: avremo una situazione come quella in \nfig, dove per
-chiarezza abbiamo aggiunto dei numeri di inode.
+Infine è bene avere presente che, essendo file pure loro, esiste un numero di
+riferimenti anche per le directory; per cui se a partire dalla situazione
+mostrata in \curfig\ creiamo una nuova directory \file{img} nella directory
+\file{gapil}: avremo una situazione come quella in \nfig, dove per chiarezza
+abbiamo aggiunto dei numeri di inode.
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=11cm]{img/dir_links}
+ \includegraphics[width=12cm]{img/dir_links}
\caption{Organizzazione dei link per le directory}
\label{fig:file_dirs_link}
\end{figure}
Il filesystem standard usato da Linux è il cosiddetto \textit{second extended
filesystem}, identificato dalla sigla \acr{ext2}. Esso supporta tutte le
-caratteristiche di un filesystem standard unix, è in grado di gestire
-filename lunghi (256 caratteri, estendibili a 1012), una dimensione fino a
-4~Tb.
+caratteristiche di un filesystem standard Unix, è in grado di gestire nomi di
+file lunghi (256 caratteri, estendibili a 1012), una dimensione fino a 4~Tb.
-Oltre alle caratteristiche standard \acr{ext2} fornisce alcune estensioni
-che non sono presenti sugli altri filesystem unix, le cui principali sono le
+Oltre alle caratteristiche standard \acr{ext2} fornisce alcune estensioni che
+non sono presenti sugli altri filesystem Unix, le cui principali sono le
seguenti:
\begin{itemize}
\item i \textit{file attributes} consentono di modificare il comportamento del
log).
\end{itemize}
-La struttura di \acr{ext2} è stata ispirata a quella del filesystem di BSD,
+La struttura di \acr{ext2} è stata ispirata a quella del filesystem di BSD:
un filesystem è composto da un insieme di blocchi, la struttura generale è
quella riportata in \figref{fig:file_filesys_detail}, in cui la partizione
è divisa in gruppi di blocchi.
projects / gapil.git / blobdiff