Questo significa che si può accedere a qualunque periferica del computer,
dalla seriale, alla parallela, alla console, e agli stessi dischi attraverso i
-cosiddetti file di dispositivo\index{file!di dispositivo} (i \textit{device
+cosiddetti file di dispositivo\index{file!di~dispositivo} (i \textit{device
file}). Questi sono dei file speciali agendo sui quali i programmi possono
leggere, scrivere e compiere operazioni direttamente sulle periferiche, usando
le stesse funzioni che si usano per i normali file di dati.
si chiama un \textit{filesystem} (vedi sez.~\ref{sec:file_arch_func}), essa
poi viene resa disponibile ai processi attraverso quello che viene chiamato il
\textsl{montaggio} del \textit{filesystem}.
-% (approfondiremo tutto ciò in sez.~\ref{sec:file_arch_func}).
In questa sezione faremo una panoramica generica su come il sistema presenta
i file ai processi, trattando l'organizzazione di file e directory, i tipi di
\subsection{L'organizzazione di file e directory}
\label{sec:file_organization}
+\itindbeg{pathname}
In Unix, a differenza di quanto avviene in altri sistemi operativi, tutti i
file vengono tenuti all'interno di un unico albero la cui radice (quella che
viene chiamata \textit{root directory}) viene montata all'avvio. Un file
viene identificato dall'utente usando quello che viene chiamato
-\textit{pathname}\index{pathname}\footnote{il manuale della \acr{glibc}
- depreca questa nomenclatura, che genererebbe confusione poiché \textit{path}
- indica anche un insieme di directory su cui effettuare una ricerca (come
- quello in cui si cercano i comandi). Al suo posto viene proposto l'uso di
- \textit{filename} e di componente per il nome del file all'interno della
- directory. Non seguiremo questa scelta dato che l'uso della parola
- \textit{pathname} è ormai così comune che mantenerne l'uso è senz'altro più
- chiaro dell'alternativa proposta.}, cioè il percorso che si deve fare per
-accedere al file a partire dalla \textit{root directory}, che è composto da
-una serie di nomi separati da una \file{/}.
+\textit{pathname}\footnote{il manuale della \acr{glibc} depreca questa
+ nomenclatura, che genererebbe confusione poiché \textit{path} indica anche
+ un insieme di directory su cui effettuare una ricerca (come quello in cui si
+ cercano i comandi). Al suo posto viene proposto l'uso di \textit{filename} e
+ di componente per il nome del file all'interno della directory. Non
+ seguiremo questa scelta dato che l'uso della parola \textit{pathname} è
+ ormai così comune che mantenerne l'uso è senz'altro più chiaro
+ dell'alternativa proposta.}, cioè il percorso che si deve fare per accedere
+al file a partire dalla \textit{root directory}, che è composto da una serie
+di nomi separati da una \file{/}.
All'avvio del sistema, completata la fase di inizializzazione, il kernel
riceve dal bootloader l'indicazione di quale dispositivo contiene il
contenere una lista di nomi di file e le informazioni che associano ciascun
nome al contenuto. Dato che questi nomi possono corrispondere ad un qualunque
oggetto del filesystem, compresa un'altra directory, si ottiene naturalmente
-un'organizzazione ad albero inserendo directory in altre directory.
+un'organizzazione ad albero inserendo nomi di directory in altre directory.
Un file può essere indicato rispetto alla directory corrente semplicemente
specificandone il nome\footnote{Il manuale delle \acr{glibc} chiama i nomi
- contenuti nelle directory \textsl{componenti} (in inglese \textit{file name
- components}), noi li chiameremo più semplicemente \textit{nomi}.} da essa
-contenuto. All'interno dello stesso albero si potranno poi inserire anche
-tutti gli altri oggetti visti attraverso l'interfaccia che manipola i file
-come le fifo, i link, i socket\index{socket} e gli stessi file di dispositivo
-\index{file!di dispositivo} (questi
-ultimi, per convenzione, sono inseriti nella directory \file{/dev}).
+contenuti nelle directory \textsl{componenti} (in inglese \textit{file name
+components}), noi li chiameremo più semplicemente \textsl{nomi} o
+\textsl{voci}.} da essa contenuto. All'interno dello stesso albero si
+potranno poi inserire anche tutti gli altri oggetti visti attraverso
+l'interfaccia che manipola i file come le fifo, i link, i socket\index{socket}
+e gli stessi file di dispositivo \index{file!di~dispositivo} (questi ultimi,
+per convenzione, sono inseriti nella directory \file{/dev}).
Il nome completo di un file viene chiamato \textit{pathname} ed il
procedimento con cui si individua il file a cui esso fa riferimento è chiamato
-risoluzione del nome (\textit{file name resolution} o \textit{pathname
- resolution}). La risoluzione viene fatta esaminando il \textit{pathname} da
+risoluzione del nome (\textit{filename resolution} o \textit{pathname
+resolution}). La risoluzione viene fatta esaminando il \textit{pathname} da
sinistra a destra e localizzando ogni nome nella directory indicata dal nome
-precedente usando \file{/} come separatore\footnote{nel caso di nome vuoto, il
- costrutto \file{//} viene considerato equivalente a \file{/}.}: ovviamente,
+precedente usando \texttt{/} come separatore\footnote{nel caso di nome vuoto,
+il costrutto \file{//} viene considerato equivalente a \file{/}.}: ovviamente,
perché il procedimento funzioni, occorre che i nomi indicati come directory
esistano e siano effettivamente directory, inoltre i permessi (si veda
sez.~\ref{sec:file_access_control}) devono consentire l'accesso all'intero
\textit{pathname}.
-Se il \textit{pathname}\index{pathname} comincia per \file{/} la ricerca parte
-dalla directory radice del processo; questa, a meno di un \func{chroot} (su
-cui torneremo in sez.~\ref{sec:file_chroot}) è la stessa per tutti i processi
-ed equivale alla directory radice dell'albero dei file: in questo caso si
-parla di un \textsl{pathname assoluto}\index{pathname!assoluto}. Altrimenti la
+Se il \textit{pathname} comincia per \texttt{/} la ricerca parte dalla
+directory radice del processo; questa, a meno di un \func{chroot} (su cui
+torneremo in sez.~\ref{sec:file_chroot}) è la stessa per tutti i processi ed
+equivale alla directory radice dell'albero dei file: in questo caso si parla
+di un \textsl{pathname assoluto} \itindsub{pathname}{assoluto}. Altrimenti la
ricerca parte dalla directory corrente (su cui torneremo in
sez.~\ref{sec:file_work_dir}) ed il pathname è detto \textsl{pathname
- relativo}\index{pathname!relativo}.
+ relativo} \itindsub{pathname}{relativo}.
I nomi \file{.} e \file{..} hanno un significato speciale e vengono inseriti
in ogni directory: il primo fa riferimento alla directory corrente e il
la directory che contiene il riferimento alla directory corrente; nel caso la
directory corrente coincida con la directory radice, allora il riferimento è a
se stessa.
+\itindend{pathname}
\subsection{I tipi di file}
sono implementati come oggetti del \textit{Virtual File System} (vedi
sez.~\ref{sec:file_vfs_work}) e sono presenti in tutti i filesystem unix-like
utilizzabili con Linux. L'elenco dei vari tipi di file definiti dal
-\textit{Virtual File System}\index{Virtual File System} è riportato in
+\textit{Virtual File System}\itindex{Virtual~File~System} è riportato in
tab.~\ref{tab:file_file_types}.
Si tenga ben presente che questa classificazione non ha nulla a che fare con
sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}) ed i \textit{socket}\index{socket} (che
tratteremo in cap.~\ref{cha:socket_intro}) non sono altro che dei riferimenti
per utilizzare delle funzionalità di comunicazione fornite dal kernel. Gli
-altri sono i \textsl{file di dispositivo}\index{file!di dispositivo} (o
+altri sono i \textsl{file di dispositivo}\index{file!di~dispositivo} (o
\textit{device file}) che costituiscono una interfaccia diretta per leggere e
scrivere sui dispositivi fisici; essi vengono suddivisi in due grandi
categorie, \textsl{a blocchi} e \textsl{a caratteri} a seconda delle modalità
ed è completamente trasparente all'utente. Inoltre talvolta si parla di
\textsl{accesso diretto} riferendosi alla capacità, che non ha niente a che
fare con tutto ciò, di effettuare, attraverso degli appositi file di
- dispositivo\index{file!di dispositivo}, operazioni di I/O direttamente sui
+ dispositivo\index{file!di~dispositivo}, operazioni di I/O direttamente sui
dischi senza passare attraverso un filesystem (il cosiddetto \textit{raw
access}, introdotto coi kernel della serie 2.4.x).}
portabilità più limitata.
-% \subsection{Caratteristiche specifiche dei file in Unix}
-% \label{sec:fileint_unix_spec}
-
-% Essendo un sistema multitasking e multiutente esistono alcune caratteristiche
-% specifiche di un sistema unix-like che devono essere tenute in conto
-% nell'accesso ai file. È infatti normale che più processi o programmi possano
-% accedere contemporaneamente allo stesso file e devono poter eseguire le loro
-% operazioni indipendentemente da quello che fanno gli altri processi.
-
-% Per questo motivo le strutture usate per all'accesso ai file sono relative al
-% processo che effettua l'accesso. All'apertura di ogni file infatti viene
-% creata all'interno del processo una apposita struttura in cui sono memorizzati
-% tutti gli attributi del medesimo, che viene utilizzata per tutte le
-% operazioni. Questa è una struttura che resta locale al processo stesso; in
-% questo modo processi diversi possono usare le proprie strutture locali per
-% accedere ai file (che può essere sempre lo stesso) in maniera assolutamente
-% indipendente.
-
-% Questo ha delle conseguenze di cui è bene tenere conto; ad esempio in tutti i
-% sistemi POSIX uno degli attributi di un file aperto è la posizione corrente nel
-% file, cioè il punto nel file in cui verrebbe letto o scritto alla operazione
-% successiva. Essa è rappresentata da un numero intero che indica il numero di
-% byte dall'inizio del file, che viene (a meno che non si apra il file in
-% append) inizializzato a zero all'apertura del medesimo.
-
-% Questo è uno dei dati che viene mantenuto nella suddetta struttura, per cui
-% ogni processo avrà la sua posizione corrente nel file, che non sarà
-% influenzata da quello che altri processi possono fare. Anzi, aprire un file
-% significa appunto creare ed inizializzare una tale struttura, per cui se si
-% apre due volte lo stesso file all'interno dello stesso processo, si otterranno
-% due file descriptor o due stream che avranno ancora una posizione corrente nel
-% file assolutamente indipendente.
-
-% Si tenga conto inoltre che un'altro dei dati contenuti nella struttura di
-% accesso è un riferimento all'inode del file, pertanto anche se il file viene
-% cancellato da un altro processo, sarà sempre possibile mantenere l'accesso ai
-% dati, e lo spazio su disco non verrà rilasciato fintanto che il file non sarà
-% chiuso e l'ultimo riferimento cancellato. È pertanto possibile (come vedremo
-% in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_link}) aprire un file provvisorio per
-% cancellarlo immediatamente dopo; in questo modo all'uscita del programma il
-% file scomparirà definitivamente dal disco, ma il file ed il suo contenuto
-% saranno disponibili per tutto il tempo in cui il processo è attivo.
-
-% Ritorneremo su questo più avanti in sez.~\ref{sec:file_fd}, quando tratteremo
-% l'input/output sui file, esaminando in dettaglio come tutto ciò viene
-% realizzato.
-
\section{L'architettura della gestione dei file}
\label{sec:file_arch_func}
-%% 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 della gestione dei file da
-%% parte del kernel 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 cap.~\ref{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
per poi trattare in maniera un po' più dettagliata il filesystem più usato con
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
-% sez.~\ref{sec:file_vfs}.
-
\subsection{Il \textit{Virtual File System} di Linux}
\label{sec:file_vfs}
-% Questa sezione riporta informazioni sui dettagli di come il kernel gestisce i
-% file. L'argomento è abbastanza ``esoterico'' e questa sezione può essere
-% saltata ad una prima lettura; è bene però tenere presente che vengono
-% introdotti qui alcuni termini che potranno comparire in seguito, come
-% \textit{inode}, \textit{dentry}, \textit{dcache}.
-
+\itindbeg{Virtual~File~System}
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 uno
strato intermedio che il kernel usa per accedere ai più svariati filesystem
sui file già aperti.
-\subsection{Il funzionamento del VFS}
+\subsection{Il funzionamento del \textit{Virtual File System}}
\label{sec:file_vfs_work}
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}.
+che permette di aprire un file. Dato un \itindex{pathname}\textit{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 \textit{pathname} a una specifica \textit{dentry}.
Una singola \textit{dentry} contiene in genere il puntatore ad un
\textit{inode}\index{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\index{file!di dispositivo}, o una qualsiasi altra cosa che possa
+dispositivo\index{file!di~dispositivo}, o una qualsiasi altra cosa che possa
essere rappresentata dal VFS (i tipi di file riportati in
tab.~\ref{tab:file_file_types}). A ciascuno di essi è associata pure una
struttura che sta in memoria, e che, oltre alle informazioni sullo specifico
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\index{inode} corrispondente in memoria.
+\itindex{pathname}\textit{pathname} il VFS deve creare una nuova
+\textit{dentry} e caricare l'inode\index{inode} corrispondente in memoria.
Questo procedimento viene eseguito dal metodo \code{lookup()}
dell'inode\index{inode} della directory che contiene il file; questo viene
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.
+\itindend{Virtual~File~System}
\subsection{Il funzionamento di un filesystem Unix}
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, per il momento non entreremo nei dettagli di un
+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.
partizione può contenere un filesystem. La strutturazione tipica
dell'informazione su un disco è riportata in fig.~\ref{fig:file_disk_filesys};
in essa si fa riferimento alla struttura del filesystem \acr{ext2}, che
-prevede una separazione dei dati in \textit{blocks group} che replicano il
+prevede una separazione dei dati in \textit{block group} che replicano il
superblock (ma sulle caratteristiche di \acr{ext2} torneremo in
sez.~\ref{sec:file_ext2}). È comunque caratteristica comune di tutti i
filesystem per Unix, indipendentemente da come poi viene strutturata nei
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 fig.~\ref{fig:file_filesys_detail}, in cui la partizione è divisa
-in gruppi di blocchi.\footnote{non si confonda la questa definizione con
+in gruppi di blocchi.\footnote{non si confonda questa definizione con
quella riportata in fig.~\ref{fig:file_dirent_struct}; in quel caso si fa
riferimento alla struttura usata in user space per riportare i dati
contenuti in una directory generica, questa fa riferimento alla struttura
prestazioni dato che viene ridotta la distanza fra i dati e la tabella degli
inode\index{inode}.
-Le directory sono implementate come una linked list con voci di dimensione
-variabile. Ciascuna voce della lista contiene il numero di inode\index{inode},
-la sua lunghezza, il nome del file e la sua lunghezza, secondo lo schema in
-fig.~\ref{fig:file_ext2_dirs}; in questo modo è possibile implementare nomi
-per i file anche molto lunghi (fino a 1024 caratteri) senza sprecare spazio
-disco.
+Le directory sono implementate come una \itindex{linked~list}\textit{linked
+ list} con voci di dimensione variabile. Ciascuna voce della lista contiene
+il numero di inode\index{inode}, la sua lunghezza, il nome del file e la sua
+lunghezza, secondo lo schema in fig.~\ref{fig:file_ext2_dirs}; in questo modo
+è possibile implementare nomi per i file anche molto lunghi (fino a 1024
+caratteri) senza sprecare spazio disco.
projects / gapil.git / blobdiff