\centering
\includegraphics[width=14cm]{img/procfile.eps}
\caption{Schema della architettura dell'accesso ai file attraverso
- l'interfaccia dei \textit{file descroptor}}
+ l'interfaccia dei \textit{file descriptor}}
\label{fig:file_proc_file}
\end{figure}
Ritorneremo su questo schema più volte, dato che esso è fondamentale per
apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo standard input (avrà
cioè il file descriptor 0).
-
\begin{table}[!htb]
\centering
\footnotesize
titolarità del file viste in \secref{sec:file_ownership}. Il parametro
\var{mode} deve essere specificato. \\
\macro{O\_EXCL} & usato in congiunzione con \macro{O\_CREAT} fa sì che
- l'esistenza del file diventi un errore\footnote{la man page di \func{open}
- segnala che questa opzione è difettosa su NFS, e che i programmi che la
- usano per stabilire un file di lock possono incorrere in una race
- condition. Si consiglia come alternativa di usare un file con un nome
- univoco e la funzione \func{link} per verificarne l'esistenza.} che fa
- fallire \func{open} con \macro{EEXIST}. \\
+ l'esistenza del file diventi un errore\protect\footnote{la man page di
+ \func{open} segnala che questa opzione è difettosa su NFS, e che i
+ programmi che la usano per stabilire un file di lock possono incorrere
+ in una race condition. Si consiglia come alternativa di usare un file
+ con un nome univoco e la funzione \func{link} per verificarne
+ l'esistenza.} che fa fallire \func{open} con \macro{EEXIST}. \\
\macro{O\_NONBLOCK} & apre il file in modalità non bloccante. Questo
valore specifica anche una modalità di operazione (vedi sotto), e
comporta che \func{open} ritorni immediatamente (torneremo su
opzione è ignorata. \\
\macro{O\_DIRECTORY} & se \var{pathname} non è una directory la chiamata
fallisce. Questo flag è specifico di Linux ed è stato introdotto con il
- kernel 2.1.126 per evitare dei DoS\footnote{Denial of Service, si chiamano
- così attacchi miranti ad impedire un servizio causando una qualche forma
- di carico eccessivo per il sistema, che resta bloccato nelle risposte
- all'attacco} quando \func{opendir} viene chiamata su una fifo o su un
- device di unità a nastri, non deve essere utilizzato al di fuori
- dell'implementazione di \func{opendir}. \\
+ kernel 2.1.126 per evitare dei DoS\protect\footnote{Denial of Service, si
+ chiamano così attacchi miranti ad impedire un servizio causando una
+ qualche forma di carico eccessivo per il sistema, che resta bloccato
+ nelle risposte all'attacco} quando \func{opendir} viene chiamata su una
+ fifo o su un device di unità a nastri, non deve essere utilizzato al di
+ fuori dell'implementazione di \func{opendir}. \\
\macro{O\_LARGEFILE} & nel caso di sistemi a 32 bit che supportano file di
grandi dimensioni consente di aprire file le cui dimensioni non possono
essere rappresentate da numeri a 31 bit. \\
Per leggere da un file precedentemente aperto, si può la funzione \func{read},
il cui prototipo è:
-\begin{prototype}
- \headdecl{unistd.h}
- \funcdecl{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
+\begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
La funzione cerca di leggere \var{count} bytes dal file \var{fd} al buffer
\var{buf}.
caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei valori:
\begin{errlist}
\item \macro{EINTR} la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
- aver letto quasiasi dato.
+ aver potuto leggere quasiasi dato.
\item \macro{EAGAIN} la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
era aperto il file in modalità \macro{O\_NONBLOCK}.
\end{errlist}
ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EIO}, \macro{EISDIR}, \macro{EBADF},
- \macro{EINVAL} e \macro{EFAULT}.
+ \macro{EINVAL} e \macro{EFAULT} ed eventuali altri errori dipendenti dalla
+ natura dell'oggetto connesso a \var{fd}.
+\end{prototype}
+
+La funzione tenta di leggere \var{count} byte a partire dalla posizione
+corrente nel file; dopo la lettura la posizione è spostata automaticamente in
+avanti del numero di bytes letti. Se \var{count} è zero la funzione
+restituisce zero senza nessun altro risultato.
+
+Si deve sempre tener presente che non è detto che la funzione \func{read}
+restituisca il numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni per cui
+la funzione può restituire un numero di byte inferiore. Questo è un
+comportamento normale e non un errore, che però bisogna sempre tenere
+presente.
+
+La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più bytes
+di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
+sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
+effettivamente. Se ripetessimo la lettura \func{read} restituirebbe uno zero.
+La condizione raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
+segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo, ripetere la
+lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di continuare a ricevere zero
+come valore di ritorno.
+
+Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
+un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma la situazione è
+invece normale quando si legge da un terminale, o su una pipe. In tal caso
+infatti, se non ci sono dati in ingresso, la \func{read} si blocca e ritorna
+solo quando ne arrivano; se il numero di byte richiesti eccede quelli
+disponibili la funzione ritorna comunque, ma con un numero di byte inferiore.
+
+Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
+come vedremo in \secref{sec:sock_io_behav}), o per certi dispositivi come le
+unità a nastro che restituiscono un singolo blocco di dati alla volta.
+
+In realtà anche le due condizioni segnalate dagli errori \func{EINTR} e
+\func{EAGAIN} non sono errori. La prima si verifica quando la \func{read} è
+bloccata in attesa di dati in ingresso e viene interrotta da un segnale; in
+tal caso l'azione da prendere è quella di rieseguire la funzione. Torneremo
+sull'argomento in \secref{sec:signal_xxx}.
+
+La seconda si verifica quando il file è in modalità non bloccante e non ci
+sono dati in ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
+\macro{EAGAIN}\footnote{sotto BSD questo per questo errore viene usata la
+ costante \macro{EWOULDBLOCK}, in GNU/Linux questa è sinonima di
+ \macro{EAGAIN}.} indicando che occorrerà provare a ripetere la lettura.
+
+
+Lo standard Unix98\footnote{questa funzione, e l'analoga \func{pwrite} sono
+ state aggiunte nel kernel 2.1.60, il supporto nelle \acr{glibc}, compresa
+ l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la system call, è stato
+ aggiutno con la versione 2.1} (vedi \secref{sec:intro_opengroup}) prevede la
+definizione di un'altra funzione di lettura, \func{pread}, che diventa
+accessibile con la definizione:
+\begin{verbatim}
+ #define _XOPEN_SOURCE 500
+\end{verbatim}
+il prototipo di questa funzione è:
+\begin{prototype}{unistd.h}
+{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
+
+La funzione cerca di leggere \var{count} bytes dal file \var{fd}, a partire
+dalla posizione \var{offset}, nel buffer \var{buf}.
+
+La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1 in caso
+di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata secondo i valori già visti
+per \func{read} e \func{lseek}.
\end{prototype}
+Questa funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
+modificarne la posizione corrente. È equivalente alla esecuzione di una
+\func{read} e una \func{lseek}, ma dato che la posizione sul file può essere
+condivisa fra vari processi (vedi \secref{sec:file_sharing}), essa permette di
+eseguire l'operazione atomicamente. Il valore di \var{offset} fa riferimento
+all'inizio del file.
+
\subsection{La funzione \func{write}}
\label{sec:file_write}
+Per scrivere su un file si usa la funzione \func{write}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
+
+ La funzione scrive \var{count} bytes dal buffer \var{buf} sul file \var{fd}.
+
+ La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo e -1 in
+ caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item \macro{EINVAL} \var{fd} è connesso ad un oggetto che non consente la
+ scrittura.
+ \item \macro{EFBIG} si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
+ consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
+ processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
+ \item \macro{EPIPE} \var{fd} è connesso ad una pipe il cui altro capo è
+ chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il segnale
+ \macro{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato) la
+ funzione ritorna questo errore.
+ \item \macro{EINTR} la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
+ aver potuto scerivere quasiasi dato.
+ \item \macro{EAGAIN} la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
+ era aperto il file in modalità \macro{O\_NONBLOCK}.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EIO}, \macro{EISDIR}, \macro{EBADF},
+ \macro{ENOSPC}, \macro{EINVAL} e \macro{EFAULT} ed eventuali altri errori
+ dipendenti dalla natura dell'oggetto connesso a \var{fd}.
+\end{prototype}
-\section{Funzioni avanzate}
+Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \var{count} byte a
+partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
+posizione in avanti del numero di bytes scritti. Se il file è aperto in
+modalità \macro{O\_APPEND} i dati vengono sempre scritti alla fine del file.
+Lo standard POSIX richiede che i dati scritti siano immediatamente disponibili
+ad una \func{read} chiamata dopo che la \func{write} che li ha scritti è
+ritornata; ma dati i meccanismi di caching non è detto che tutti i filesystem
+supportino questa capacità.
+
+Se \var{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro. Per
+i file ordinari il numero di bytes scritti è sempre uguale a quello indicato
+da \var{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo stesso
+comportamento di \func{read}.
+
+Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce una analoga per scrivere
+alla posizione indicata senza modificare la posizione corrente nel file, il
+suo prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}
+{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
+
+La funzione cerca di scrivere sul file \var{fd}, a partire dalla posizione
+\var{offset}, \var{count} bytes dal buffer \var{buf}.
+
+La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1 in caso
+di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata secondo i valori già visti
+per \func{write} e \func{lseek}.
+\end{prototype}
+
+
+
+\section{Caratteristiche avanzate}
\label{sec:file_adv_func}
+In questa sezione approfondireme alcune delle caratteristiche più sottili
+della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
+comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo alcune funzioni che
+permettono di eseguire operazioni avanzate con i file.
+
\subsection{La condivisione dei files}
\label{sec:file_sharing}
-Si noti che i flag di stato del file, quelli settati dal parametro \var{flag}
-di \func{open}, essendo tenuti nella vode sulla file table, vengono condivisi,
-ai file sono però associati anche altri flag, (tenuti invece nella struttura
-\var{file\_struct} interna alla process table) che sono unici per ciascun file
-descriptor, e sono pertanto detti \textit{file descriptor flags} (l'unico
-usato al momento è \macro{FD\_CLOEXEC}).
+In \secref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
+dell'interfaccia coi file da parte di un processo, mostrando in
+\figref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
+esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
+confronti dell'accesso allo stesso file da parte di processi diversi.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{img/filemultacc.eps}
+ \caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
+ diversi}
+ \label{fig:file_mult_acc}
+\end{figure}
+
+Il primo caso è quello in cui due processi diversi che aprono lo stesso file
+su disco; sulla base di quanto visto in \secref{sec:file_fd} avremo una
+situazione come quella illustrata in \figref{fig:file_mult_acc}: ciascun
+processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
+diverso file descriptor nella sua \var{file\_struct}. Entrambe le voci nella
+\textit{file table} faranno però riferimento allo stesso inode su disco.
+
+Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
+la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
+vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
+conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
+stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
+\begin{itemize}
+\item ciascun processo può scrivere indipendentemente; dopo ciascuna
+ \func{write} la posizione corrente sarà cambiata solo nel processo. Se la
+ scrittura eccede la dimensione corrente del file questo verrà esteso
+ automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size} nell'inode.
+\item se un file è in modalità \macro{O\_APPEND} tutte le volte che viene
+ effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima settata alla
+ dimensione corrente del file letta dall'inode. Dopo la scrittura il file
+ viene automaticamente esteso.
+\item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo \var{f\_pos}
+ nella struttura \var{file} della \textit{file table}, non c'è nessuna
+ operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla fine del file
+ la posizione viene settata leggendo la dimensione corrente dall'inode.
+\end{itemize}
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{img/fileshar.eps}
+ \caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
+ \label{fig:file_acc_child}
+\end{figure}
+
+È comunque possibile che due file descriptor di due processi diversi puntino
+alla stessa voce nella \textit{file table}; questo è ad esempio il caso dei
+file aperti che venfono ereditati dal processo figlio all'esecuzione di una
+\func{fork} (si ricordi quanto detto in \secref{sec:proc_fork}). La situazione
+è illustrata in \figref{fig:file_acc_child}; dato che il processo figlio
+riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche una copia
+di \var{file\_struct} e relativa tabella dei file aperti.
+
+In questo modo padre e figlio avranno gli stessi file descriptor che faranno
+riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}, condividendo così la
+posizione corrente sul file. Questo ha le cosenguenze descritte a suo tempo in
+\secref{sec:proc_fork}: in caso di scrittura contemporanea la posizione
+corrente nel file varierà per entrambi i processi (in quanto verrà modificato
+\var{f\_pos} che è la stesso per entrambi).
+
+Si noti inoltre che anche i flag di stato del file (quelli settati dal
+parametro \var{flag} di \func{open}) essendo tenuti nella voce della
+\textit{file table} (il campo \var{f\_flag} di \var{file}), vengono in questo
+caso condivisi. Ai file però sono associati anche altri flag (l'unico usato al
+momento è \macro{FD\_CLOEXEC}), detti \textit{file descriptor flags}, tenuti
+invece in \var{file\_struct}; questi sono specifici di ciascun processo, e non
+vengono toccati anche in caso di condivisione della voce della \textit{file
+ table}.
+
\subsection{Operazioni atomiche coi file}
\label{sec:file_atomic}
+Come si è visto in un sistema unix è sempre possibile per più processi
+accedere in contemporanea allo stesso file, e che le operazioni di lettura e
+scrittura saranno fatte in base alla posizione corrente nel file. Ovviamente
+senza prevedere opportuni meccanismi di sincronizzazione le operazioni
+potranno mescolarsi in maniera imprevedibile. L'unica garanzia è che se si è
+in modalità \macro{O\_APPEND} il sistema assicura che si scriva (con il
+procedimento appena esposto) sempre alla fine del file.
+
+
+
\subsection{La funzioni \func{dup} e \func{dup2}}
\label{sec:file_dup}
+
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering \includegraphics[width=14cm]{img/filedup.eps}
+ \caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
+ \label{fig:file_dup}
+\end{figure}
+
+
\subsection{La funzione \func{fcntl}}
\label{sec:file_fcntl}
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