contempo tratteremo l'organizzazione dei file in un sistema unix-like, e le
varie caratteristiche distintive.
+
+
\section{L'organizzazione di file e directory}
\label{sec:file_organization}
directory.
Il nome completo di file generico è composto da una serie di nomi separati da
-una \texttt{/} (in Linux più \texttt{/} consecutive sono considerate
+una \file{/} (in Linux più \file{/} consecutive sono considerate
equivalenti ad una sola). Il nome completo di un file viene usualmente
chiamato \textit{pathname}, e anche se il manuale della glibc depreca questo
nome (poiché genererebbe confusione, dato che con \textit{path} si indica
indicati come directory esistano e siano effettivamente directory, inoltre i
permessi devono consentire l'accesso.
-Se il pathname comincia per \texttt{/} la ricerca parte dalla directory radice
+Se il pathname comincia per \file{/} la ricerca parte dalla directory radice
del processo; questa, a meno di un \textit{chroot} (su cui torneremo in
seguito, vedi \secref{sec:xxx_chroot}) è la stessa per tutti i processi ed
equivale alla directory radice dell'albero (come descritto in
bufferizzato in quanto la lettura e la scrittura vengono eseguite chiamando
direttamente le system call del kernel (in realtà il kernel effettua al suo
interno alcune bufferizzazioni per aumentare l'efficienza nell'accesso ai
-dispositivi); i file descriptors sono rappresentati da numeri interi (cioè
+dispositivi); i file descriptor sono rappresentati da numeri interi (cioè
semplici variabili di tipo \type{int}). L'interfaccia è definita
nell'header \file{unistd.h}.
Entrambe le interfacce possono essere usate per l'accesso ai file come agli
altri oggetti del VFS (pipe, socket, device), ma per poter accedere alle
operazioni di controllo sul particolare tipo di oggetto del VFS scelto occorre
-usare l'interfaccia standard di unix coi file descriptors. Allo stesso modo
+usare l'interfaccia standard di unix coi file descriptor. Allo stesso modo
devono essere usati i file descriptor se si vuole ricorrere a modalità
speciali di I/O come il polling o il non-bloccante (vedi
-\secref{sec:file_xxx}).
+\secref{sec:file_noblocking}).
Gli stream forniscono un'interfaccia di alto livello costruita sopra quella
dei file descriptor, che tratta tutti i file nello stesso modo, con
% abbiamo brevemente accennato le caratteristiche (dal lato dell'implementazione
% nel kernel) in \secref{sec:file_vfs}.
+
\subsection{Il \textit{virtual filesystem} di Linux}
\label{sec:file_vfs}
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=7cm]{img/vfs.eps}
+ \includegraphics[width=7cm]{img/vfs}
\caption{Schema delle operazioni del VFS}
\label{fig:file_VFS_scheme}
\end{figure}
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 decriptor per accedere alle routine
+usare le funzioni contenute nel filesystem descriptor per accedere alle routine
specifiche di quel filesystem.
Gli altri due descrittori usati dal VFS sono relativi agli altri due oggetti
\label{sec:file_vfs_work}
La funzione più fondamentale implementata dal VFS è la system call
-\texttt{open} che permette di aprire un file. Dato un pathname viene eseguita
+\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.
-Una singola 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, 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.
-
-Le 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 dentry.
-
-La dcache costituisce perciò una sorta di vista completa di tutto l'albero dei
-file, ovviamente per non riempire tutta la memoria questa vista è parziale
-(la dcache cioè contiene solo le dentry per i file per i quali è stato
-richiesto l'accesso), quando si vuole risolvere un nuovo pathname il VFS deve
-creare una nuova dentry e caricare l'inode corrispondente in memoria.
+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.
+
+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}.
+
+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
+parziale (la \textit{dcache} cioè contiene solo le \textit{dentry} per i file
+per i quali è stato richiesto l'accesso), quando si vuole risolvere un nuovo
+pathname il VFS deve creare una nuova \textit{dentry} e caricare l'inode
+corrispondente in memoria.
Questo procedimento viene eseguito dal metodo \func{lookup()} dell'inode
della directory che contiene il file; questo viene installato nelle relative
L'apertura di un file richiede comunque un'altra operazione, l'allocazione di
una struttura di tipo \var{file} in cui viene inserito un puntatore alla
-dentry e una struttura \verb|f_ops| che contiene i puntatori ai metodi che
-implementano le operazioni disponibili sul file. In questo modo i processi in
-user space possono accedere alle operazioni attraverso detti metodi, che
-saranno diversi a seconda del tipo di file (o dispositivo) aperto (su questo
-torneremo in dettaglio in \secref{sec:file_fd}). Un elenco delle operazioni
-previste dal kernel è riportato in \ntab.
+\textit{dentry} e una struttura \var{f\_ops} che contiene i puntatori ai
+metodi che implementano le operazioni disponibili sul file. In questo modo i
+processi in user space possono accedere alle operazioni attraverso detti
+metodi, che saranno diversi a seconda del tipo di file (o dispositivo) aperto
+(su questo torneremo in dettaglio in \secref{sec:file_fd}). Un elenco delle
+operazioni previste dal kernel è riportato in \ntab.
\begin{table}[htb]
\centering
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
-utilizzare la opportuna routine dichiarata in \verb|f_ops| appropriata al tipo
+utilizzare la opportuna routine dichiarata in \var{f\_ops} appropriata al tipo
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
-\textit{seek}) non saranno disponibili, però con questo sistema l'utilizzo di
+\func{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.
Dato un disco lo spazio fisico 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 ext2, che prevede una separazione dei dati in
-\textit{blocks group} che replicano il superblock (ma sulle caratteristiche di
-ext2 torneremo in \secref{sec:file_ext2}). È comunque caratteristica
+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
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.eps}
+ \includegraphics[width=9cm]{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.eps}
+ \includegraphics[width=11cm]{img/filesys_struct}
\caption{Strutturazione dei dati all'interno di un filesystem}
\label{fig:file_filesys_detail}
\end{figure}
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=11cm]{img/dir_links.eps}
+ \includegraphics[width=11cm]{img/dir_links}
\caption{Organizzazione dei link per le directory}
\label{fig:file_dirs_link}
\end{figure}
cui si era partiti avrà un numero di riferiementi di almeno tre, in quanto
adesso sarà referenziata anche dalla voce \file{..} di \file{img}.
+
\subsection{Il filesystem \textsl{ext2}}
\label{sec:file_ext2}
Il filesystem standard usato da Linux è il cosiddetto \textit{second extended
- filesystem}, identificato dalla sigla \textsl{ext2}. Esso supporta tutte le
+ 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.
kernel quando agisce su gruppi di file. Possono essere settati su file e
directory e in quest'ultimo caso i nuovi file creati nella directory
ereditano i suoi attributi.
-\item sono supportate entrambe le semantiche di BSD e SYSV come opzioni di
+\item sono supportate entrambe le semantiche di BSD e SVr4 come opzioni di
montaggio. La semantica BSD comporta che i file in una directory sono creati
con lo stesso identificatore di gruppo della directory che li contiene. La
- semantica SYSV comporta che i file vengono creati con l'identificatore del
+ semantica SVr4 comporta che i file vengono creati con l'identificatore del
gruppo primario del processo, eccetto il caso in cui la directory ha il bit
- di sgid settato (per una descrizione dettagliata del significato di questi
- termini si veda \secref{sec:file_access_control}), nel qual caso file e
- sotto-directory ereditano sia il \acr{gid} che lo \acr{sgid}.
+ di \acr{sgid} settato (per una descrizione dettagliata del significato di
+ questi termini si veda \secref{sec:file_access_control}), nel qual caso file
+ e subdirectory ereditano sia il \acr{gid} che lo \acr{sgid}.
\item l'amministratore può scegliere la dimensione dei blocchi del filesystem
in fase di creazione, a seconda delle sue esigenze (blocchi più grandi
permettono un accesso più veloce, ma sprecano più spazio disco).
una maggiore affidabilità e possibilità di recupero in caso di corruzione del
superblock principale.
-
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=9cm]{img/dir_struct.eps}
+ \includegraphics[width=9cm]{img/dir_struct}
\caption{Struttura delle directory nel \textit{second extented filesystem}.}
\label{fig:file_ext2_dirs}
\end{figure}
-L'utilizzo di raggrupamenti di blocchi ha inoltre degli effetti positivi nelle
+L'utilizzo di raggruppamenti di blocchi ha inoltre degli effetti positivi nelle
prestazioni dato che viene ridotta la distanza fra i dati e la tabella degli
-inodes.
+inode.
Le directory sono implementate come una linked list con voci di dimensione
variabile. Ciascuna voce della lista contiene il numero di inode, la sua
-
-
projects / gapil.git / blobdiff