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+
\chapter{I file: l'interfaccia standard Unix}
\label{cha:file_unix_interface}
Esamineremo in questo capitolo la prima delle due interfacce di programmazione
-per i file, quella dei \textit{file descriptor}\index{file!descriptor},
+per i file, quella dei \index{file!descriptor} \textit{file descriptor},
nativa di Unix. Questa è l'interfaccia di basso livello provvista direttamente
dalle system call, che non prevede funzionalità evolute come la
bufferizzazione o funzioni di lettura o scrittura formattata, e sulla quale è
\subsection{L'architettura dei \textit{file descriptor}}
\label{sec:file_fd}
-\index{file!descriptor|(} Per poter accedere al contenuto di un file occorre
-creare un canale di comunicazione con il kernel che renda possibile operare su
-di esso (si ricordi quanto visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}). Questo si
-fa aprendo il file con la funzione \func{open} che provvederà a localizzare
-l'inode\index{inode} del file e inizializzare i puntatori che rendono
-disponibili le funzioni che il VFS mette a disposizione (riportate in
+\index{file!descriptor|(}
+
+Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
+comunicazione con il kernel che renda possibile operare su di esso (si ricordi
+quanto visto in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}). Questo si fa aprendo il file
+con la funzione \func{open} che provvederà a localizzare \index{inode} l'inode
+del file e inizializzare i puntatori che rendono disponibili le funzioni che
+il VFS mette a disposizione (riportate in
tab.~\ref{tab:file_file_operations}). Una volta terminate le operazioni, il
file dovrà essere chiuso, e questo chiuderà il canale di comunicazione
impedendo ogni ulteriore operazione.
Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come il
kernel gestisce l'interazione fra processi e file. Il kernel mantiene sempre
-un elenco dei processi attivi nella cosiddetta \textit{process table} ed un
-elenco dei file aperti nella \textit{file table}.
-
-La \textit{process table} è una tabella che contiene una voce per ciascun
-processo attivo nel sistema. In Linux ciascuna voce è costituita da una
-struttura di tipo \struct{task\_struct} nella quale sono raccolte tutte le
-informazioni relative al processo; fra queste informazioni c'è anche il
-puntatore ad una ulteriore struttura di tipo \struct{files\_struct}, in cui
-sono contenute le informazioni relative ai file che il processo ha aperto, ed
-in particolare:
+un elenco dei processi attivi nella cosiddetta \itindex{process~table}
+\textit{process table} ed un elenco dei file aperti nella
+\itindex{file~table} \textit{file table}.
+
+La \itindex{process~table} \textit{process table} è una tabella che contiene
+una voce per ciascun processo attivo nel sistema. In Linux ciascuna voce è
+costituita da una struttura di tipo \struct{task\_struct} nella quale sono
+raccolte tutte le informazioni relative al processo; fra queste informazioni
+c'è anche il puntatore ad una ulteriore struttura di tipo
+\struct{files\_struct}, in cui sono contenute le informazioni relative ai file
+che il processo ha aperto, ed in particolare:
\begin{itemize*}
\item i flag relativi ai file descriptor.
\item il numero di file aperti.
\item una tabella che contiene un puntatore alla relativa voce nella
- \textit{file table} per ogni file aperto.
+ \itindex{file~table} \textit{file table} per ogni file aperto.
\end{itemize*}
il \textit{file descriptor} in sostanza è l'intero positivo che indicizza
quest'ultima tabella.
-La \textit{file table} è una tabella che contiene una voce per ciascun file
-che è stato aperto nel sistema. In Linux è costituita da strutture di tipo
-\struct{file}; in ciascuna di esse sono tenute varie informazioni relative al
-file, fra cui:
+La \itindex{file~table} \textit{file table} è una tabella che contiene una
+voce per ciascun file che è stato aperto nel sistema. In Linux è costituita da
+strutture di tipo \struct{file}; in ciascuna di esse sono tenute varie
+informazioni relative al file, fra cui:
\begin{itemize*}
\item lo stato del file (nel campo \var{f\_flags}).
\item il valore della posizione corrente (l'\textit{offset}) nel file (nel
campo \var{f\_pos}).
-\item un puntatore all'inode\index{inode}\footnote{nel kernel 2.4.x si è in
- realtà passati ad un puntatore ad una struttura \struct{dentry} che punta a
- sua volta all'inode\index{inode} passando per la nuova struttura del VFS.}
- del file.
+\item un puntatore \index{inode} all'inode\footnote{nel kernel 2.4.x si è in
+ realtà passati ad un puntatore ad una struttura \struct{dentry} che punta
+ a sua volta \index{inode} all'inode passando per la nuova struttura del
+ VFS.} del file.
%\item un puntatore alla tabella delle funzioni \footnote{la struttura
% \var{f\_op} descritta in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}} che si possono usare
% sul file.
Ritorneremo su questo schema più volte, dato che esso è fondamentale per
capire i dettagli del funzionamento dell'interfaccia dei \textit{file
descriptor}.
+
\index{file!descriptor|)}
\begin{figure}[htb]
In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
processo viene lanciato dalla shell con almeno tre file aperti. Questi, per
-quanto appena detto, avranno come \textit{file
- descriptor}\index{file!descriptor} i valori 0, 1 e 2. Benché questa sia
-soltanto una convenzione, essa è seguita dalla gran parte delle applicazioni,
-e non aderirvi potrebbe portare a gravi problemi di interoperabilità.
+quanto appena detto, avranno come \index{file!descriptor} \textit{file
+ descriptor} i valori 0, 1 e 2. Benché questa sia soltanto una convenzione,
+essa è seguita dalla gran parte delle applicazioni, e non aderirvi potrebbe
+portare a gravi problemi di interoperabilità.
Il primo file è sempre associato al cosiddetto \textit{standard input}; è cioè
il file da cui il processo si aspetta di ricevere i dati in ingresso. Il
facendo riferimento ad un programma in cui lo \textit{standard input} è
associato ad un file mentre lo \textit{standard output} e lo \textit{standard
error} sono entrambi associati ad un altro file (e quindi utilizzano lo
-stesso inode\index{inode}).
+stesso \index{inode} inode).
Nelle vecchie versioni di Unix (ed anche in Linux fino al kernel 2.0.x) il
numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
\label{sec:file_open}
La funzione \funcd{open} è la funzione fondamentale per accedere ai file, ed è
-quella che crea l'associazione fra un
-\index{\textit{pathname}}\textit{pathname} ed un file descriptor, il suo
-prototipo è:
+quella che crea l'associazione fra un \itindex{pathname} \textit{pathname} ed
+un \index{file!descriptor} file descriptor, il suo prototipo è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\headdecl{sys/stat.h}
\param{flags}, e, nel caso il file sia creato, con gli eventuali permessi
specificati da \param{mode}.
- \bodydesc{La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e -1 in
- caso di errore. In questo caso la variabile \var{errno} assumerà uno dei
- valori:
+ \bodydesc{La funzione ritorna il file descriptor in caso di successo e $-1$
+ in caso di errore. In questo caso la variabile \var{errno} assumerà uno
+ dei valori:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
\const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
\errval{EMFILE} e \errval{ENFILE}.}
\end{functions}
-La funzione apre il file, usando il primo file descriptor libero, e crea
-l'opportuna voce (cioè la struttura \struct{file}) nella \textit{file table}.
-Viene sempre restituito come valore di ritorno il file descriptor con il
-valore più basso disponibile.
+
+La funzione apre il file usando il primo file descriptor libero, e crea
+l'opportuna voce, cioè la struttura \struct{file}, nella \itindex{file~table}
+\textit{file table} del processo. Viene sempre restituito come valore di
+ritorno il file descriptor con il valore più basso disponibile.
+
+\footnotetext[2]{la pagina di manuale di \func{open} segnala che questa
+ opzione è difettosa su NFS, e che i programmi che la usano per stabilire un
+ \index{file!di lock} \textsl{file di lock} possono incorrere in una
+ \itindex{race~condition} \textit{race condition}. Si consiglia come
+ alternativa di usare un file con un nome univoco e la funzione \func{link}
+ per verificarne l'esistenza (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).}
\begin{table}[!htb]
\centering
\footnotesize
- \begin{tabular}[c]{|l|p{12cm}|}
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{13cm}|}
\hline
\textbf{Flag} & \textbf{Descrizione} \\
\hline
\hline % modalità di accesso al file
- \const{O\_RDONLY} & apre il file in sola lettura, le \acr{glibc}
- definiscono anche \const{O\_READ} come sinonimo. \\
- \const{O\_WRONLY} & apre il file in sola scrittura, le \acr{glibc}
- definiscono anche \const{O\_WRITE} come sinonimo. \\
- \const{O\_RDWR} & apre il file sia in lettura che in scrittura. \\
+ \const{O\_RDONLY} & Apre il file in sola lettura, le \acr{glibc}
+ definiscono anche \const{O\_READ} come sinonimo. \\
+ \const{O\_WRONLY} & Apre il file in sola scrittura, le \acr{glibc}
+ definiscono anche \const{O\_WRITE} come sinonimo. \\
+ \const{O\_RDWR} & Apre il file sia in lettura che in scrittura. \\
\hline % modalità di apertura del file
\hline
- \const{O\_CREAT} & se il file non esiste verrà creato, con le regole di
- titolarità del file viste in
- sez.~\ref{sec:file_ownership}. Con questa opzione
- l'argomento \param{mode} deve essere specificato. \\
- \const{O\_EXCL} & usato in congiunzione con \const{O\_CREAT} fa sì che
- la precedente esistenza del file diventi un
- errore\protect\footnotemark\ che fa fallire
- \func{open} con \errcode{EEXIST}. \\
- \const{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 (l'opzione ha senso solo per le fifo,
- torneremo questo in sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}). \\
- \const{O\_NOCTTY}& se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo di
- terminale, questo non diventerà il terminale di
- controllo, anche se il processo non ne ha ancora uno
- (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}). \\
- \const{O\_SHLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno shared lock (vedi
- sez.~\ref{sec:file_locking}) sul file. Non è
- disponibile in Linux. \\
- \const{O\_EXLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno lock esclusivo (vedi
- sez.~\ref{sec:file_locking}) sul file. Non è
- disponibile in Linux. \\
- \const{O\_TRUNC} & se il file esiste ed è un file di dati e la modalità di
- apertura consente la scrittura, allora la sua
- lunghezza verrà troncata a zero. Se il file è un
- terminale o una fifo il flag verrà ignorato, negli
- altri casi il comportamento non è specificato. \\
- \const{O\_NOFOLLOW}&se \param{pathname} è un link simbolico la chiamata
- fallisce. Questa è un'estensione BSD aggiunta in Linux
- dal kernel 2.1.126. Nelle versioni precedenti i link
- simbolici sono sempre seguiti, e questa opzione è
- ignorata. \\
- \const{O\_DIRECTORY}& se \param{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
- \textit{DoS}\index{DoS}\protect\footnotemark\ 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}. \\
- \const{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. \\
+ \const{O\_CREAT} & Se il file non esiste verrà creato, con le regole di
+ titolarità del file viste in
+ sez.~\ref{sec:file_ownership_management}. Con questa
+ opzione l'argomento \param{mode} deve essere
+ specificato.\\
+ \const{O\_EXCL} & Usato in congiunzione con \const{O\_CREAT} fa sì che
+ la precedente esistenza del file diventi un
+ errore\protect\footnotemark\ che fa fallire
+ \func{open} con \errcode{EEXIST}.\\
+ \const{O\_NONBLOCK}& Apre il file in modalità non bloccante, e
+ comporta che \func{open} ritorni immediatamente anche
+ quando dovrebbe bloccarsi (l'opzione ha senso solo per
+ le fifo, vedi sez.~\ref{sec:ipc_named_pipe}).\\
+ \const{O\_NOCTTY} & Se \param{pathname} si riferisce ad un dispositivo di
+ terminale, questo non diventerà il terminale di
+ controllo, anche se il processo non ne ha ancora uno
+ (si veda sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).\\
+ \const{O\_SHLOCK} & Apre il file con uno shared lock (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_locking}). Specifica di BSD,
+ assente in Linux.\\
+ \const{O\_EXLOCK} & Apre il file con un lock esclusivo (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_locking}). Specifica di BSD,
+ assente in Linux.\\
+ \const{O\_TRUNC} & Se usato su un file di dati aperto in scrittura,
+ ne tronca la lunghezza a zero; con un terminale o una
+ fifo viene ignorato, negli altri casi il
+ comportamento non è specificato.\\
+ \const{O\_NOFOLLOW}& Se \param{pathname} è un link simbolico la chiamata
+ fallisce. Questa è un'estensione BSD aggiunta in Linux
+ dal kernel 2.1.126. Nelle versioni precedenti i link
+ simbolici sono sempre seguiti, e questa opzione è
+ ignorata.\\
+ \const{O\_DIRECTORY}&Se \param{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
+ \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
+ \textit{DoS}\protect\footnotemark\ quando
+ \func{opendir} viene chiamata su una fifo o su un
+ dispositivo associato ad una unità a nastri, non deve
+ dispositivo a nastri; non deve essere utilizzato
+ al di fuori dell'implementazione di \func{opendir}.\\
+ \const{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.\\
\hline
- \hline % modalità di operazione col file
- \const{O\_APPEND} & il file viene aperto in append mode. Prima di ciascuna
- scrittura la posizione corrente viene sempre impostata
- alla fine del file. Con NFS si può avere una
- corruzione del file se più di un processo scrive allo
- stesso tempo.\footnotemark\\
- \const{O\_NONBLOCK}&il file viene aperto in modalità non bloccante per
- le operazioni di I/O (che tratteremo in
- sez.~\ref{sec:file_noblocking}): questo significa il
- fallimento di \func{read} in assenza di dati da
- leggere e quello di \func{write} in caso di
- impossibilità di scrivere immediatamente. Questa
- modalità ha senso solo per le fifo e per alcuni file
- di dispositivo. \\
- \const{O\_NDELAY} & in Linux\footnotemark\ è sinonimo di
- \const{O\_NONBLOCK}.\\
- \const{O\_ASYNC} & apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
- sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}). Quando è
- impostato viene generato il segnale \const{SIGIO}
- tutte le volte che sono disponibili dati in input
- sul file. \\
- \const{O\_SYNC} & apre il file per l'input/output sincrono: ogni
- \func{write} bloccherà fino al completamento della
- scrittura di tutti i dati sull'hardware sottostante.\\
- \const{O\_FSYNC} & sinonimo di \const{O\_SYNC}, usato da BSD. \\
- \const{O\_DSYNC} & richiede una variante di I/O sincorno definita nello
- standard POSIX; definita a partire dal kernel 2.1.130
- come sinonimo di \const{O\_SYNC}. \\
- \const{O\_RSYNC} & richiede una variante di I/O sincorno definita nello
- standard POSIX; definita a partire dal kernel 2.1.130
- come sinonimo di \const{O\_SYNC}. \\
- \const{O\_NOATIME}& blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
- file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per molti
- filesystem questa funzionalità non è disponibile per
- il singolo file ma come opzione generale da
- specificare in fase di montaggio.\\
- \const{O\_DIRECT} & esegue l'I/O direttamente dai buffer in user space, ed
- in maniera sincrona, in modo da scavalcare i
- meccanismi di caching del kernel. In gebere questo
- peggiora le prestazioni tranne per casi speciali in
- cui sono le applicazioni\footnotemark a gestire il
- caching. Per i kernel della serie 2.4 si deve
- garantire che i buffer in user space siano allineati
- alle dimensioni dei blocchi del filesystem; per il
- kernel 2.6 basta che siano allineati a multipli di 512
- byte.\\
+ \hline % modalità di operazione coi file
+ \const{O\_APPEND} & Il file viene aperto in \itindex{append~mode}
+ \textit{append mode}. Prima di ciascuna
+ scrittura la posizione corrente viene sempre impostata
+ alla fine del file. Con NFS si può avere una
+ corruzione del file se più di un processo scrive allo
+ stesso tempo.\footnotemark\\
+ \const{O\_NONBLOCK}& Il file viene aperto in modalità non bloccante per
+ le operazioni di I/O (che tratteremo in
+ sez.~\ref{sec:file_noblocking}): questo significa il
+ fallimento di \func{read} in assenza di dati da
+ leggere e quello di \func{write} in caso di
+ impossibilità di scrivere immediatamente. Questa
+ modalità ha senso solo per le fifo e per alcuni file
+ di dispositivo.\\
+ \const{O\_NDELAY} & In Linux\footnotemark\ è sinonimo di
+ \const{O\_NONBLOCK}.\\
+ \const{O\_ASYNC} & Apre il file per l'I/O in modalità asincrona (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}). Quando è
+ impostato viene generato il segnale \const{SIGIO}
+ tutte le volte che sono disponibili dati in input
+ sul file.\\
+ \const{O\_SYNC} & Apre il file per l'input/output sincrono: ogni
+ \func{write} bloccherà fino al completamento della
+ scrittura di tutti i dati sull'hardware
+ sottostante.\\
+ \const{O\_FSYNC} & Sinonimo di \const{O\_SYNC}, usato da BSD.\\
+ \const{O\_DSYNC} & Variante di I/O sincrono definita da POSIX; presente
+ dal kernel 2.1.130 come sinonimo di
+ \const{O\_SYNC}.\\
+ \const{O\_RSYNC} & Variante analoga alla precedente, trattata allo stesso
+ modo.\\
+ \const{O\_NOATIME} & Blocca l'aggiornamento dei tempi di accesso dei
+ file (vedi sez.~\ref{sec:file_file_times}). Per molti
+ filesystem questa funzionalità non è disponibile per
+ il singolo file ma come opzione generale da
+ specificare in fase di montaggio.\\
+ \const{O\_DIRECT} & Esegue l'I/O direttamente dai buffer in user space
+ in maniera sincrona, in modo da scavalcare i
+ meccanismi di caching del kernel. In genere questo
+ peggiora le prestazioni tranne quando le
+ applicazioni\footnotemark ottimizzano il proprio
+ caching. Per i kernel della serie 2.4 si deve
+ garantire che i buffer in user space siano allineati
+ alle dimensioni dei blocchi del filesystem; per il
+ kernel 2.6 basta che siano allineati a multipli di 512
+ byte.\\
+ \const{O\_CLOEXEC} & Attiva la modalità di \textit{close-on-exec} (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_sharing} e
+ \ref{sec:file_fcntl}).\footnotemark\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Valori e significato dei vari bit del \textit{file status flag}.}
\label{tab:file_open_flags}
\end{table}
-\footnotetext[2]{la pagina di manuale di \func{open} segnala che questa
- opzione è difettosa su NFS, e che i programmi che la usano per stabilire un
- \textsl{file di lock}\index{file!di lock} possono incorrere in una race
- condition\index{\textit{race~condition}}. Si consiglia come alternativa di
- usare un file con un nome univoco e la funzione \func{link} per verificarne
- l'esistenza (vedi sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).}
+\footnotetext[3]{acronimo di \itindex{Denial~of~Service~(DoS)} \textit{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.}
-\footnotetext[3]{\textit{Denial of Service}\index{DoS}, 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.}
-
-\footnotetext[4]{il problema è che NFS non supporta la scrittura in append, ed
- il kernel deve simularla, ma questo comporta la possibilità di una race
- condition, vedi sez.~\ref{sec:file_atomic}.}
+\footnotetext[4]{il problema è che NFS non supporta la scrittura in
+ \itindex{append~mode} \textit{append}, ed il kernel deve simularla, ma
+ questo comporta la possibilità di una \itindex{race~condition} \textit{race
+ condition}, vedi sez.~\ref{sec:file_atomic}.}
\footnotetext[5]{l'opzione origina da SVr4, dove però causava il ritorno da
una \func{read} con un valore nullo e non con un errore, questo introduce
un'ambiguità, dato che come vedremo in sez.~\ref{sec:file_read} il ritorno di
- zero da parte di \func{read} ha il significato di una end-of-file.}
+ zero da parte di \func{read} ha il significato di una \textit{end-of-file}.}
\footnotetext[6]{l'opzione è stata introdotta dalla SGI in IRIX, e serve
sostanzialmente a permettere ad alcuni programmi (in genere database) la
anche in FreeBSD, senza limiti di allineamento dei buffer. In Linux è stata
introdotta con il kernel 2.4.10, le versioni precedenti la ignorano.}
+\footnotetext[7]{introdotto con il kernel 2.6.23, per evitare una
+ \itindex{race~condition} \textit{race condition} che si può verificare con i
+ \itindex{thread} \textit{thread}, fra l'apertura del file e l'impostazione
+ della suddetta modalità con \func{fcntl}.}
-Questa caratteristica permette di prevedere qual'è il valore del file
+Questa caratteristica permette di prevedere qual è il valore del file
descriptor che si otterrà al ritorno di \func{open}, e viene talvolta usata da
alcune applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard
visti in sez.~\ref{sec:file_std_descr}: se ad esempio si chiude lo standard
all'inizio del file.
L'argomento \param{mode} indica i permessi con cui il file viene creato; i
-valori possibili sono gli stessi già visti in sez.~\ref{sec:file_perm_overview}
-e possono essere specificati come OR binario delle costanti descritte in
-tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono filtrati dal valore di
-\var{umask} (vedi sez.~\ref{sec:file_umask}) per il processo.
+valori possibili sono gli stessi già visti in
+sez.~\ref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
+delle costanti descritte in tab.~\ref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi sono
+filtrati dal valore di \itindex{umask} \textit{umask} (vedi
+sez.~\ref{sec:file_perm_management}) per il processo.
La funzione prevede diverse opzioni, che vengono specificate usando vari bit
dell'argomento \param{flags}. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire
\begin{prototype}{unistd.h}{int close(int fd)}
Chiude il descrittore \param{fd}.
- \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
- con \var{errno} che assume i valori:
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore, con \var{errno} che assume i valori:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
\item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
ed inoltre \errval{EIO}.}
\end{prototype}
-La chiusura di un file rilascia ogni blocco (il \textit{file
- locking}\index{file!locking} è trattato in sez.~\ref{sec:file_locking}) che
-il processo poteva avere acquisito su di esso; se \param{fd} è l'ultimo
+La chiusura di un file rilascia ogni blocco (il \textit{file locking}
+\index{file!locking} è trattato in sez.~\ref{sec:file_locking}) che il
+processo poteva avere acquisito su di esso; se \param{fd} è l'ultimo
riferimento (di eventuali copie) ad un file aperto, tutte le risorse nella
-file table vengono rilasciate. Infine se il file descriptor era l'ultimo
-riferimento ad un file su disco quest'ultimo viene cancellato.
+\itindex{file~table} \textit{file table} vengono rilasciate. Infine se il file
+descriptor era l'ultimo riferimento ad un file su disco quest'ultimo viene
+cancellato.
Si ricordi che quando un processo termina anche tutti i suoi file descriptor
vengono chiusi, molti programmi sfruttano questa caratteristica e non usano
lettura e scrittura avvengono a partire da questa posizione che viene
automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
-In genere (a meno di non avere richiesto la modalità \const{O\_APPEND}) questa
-posizione viene impostata a zero all'apertura del file. È possibile impostarla
-ad un valore qualsiasi con la funzione \funcd{lseek}, il cui prototipo è:
+In genere (a meno di non avere richiesto la modalità \itindex{append~mode}
+\const{O\_APPEND}) questa posizione viene impostata a zero all'apertura del
+file. È possibile impostarla ad un valore qualsiasi con la funzione
+\funcd{lseek}, il cui prototipo è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\headdecl{unistd.h}
Imposta la posizione attuale nel file.
\bodydesc{La funzione ritorna il valore della posizione corrente in caso di
- successo e -1 in caso di errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
- valori:
+ successo e $-1$ in caso di errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno
+ dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una pipe, un socket\index{socket} o una
- fifo.
+ \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è una pipe, un socket o una fifo.
\item[\errcode{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
+ \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} non può essere rappresentato nel
+ tipo \type{off\_t}.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EBADF}.}
\end{functions}
per ottenere la nuova posizione corrente.
\end{basedescript}
-Come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size} con \func{lseek} è possibile
-impostare la posizione corrente anche oltre la fine del file, e alla
-successiva scrittura il file sarà esteso. La chiamata non causa nessun accesso
-al file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il valore
-\var{f\_pos} in \param{file}, vedi fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che la
-funzione ritorna la nuova posizione, usando il valore zero per \param{offset}
-si può riottenere la posizione corrente nel file chiamando la funzione con
-\code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
+Si tenga presente che la chiamata a \func{lseek} non causa nessun accesso al
+file, si limita a modificare la posizione corrente (cioè il valore
+\var{f\_pos} in \param{file}, vedi fig.~\ref{fig:file_proc_file}). Dato che
+la funzione ritorna la nuova posizione, usando il valore zero
+per \param{offset} si può riottenere la posizione corrente nel file chiamando
+la funzione con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
Si tenga presente inoltre che usare \const{SEEK\_END} non assicura affatto che
la successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
aperto anche da un altro processo che vi ha scritto, la fine del file può
essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza
-(questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}
-\index{\textit{race~condition}}, vedi sez.~\ref{sec:file_atomic}).
+(questa è una potenziale sorgente di \itindex{race~condition} \textit{race
+ condition}, vedi sez.~\ref{sec:file_atomic}).
Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
-questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{EPIPE}. Questo, oltre che per
-i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che non
-supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
+questo caso la funzione ritorna l'errore \errcode{ESPIPE}. Questo, oltre che
+per i tre casi citati nel prototipo, vale anche per tutti quei dispositivi che
+non supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
terminale.\footnote{altri sistemi, usando \const{SEEK\_SET}, in questo caso
ritornano il numero di caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard
-POSIX però non specifica niente in proposito. Infine alcuni file speciali, ad
+POSIX però non specifica niente in proposito. Inoltre alcuni file speciali, ad
esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
indefinito.
-
-\subsection{La funzione \func{read}}
+\itindbeg{sparse~file}
+
+Infine si tenga presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:file_file_size},
+con \func{lseek} è possibile impostare una posizione anche oltre la corrente
+fine del file; ed in tal caso alla successiva scrittura il file sarà esteso a
+partire da detta posizione. In questo caso si ha quella che viene chiamata la
+creazione di un \index{file!\textit{hole}} \textsl{buco} nel file, accade cioè
+che nonostante la dimensione del file sia cresciuta in seguito alla scrittura
+effettuata, lo spazio vuoto fra la precedente fine del file ed la nuova parte
+scritta dopo lo spostamento, non corrisponda ad una allocazione effettiva di
+spazio su disco, che sarebbe inutile dato che quella zona è effettivamente
+vuota.
+
+Questa è una delle caratteristiche spcifiche della gestione dei file di un
+sistema unix-like, ed in questo caso si ha appunto quello che in gergo si
+chiama un \index{file!\textit{hole}} \textit{hole} nel file e si dice che il
+file in questione è uno \textit{sparse file}. In sostanza, se si ricorda la
+struttura di un filesystem illustrata in fig.~\ref{fig:file_filesys_detail},
+quello che accade è che nell'\textit{inode} del file viene segnata
+l'allocazione di un blocco di dati a partire dalla nuova posizione, ma non
+viene allocato nulla per le posizioni intermedie; in caso di lettura
+sequenziale del contenuto del file il kernel si accorgerà della presenza del
+buco, e restituirà degli zeri come contenuto di quella parte del file.
+
+Questa funzionalità comporta una delle caratteristiche della gestione dei file
+su Unix che spesso genera più confusione in chi non la conosce, per cui
+sommando le dimensioni dei file si può ottenere, se si hanno molti
+\textit{sparse file}, un totale anche maggiore della capacità del proprio
+disco e comunque maggiore della dimensione che riporta un comando come
+\cmd{du}, che calcola lo spazio disco occupato in base al numero dei blocchi
+effettivamente allocati per il file.
+
+Questo avviene proprio perché in un sistema unix-like la dimensione di un file
+è una caratteristica del tutto indipendente dalla quantità di spazio disco
+effettivamente allocato, e viene registrata sull'\textit{inode} come le altre
+proprietà del file. La dimensione viene aggiornata automaticamente quando si
+estende un file scrivendoci, e viene riportata dal campo \var{st\_size} di una
+struttura \struct{stat} quando si effettua chiamata ad una delle funzioni
+\texttt{*stat} viste in sez.~\ref{sec:file_stat}.
+
+Questo comporta che in generale, fintanto che lo si è scritto sequenzialmente,
+la dimensione di un file sarà più o meno corrispondente alla quantità di
+spazio disco da esso occupato, ma esistono dei casi, come questo in cui ci si
+sposta in una posizione oltre la fine corrente del file, o come quello
+accennato in in sez.~\ref{sec:file_file_size} in cui si estende la dimensione
+di un file con una \func{truncate}, in cui in sostanza di modifica il valore
+della dimensione di \var{st\_size} senza allocare spazio su disco. Questo
+consente di creare inizialmente file di dimensioni anche molto grandi, senza
+dover occupare da subito dello spazio disco che in realtà sarebbe
+inutilizzato.
+
+\itindend{sparse~file}
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{read} e \func{pread}}
\label{sec:file_read}
-
Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in lettura) si possono
leggere i dati che contiene utilizzando la funzione \funcd{read}, il cui
prototipo è:
\param{buf}.
\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e
- -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
aver potuto leggere qualsiasi dato.
di byte richiesti eccede quelli disponibili la funzione ritorna comunque, ma
con un numero di byte inferiore a quelli richiesti.
-Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un
-socket\index{socket}, come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la
-lettura da certi file di dispositivo, come le unità a nastro, che
-restituiscono sempre i dati ad un singolo blocco alla volta, o come le linee
-seriali, che restituiscono solo i dati ricevuti fino al momento della lettura.
+Lo stesso comportamento avviene caso di lettura dalla rete (cioè su un socket,
+come vedremo in sez.~\ref{sec:sock_io_behav}), o per la lettura da certi file
+di dispositivo, come le unità a nastro, che restituiscono sempre i dati ad un
+singolo blocco alla volta, o come le linee seriali, che restituiscono solo i
+dati ricevuti fino al momento della lettura.
Infine anche le due condizioni segnalate dagli errori \errcode{EINTR} ed
\errcode{EAGAIN} non sono propriamente degli errori. La prima si verifica
sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}. La seconda si verifica quando il file è aperto
in modalità non bloccante (vedi sez.~\ref{sec:file_noblocking}) e non ci sono
dati in ingresso: la funzione allora ritorna immediatamente con un errore
-\errcode{EAGAIN}\footnote{BSD usa per questo errore la costante
+\errcode{EAGAIN}\footnote{in BSD si usa per questo errore la costante
\errcode{EWOULDBLOCK}, in Linux, con le \acr{glibc}, questa è sinonima di
\errcode{EAGAIN}.} che indica soltanto che non essendoci al momento dati
disponibili occorre provare a ripetere la lettura in un secondo tempo.
l'emulazione per i vecchi kernel che non hanno la system call, è stato
aggiunto con la versione 2.1, in versioni precedenti sia del kernel che
delle librerie la funzione non è disponibile.} (quello che viene chiamato
-normalmente Unix98, vedi sez.~\ref{sec:intro_opengroup}) è stata introdotta la
+normalmente Unix98, vedi sez.~\ref{sec:intro_xopen}) è stata introdotta la
definizione di un'altra funzione di lettura, \funcd{pread}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}
{ssize\_t pread(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
Cerca di leggere \param{count} byte dal file \param{fd}, a partire dalla
posizione \param{offset}, nel buffer \param{buf}.
-\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1
- in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
- \func{read} e \func{lseek}.}
+\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già
+ visti per \func{read} e \func{lseek}.}
\end{prototype}
La funzione prende esattamente gli stessi argomenti di \func{read} con lo
stesso significato, a cui si aggiunge l'argomento \func{offset} che indica una
-posizione sul file. Indetico è il comportamento ed il valore di ritorno. La
+posizione sul file. Identico è il comportamento ed il valore di ritorno. La
funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza modificare la
posizione corrente.
-\subsection{La funzione \func{write}}
+\subsection{Le funzioni \func{write} e \func{pwrite}}
\label{sec:file_write}
Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
Scrive \param{count} byte dal buffer \param{buf} sul file \param{fd}.
\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo
- e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ e $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
+ valori:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
la scrittura.
Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \param{count} byte
a partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
posizione in avanti del numero di byte scritti. Se il file è aperto in
-modalità \const{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.
+modalità \itindex{append~mode} \const{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 \param{count} è zero la funzione restituisce zero senza fare nient'altro.
Per i file ordinari il numero di byte scritti è sempre uguale a quello
Cerca di scrivere sul file \param{fd}, a partire dalla posizione
\param{offset}, \param{count} byte dal buffer \param{buf}.
-\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e -1
- in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già visti per
- \func{write} e \func{lseek}.}
+\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori già
+ visti per \func{write} e \func{lseek}.}
\end{prototype}
\noindent e per essa valgono le stesse considerazioni fatte per \func{pread}.
\label{fig:file_mult_acc}
\end{figure}
-Il primo caso è quello in cui due processi diversi aprono lo stesso file
-su disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
+Il primo caso è quello in cui due processi diversi aprono lo stesso file su
+disco; sulla base di quanto visto in sez.~\ref{sec:file_fd} avremo una
situazione come quella illustrata in fig.~\ref{fig:file_mult_acc}: ciascun
processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
diverso file descriptor nella sua \struct{file\_struct}. Entrambe le voci
-nella \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso
-inode\index{inode} su disco.
+nella \itindex{file~table} \textit{file table} faranno però riferimento allo
+stesso \index{inode} 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:
+vengono mantenute nella sua voce della \itindex{file~table} \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\index{inode}.
-\item se un file è in modalità \const{O\_APPEND} tutte le volte che viene
- effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima impostata alla
- dimensione corrente del file letta dall'inode\index{inode}. Dopo la
- scrittura il file viene automaticamente esteso.
+ automaticamente con l'aggiornamento del campo \var{i\_size} \index{inode}
+ nell'inode.
+\item se un file è in modalità \itindex{append~mode} \const{O\_APPEND} tutte
+ le volte che viene effettuata una scrittura la posizione corrente viene
+ prima impostata alla dimensione corrente del file letta \index{inode}
+ 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 \struct{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 impostata leggendo la dimensione corrente
- dall'inode\index{inode}.
+ \var{f\_pos} nella struttura \struct{file} della \itindex{file~table}
+ \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 impostata leggendo la
+ dimensione corrente \index{inode} dall'inode.
\end{itemize}
\begin{figure}[htb]
\end{figure}
Il secondo caso è quello in cui 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 vengono ereditati dal processo figlio all'esecuzione
-di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_fork}). La
-situazione è illustrata in fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
-figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
-una copia di \struct{file\_struct} e relativa tabella dei file aperti.
+puntino alla stessa voce nella \itindex{file~table} \textit{file table};
+questo è ad esempio il caso dei file aperti che vengono ereditati dal processo
+figlio all'esecuzione di una \func{fork} (si ricordi quanto detto in
+sez.~\ref{sec:proc_fork}). La situazione è illustrata in
+fig.~\ref{fig:file_acc_child}; dato che il processo figlio riceve una copia
+dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche una copia di
+\struct{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
problema, quando si andrà a scrivere le operazioni potranno mescolarsi in
maniera imprevedibile. Il sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità
di eseguire alcune operazioni di scrittura in maniera coordinata anche senza
-utilizzare meccanismi di sincronizzazione più complessi (come il \textit{file
- locking}\index{file!locking}, che esamineremo in
+utilizzare meccanismi di sincronizzazione più complessi (come il
+\index{file!locking} \textit{file locking}, che esamineremo in
sez.~\ref{sec:file_locking}).
Un caso tipico di necessità di accesso condiviso in scrittura è quello in cui
vari processi devono scrivere alla fine di un file (ad esempio un file di
log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
-fine del file e poi scrivere può condurre ad una \textit{race
- condition}\index{\textit{race~condition}}: infatti può succedere che un
-secondo processo scriva alla fine del file fra la \func{lseek} e la
-\func{write}; in questo caso, come abbiamo appena visto, il file sarà esteso,
-ma il nostro primo processo avrà ancora la posizione corrente impostata con la
-\func{lseek} che non corrisponde più alla fine del file, e la successiva
-\func{write} sovrascriverà i dati del secondo processo.
+fine del file e poi scrivere può condurre ad una \itindex{race~condition}
+\textit{race condition}: infatti può succedere che un secondo processo scriva
+alla fine del file fra la \func{lseek} e la \func{write}; in questo caso, come
+abbiamo appena visto, il file sarà esteso, ma il nostro primo processo avrà
+ancora la posizione corrente impostata con la \func{lseek} che non corrisponde
+più alla fine del file, e la successiva \func{write} sovrascriverà i dati del
+secondo processo.
Il problema è che usare due system call in successione non è un'operazione
atomica; il problema è stato risolto introducendo la modalità
-\const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo descritto in
-precedenza, è il kernel che aggiorna automaticamente la posizione alla fine
-del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende il file. Tutto questo
-avviene all'interno di una singola system call (la \func{write}) che non
-essendo interrompibile da un altro processo costituisce un'operazione atomica.
+\itindex{append~mode} \const{O\_APPEND}. In questo caso infatti, come abbiamo
+descritto in precedenza, è il kernel che aggiorna automaticamente la posizione
+alla fine del file prima di effettuare la scrittura, e poi estende il file.
+Tutto questo avviene all'interno di una singola system call (la \func{write})
+che non essendo interrompibile da un altro processo costituisce un'operazione
+atomica.
Un altro caso tipico in cui è necessaria l'atomicità è quello in cui si vuole
-creare un \textsl{file di lock}\index{file!di lock}, bloccandosi se il file
+creare un \textsl{file di lock} \index{file!di lock}, bloccandosi se il file
esiste. In questo caso la sequenza logica porterebbe a verificare prima
l'esistenza del file con una \func{stat} per poi crearlo con una \func{creat};
-di nuovo avremmo la possibilità di una race
-condition\index{\textit{race~condition}} da parte di un altro processo che
-crea lo stesso file fra il controllo e la creazione.
+di nuovo avremmo la possibilità di una \itindex{race~condition} \textit{race
+ condition} da parte di un altro processo che crea lo stesso file fra il
+controllo e la creazione.
Per questo motivo sono stati introdotti per \func{open} i due flag
\const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}. In questo modo l'operazione di controllo
si veda sez.~\ref{sec:ipc_file_lock}).
-\subsection{La funzioni \func{sync} e \func{fsync}}
+\subsection{Le funzioni \func{sync} e \func{fsync}}
\label{sec:file_sync}
Come accennato in sez.~\ref{sec:file_close} tutte le operazioni di scrittura
in Linux il valore utilizzato è di 5 secondi; con le nuove versioni\footnote{a
partire dal kernel 2.2.8} poi, è il kernel che si occupa direttamente di
tutto quanto attraverso il demone interno \cmd{bdflush}, il cui comportamento
-può essere controllato attraverso il file \file{/proc/sys/vm/bdflush} (per il
-significato dei valori si può leggere la documentazione allegata al kernel in
-\file{Documentation/sysctl/vm.txt}).
+può essere controllato attraverso il file \procfile{/proc/sys/vm/bdflush} (per
+il significato dei valori si può leggere la documentazione allegata al kernel
+in \file{Documentation/sysctl/vm.txt}).
Quando si vogliono scaricare soltanto i dati di un file (ad esempio essere
sicuri che i dati di un database sono stati registrati su disco) si possono
\begin{functions}
\headdecl{unistd.h}
\funcdecl{int fsync(int fd)}
- Sincronizza dati e metadati del file \param{fd}
+ Sincronizza dati e meta-dati del file \param{fd}
\funcdecl{int fdatasync(int fd)}
Sincronizza i dati del file \param{fd}.
- \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
- nel qual caso \var{errno} assume i valori:
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} assume i valori:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
sincronizzazione.
Entrambe le funzioni forzano la sincronizzazione col disco di tutti i dati del
file specificato, ed attendono fino alla conclusione delle operazioni;
-\func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei metadati del file (che
+\func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei meta-dati del file (che
riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che gli
-altri dati contenuti nell'inode\index{inode} che si leggono con \func{fstat},
+altri dati contenuti \index{inode} nell'inode che si leggono con \func{fstat},
come i tempi del file).
Si tenga presente che questo non comporta la sincronizzazione della
delle directory.}
-\subsection{La funzioni \func{dup} e \func{dup2}}
+\subsection{Le funzioni \func{dup} e \func{dup2}}
\label{sec:file_dup}
Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_sharing} come un processo figlio
Crea una copia del file descriptor \param{oldfd}.
\bodydesc{La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e
- -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
valori:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
file descriptor è \textsl{duplicato}, da cui il nome della funzione.
\begin{figure}[htb]
- \centering \includegraphics[width=15cm]{img/filedup}
+ \centering \includegraphics[width=14cm]{img/filedup}
\caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
\label{fig:file_dup}
\end{figure}
della \textit{file table} a cui entrambi fanno riferimento). L'unica
differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà il suo
\textit{file descriptor flag}; a questo proposito va specificato che nel caso
-di \func{dup} il flag di \textit{close-on-exec}\index{\textit{close-on-exec}}
-(vedi sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl}) viene sempre
-cancellato nella copia.
+di \func{dup} il flag di \textit{close-on-exec}\itindex{close-on-exec} (vedi
+sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl}) viene sempre cancellato
+nella copia.
L'uso principale di questa funzione è per la redirezione dell'input e
dell'output fra l'esecuzione di una \func{fork} e la successiva \func{exec};
Dato che questa è l'operazione più comune, è prevista una diversa versione
della funzione, \funcd{dup2}, che permette di specificare esplicitamente
-qual'è il valore di file descriptor che si vuole avere come duplicato; il suo
+qual è il valore di file descriptor che si vuole avere come duplicato; il suo
prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}{int dup2(int oldfd, int newfd)}
Rende \param{newfd} una copia del file descriptor \param{oldfd}.
\bodydesc{La funzione ritorna il nuovo file descriptor in caso di successo e
- -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
allo stesso valore per il file descriptor).
La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
-funzione di controllo dei file \func{fnctl} (che esamineremo in
+funzione di controllo dei file \func{fcntl} (che esamineremo in
sez.~\ref{sec:file_fcntl}) con il parametro \const{F\_DUPFD}. L'operazione ha
-la sintassi \code{fnctl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0 come valore per
+la sintassi \code{fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0 come valore per
\param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}.
La sola differenza fra le due funzioni\footnote{a parte la sintassi ed i
\param{newfd} è aperto la duplicazione avverrà su un altro file descriptor).
+
+\subsection{Le funzioni \func{openat}, \func{mkdirat} e affini}
+\label{sec:file_openat}
+
+Un problema che si pone con l'uso della funzione \func{open}, così come per
+molte altre funzioni che accettano come argomenti dei pathname relativi, è
+che, quando un pathname relativo non fa riferimento alla directory di lavoro
+corrente, è possibile che alcuni dei suoi componenti vengano modificati in
+parallelo alla chiamata a \func{open}, e questo lascia aperta la possibilità
+di una \itindex{race~condition} \textit{race condition}.
+
+Inoltre come già accennato, la directory di lavoro corrente è una proprietà
+del singolo processo; questo significa che quando si lavora con i
+\itindex{thread} \textit{thread} essa sarà la stessa per tutti, ma esistono
+molti casi in cui sarebbe invece utile che ogni singolo \itindex{thread}
+\textit{thread} avesse la sua directory di lavoro.
+
+Per risolvere questi problemi, riprendendo una interfaccia già presente in
+Solaris, a fianco delle normali funzioni che operano sui file (come
+\func{open}, \func{mkdir}, ecc.) sono state introdotte delle ulteriori
+funzioni, contraddistinte dal suffisso \texttt{at}, che permettono l'apertura
+di un file (o le rispettive altre operazioni) usando un pathname relativo ad
+una directory specificata.\footnote{l'introduzione è avvenuta su proposta
+ dello sviluppatore principale delle \acr{glibc} Urlich Drepper; le
+ corrispondenti system call sono state inserite nel kernel ufficiale a
+ partire dalla versione 2.6.16, in precedenza era disponibile una emulazione
+ che, sia pure con prestazioni inferiori, funzionava facendo ricorso all'uso
+ del filesystem \textit{proc} con l'apertura del file attraverso il
+ riferimento a pathname del tipo di
+ \texttt{/proc/self/fd/dirfd/relative\_path}.} Benché queste funzioni non
+siano presenti negli standard tradizionali esse sono state adottate da vari
+Unix\footnote{oltre a Linux e Solaris sono presenti in vari BSD.} fino ad
+essere incluse nella recente revisione (la POSIX.1-2008) dello standard
+POSIX.1; con le \acr{glibc} per l'accesso a queste funzioni è necessario
+definire la macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE}.
+
+L'uso di queste funzioni prevede una apertura iniziale della directory che
+sarà la base della risoluzione dei pathname relativi che verranno usati in
+seguito, dopo di che si dovrà passare il relativo file descriptor alle varie
+funzioni che useranno quella directory come punto di partenza per la
+risoluzione.\footnote{in questo modo, anche quando si lavora con i
+ \itindex{thread} \textit{thread}, si può mantenere una directory di lavoro
+ diversa per ciascuno di essi.}
+
+Questo metodo, oltre a risolvere i problemi di \itindex{race~condition}
+\textit{race condition}, consente anche di ottenere aumenti di prestazioni
+significativi quando si devono eseguire molte operazioni su sezioni
+dell'albero dei file che prevedono delle gerarchie di sottodirectory molto
+profonde; infatti in questo caso basta eseguire la risoluzione del pathname
+della directory di partenza una sola volta (nell'apertura iniziale) e non
+tutte le volte che si deve accedere a ciascun file che essa contiene.
+
+La sintassi generale di queste nuove funzioni è che esse prevedono come primo
+argomento il file descriptor della directory da usare come base, mentre gli
+argomenti successivi restano identici a quelli della corrispondente funzione
+ordinaria; ad esempio nel caso di \funcd{openat} avremo che essa è definita
+come:
+\begin{functions}
+ \headdecl{fcntl.h}
+ \funcdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
+ \funcdecl{int openat(int dirfd, const char *pathname, int flags, mode\_t
+ mode))}
+
+ Apre un file usando come directory di lavoro corrente \param{dirfd}.
+
+ \bodydesc{la funzione restituisce gli stessi valori e gli stessi codici di
+ errore di \func{open}, ed in più:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un pathname relativo, ma
+ \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+Il comportamento delle nuove funzioni è del tutto analogo a quello delle
+corrispettive classiche, con la sola eccezione del fatto che se fra i loro
+argomenti si utilizza un pathname relativo questo sarà risolto rispetto alla
+directory indicata da \param{dirfd}; qualora invece si usi un pathname
+assoluto \param{dirfd} verrà semplicemente ignorato. Infine se per
+\param{dirfd} si usa il valore speciale \const{AT\_FDCWD},\footnote{questa,
+ come le altre costanti \texttt{AT\_*}, è definita in \texttt{fcntl.h},
+ pertanto se la si vuole usare occorrerà includere comunque questo file,
+ anche per le funzioni che non sono definite in esso.} la risoluzione sarà
+effettuata rispetto alla directory di lavoro corrente del processo.
+
+Così come il comportamento, anche i valori di ritorno e le condizioni di
+errore delle nuove funzioni sono gli stessi delle funzioni classiche, agli
+errori si aggiungono però quelli dovuti a valori errati per \param{dirfd}; in
+particolare si avrà un errore di \errcode{EBADF} se esso non è un file
+descriptor valido, ed un errore di \errcode{ENOTDIR} se esso non fa riferimento
+ad una directory.\footnote{tranne il caso in cui si sia specificato un
+ pathname assoluto, nel qual caso, come detto, il valore di \param{dirfd}
+ sarà completamente ignorato.}
+
+In tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr} si sono riportate le funzioni introdotte
+con questa nuova interfaccia, con a fianco la corrispondente funzione
+classica.\footnote{in realtà, come visto in sez.~\ref{sec:file_temp_file}, le
+ funzioni \func{utimes} e \func{lutimes} non sono propriamente le
+ corrispondenti di \func{utimensat}, dato che questa ha una maggiore
+ precisione nella indicazione dei tempi dei file.} La gran parte di queste
+seguono la convenzione appena vista per \func{openat}, in cui agli argomenti
+della corrispondente funzione classica viene anteposto
+l'argomento \param{dirfd}.\footnote{non staremo pertanto a riportarle una per
+ una.} Per una parte di queste, indicate dal contenuto della omonima colonna
+di tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}, oltre al nuovo argomento iniziale, è
+prevista anche l'aggiunta di un ulteriore argomento finale, \param{flags}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
+ \hline
+ \textbf{Funzione} &\textbf{Flags} &\textbf{Corrispondente} \\
+ \hline
+ \hline
+ \func{faccessat} &$\bullet$&\func{access} \\
+ \func{fchmodat} &$\bullet$&\func{chmod} \\
+ \func{fchownat} &$\bullet$&\func{chown},\func{lchown}\\
+ \func{fstatat} &$\bullet$&\func{stat},\func{lstat} \\
+ \func{utimensat} &$\bullet$&\func{utimes},\func{lutimes}\\
+ \func{linkat} &$\bullet$\footnotemark&\func{link} \\
+ \func{mkdirat} & -- &\func{mkdir} \\
+ \func{mknodat} & -- &\func{mknod} \\
+ \func{openat} & -- &\func{open} \\
+ \func{readlinkat}& -- &\func{readlink}\\
+ \func{renameat} & -- &\func{rename} \\
+ \func{symlinkat} & -- &\func{symlink} \\
+ \func{unlinkat} &$\bullet$&\func{unlink},\func{rmdir} \\
+ \func{mkfifoat} & -- &\func{mkfifo} \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Corrispondenze fra le nuove funzioni ``\textit{at}'' e le
+ corrispettive funzioni classiche.}
+ \label{tab:file_atfunc_corr}
+\end{table}
+
+\footnotetext{in questo caso l'argomento \param{flags} è disponibile ed
+ utilizzabile solo a partire dal kernel 2.6.18.}
+
+Per tutte le funzioni che lo prevedono, a parte \func{unlinkat} e
+\funcd{faccessat}, l'ulteriore argomento è stato introdotto solo per fornire
+un meccanismo con cui modificarne il comportamento nel caso si stia operando
+su un link simbolico, così da poter scegliere se far agire la funzione
+direttamente sullo stesso o sul file da esso referenziato. Dato che in certi
+casi esso può fornire ulteriori indicazioni per modificare il comportamento
+delle funzioni, \param{flags} deve comunque essere passato come maschera
+binaria, ed impostato usando i valori delle appropriate costanti
+\texttt{AT\_*}, definite in \texttt{fcntl.h}.
+
+Come esempio di questo secondo tipo di funzioni possiamo considerare
+\funcd{fchownat}, che può essere usata per sostituire sia \func{chown}
+che \func{lchown}; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h} \headdecl{fcntl.h}
+
+ \funcdecl{int fchownat(int dirfd, const char *pathname, uid\_t owner, gid\_t
+ group, int flags)}
+
+ .Modifica la proprietà di un file.
+
+ \bodydesc{la funzione restituisce gli stessi valori e gli stessi codici di
+ errore di \func{chown}, ed in più:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un pathname relativo, ma
+ \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+In questo caso il valore di \param{flags} stabilisce il comportamento della
+funzione quando la si applica ad un link simbolico, e l'unico valore
+utilizzabile è \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}\footnote{in \texttt{fcntl.h} è
+ definito anche \const{AT\_SYMLINK\_FOLLOW}, che richiede di dereferenziare i
+ link simbolici, essendo questo però il comportamento adottato per un valore
+ nullo di \param{flags} questo valore non viene mai usato.} che se impostato
+indica alla funzione di non eseguire la dereferenziazione di un eventuale link
+simbolico, facendo comportare \func{fchownat} come \func{lchown} invece che
+come \func{chown}.
+
+Come accennato fra tutte quelle marcate in tab.~\ref{tab:file_atfunc_corr}
+solo due funzioni possono usare l'argomento \param{flags} con valori diversi
+da \const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}, la prima di queste è \funcd{faccessat}, ed
+il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \funcdecl{int faccessat(int dirfd, const char *path, int mode, int flags)}
+
+ Controlla i permessi di accesso.
+
+ \bodydesc{la funzione restituisce gli stessi valori e gli stessi codici di
+ errore di \func{access}, ed in più:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un pathname relativo, ma
+ \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+La funzione esegue lo stesso controllo di accesso effettuabile con
+\func{access}, ma si può utilizzare l'argomento \param{flags} per modificarne
+il comportamento rispetto a quello ordinario di \func{access}. In questo caso
+esso può essere specificato come maschera binaria di due valori:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
+\item[\const{AT\_EACCESS}] se impostato \funcd{faccessat} esegue il controllo
+ dei permessi usando l'\textsl{user-ID effettivo} invece di quello reale (il
+ comportamento di default, che riprende quello di \func{access}).
+\item[\const{AT\_SYMLINK\_NOFOLLOW}] se impostato \funcd{faccessat} non esegue
+ la dereferenziazione dei link simbolici, effettuando il controllo dei
+ permessi direttamente sugli stessi.
+\end{basedescript}
+
+La seconda eccezione è \func{unlinkat}, in questo caso l'ulteriore
+argomento \param{flags} viene utilizzato perché tramite esso la funzione possa
+comportarsi sia come analogo di \func{unlink} che di \func{rmdir}; il suo
+prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{fcntl.h}
+ \funcdecl{int unlinkat(int dirfd, const char *pathname, int flags)}
+
+ Rimuove una voce da una directory.
+
+ \bodydesc{la funzione restituisce gli stessi valori e gli stessi codici di
+ errore di \func{unlink} o di \func{rmdir} a seconda del valore di
+ \param{flags}, ed in più:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{dirfd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{flags} non ha un valore valido.
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] \param{pathname} è un pathname relativo, ma
+ \param{dirfd} fa riferimento ad un file.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+Di default il comportamento di \func{unlinkat} è equivalente a quello che
+avrebbe \func{unlink} applicata a \param{pathname}, fallendo in tutti i casi
+in cui questo è una directory, se però si imposta \param{flags} al valore di
+\const{AT\_REMOVEDIR},\footnote{anche se \param{flags} è una maschera binaria,
+ essendo questo l'unico flag disponibile per questa funzione, lo si può
+ assegnare direttamente.} essa si comporterà come \func{rmdir}, in tal
+caso \param{pathname} deve essere una directory, che sarà rimossa qualora
+risulti vuota.
+
+
\subsection{La funzione \func{fcntl}}
\label{sec:file_fcntl}
gestione sia delle loro proprietà, che di tutta una serie di ulteriori
funzionalità che il kernel può mettere a disposizione.\footnote{ad esempio si
gestiscono con questa funzione varie modalità di I/O asincrono (vedi
- sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e il file
- locking\index{file!locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).}
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}) e il \index{file!locking}
+ \textit{file locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).}
Per queste operazioni di manipolazione e di controllo delle varie proprietà e
caratteristiche di un file descriptor, viene usata la funzione \funcd{fcntl},
sul file \param{fd}.
\bodydesc{La funzione ha valori di ritorno diversi a seconda
- dell'operazione. In caso di errore il valore di ritorno è sempre -1 ed il
- codice dell'errore è restituito nella variabile \var{errno}; i codici
+ dell'operazione. In caso di errore il valore di ritorno è sempre $-1$ ed
+ il codice dell'errore è restituito nella variabile \var{errno}; i codici
possibili dipendono dal tipo di operazione, l'unico valido in generale è:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
\item[\const{F\_DUPFD}] trova il primo file descriptor disponibile di valore
maggiore o uguale ad \param{arg} e ne fa una copia di \param{fd}. Ritorna il
- nuovo file descriptor in caso di successo e -1 in caso di errore. Gli errori
- possibili sono \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del
- massimo consentito o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il
+ nuovo file descriptor in caso di successo e $-1$ in caso di errore. Gli
+ errori possibili sono \errcode{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore
+ del massimo consentito o \errcode{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il
massimo numero di descrittori consentito.
\item[\const{F\_SETFD}] imposta il valore del \textit{file descriptor flag} al
valore specificato con \param{arg}. Al momento l'unico bit usato è quello di
- \textit{close-on-exec}\index{\textit{close-on-exec}}, identificato dalla
- costante \const{FD\_CLOEXEC}, che serve a richiedere che il file venga
- chiuso nella esecuzione di una \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}).
- Ritorna un valore nullo in caso di successo e -1 in caso di errore.
+ \itindex{close-on-exec} \textit{close-on-exec}, identificato dalla costante
+ \const{FD\_CLOEXEC}, che serve a richiedere che il file venga chiuso nella
+ esecuzione di una \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}). Ritorna un
+ valore nullo in caso di successo e $-1$ in caso di errore.
\item[\const{F\_GETFD}] ritorna il valore del \textit{file descriptor flag} di
- \param{fd} o -1 in caso di errore; se \const{FD\_CLOEXEC} è impostato i file
- descriptor aperti vengono chiusi attraverso una \func{exec} altrimenti (il
- comportamento predefinito) restano aperti.
+ \param{fd} o $-1$ in caso di errore; se \const{FD\_CLOEXEC} è impostato i
+ file descriptor aperti vengono chiusi attraverso una \func{exec} altrimenti
+ (il comportamento predefinito) restano aperti.
\item[\const{F\_GETFL}] ritorna il valore del \textit{file status flag} in
- caso di successo o -1 in caso di errore; permette cioè di rileggere quei bit
- impostati da \func{open} all'apertura del file che vengono memorizzati
+ caso di successo o $-1$ in caso di errore; permette cioè di rileggere quei
+ bit impostati da \func{open} all'apertura del file che vengono memorizzati
(quelli riportati nella prima e terza sezione di
tab.~\ref{tab:file_open_flags}).
\item[\const{F\_SETFL}] imposta il \textit{file status flag} al valore
- specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o -1
- in caso di errore. Possono essere impostati solo i bit riportati nella terza
- sezione di tab.~\ref{tab:file_open_flags}.\footnote{la pagina di manuale
- riporta come impostabili solo \const{O\_APPEND}, \const{O\_NONBLOCK} e
- \const{O\_ASYNC}.}
+ specificato da \param{arg}, ritorna un valore nullo in caso di successo o
+ $-1$ in caso di errore. Possono essere impostati solo i bit riportati nella
+ terza sezione di tab.~\ref{tab:file_open_flags}.\footnote{la pagina di
+ manuale riporta come impostabili solo \const{O\_APPEND},
+ \const{O\_NONBLOCK} e \const{O\_ASYNC}.}
\item[\const{F\_GETLK}] richiede un controllo sul file lock specificato da
- \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato,
- ritorna un valore nullo in caso di successo o -1 in caso di errore. Questa
+ \param{lock}, sovrascrivendo la struttura da esso puntata con il risultato;
+ ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Questa
funzionalità è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
\item[\const{F\_SETLK}] richiede o rilascia un file lock a seconda di quanto
specificato nella struttura puntata da \param{lock}. Se il lock è tenuto da
- qualcun'altro ritorna immediatamente restituendo -1 e imposta \var{errno} a
+ qualcun altro ritorna immediatamente restituendo $-1$ e imposta \var{errno} a
\errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN}, in caso di successo ritorna un valore
nullo. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
\item[\const{F\_SETLKW}] identica a \const{F\_SETLK} eccetto per il fatto che
la funzione non ritorna subito ma attende che il blocco sia rilasciato. Se
- l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce -1 e imposta
- \var{errno} a \errcode{EINTR}, in caso di successo ritorna un valore nullo.
- Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
+ l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce $-1$ e
+ imposta \var{errno} a \errcode{EINTR}, in caso di successo ritorna un valore
+ nullo. Questa funzionalità è trattata in dettaglio in
sez.~\ref{sec:file_posix_lock}.
\item[\const{F\_GETOWN}] restituisce il \acr{pid} del processo o
- l'identificatore del process group\footnote{i \texttt{process group} sono
+ l'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process
+ group}\footnote{i \itindex{process~group} \textit{process group} sono
(vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) raggruppamenti di processi usati nel
controllo di sessione; a ciascuno di essi è associato un identificatore
- (un numero positivo analogo al \acr{pid}).} che è preposto alla ricezione
- dei segnali \const{SIGIO} e \const{SIGURG} per gli eventi associati al file
- descriptor \param{fd}. Nel caso di un process group viene restituito un
- valore negativo il cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del
- process group. In caso di errore viene restituito -1.
+ (un numero positivo analogo al \acr{pid}).} che è preposto alla ricezione
+ dei segnali \const{SIGIO}\footnote{o qualunque altro segnale alternativo
+ impostato con \const{F\_FSETSIG}.} per gli eventi associati al file
+ descriptor \param{fd}\footnote{il segnale viene usato sia per il
+ \textit{Signal Drive I/O}, che tratteremo in
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}, e dai vari meccanismi di
+ notifica asincrona, che tratteremo in
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.} e \const{SIGURG} per la notifica
+ dei dati urgenti di un socket.\footnote{vedi
+ sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}.} Nel caso di un \textit{process group}
+ viene restituito un valore negativo il cui valore assoluto corrisponde
+ all'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process group}. In
+ caso di errore viene restituito $-1$.
\item[\const{F\_SETOWN}] imposta, con il valore dell'argomento \param{arg},
- l'identificatore del processo o del \textit{process group} che riceverà i
- segnali \const{SIGIO} e \const{SIGURG} per gli eventi associati al file
- descriptor \param{fd}, ritorna un valore nullo in caso di successo o -1 in
- caso di errore. Come per \const{F\_GETOWN}, per impostare un
- \textit{process group} si deve usare per \param{arg} un valore negativo, il
- cui valore assoluto corrisponde all'identificatore del \textit{process
- group}.
+ l'identificatore del processo o del \itindex{process~group} \textit{process
+ group} che riceverà i segnali \const{SIGIO} e \const{SIGURG} per gli
+ eventi associati al file descriptor \param{fd}, ritorna un valore nullo in
+ caso di successo o $-1$ in caso di errore. Come per \const{F\_GETOWN}, per
+ impostare un \itindex{process~group} \textit{process group} si deve usare
+ per \param{arg} un valore negativo, il cui valore assoluto corrisponde
+ all'identificatore del \itindex{process~group} \textit{process group}.
\item[\const{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale inviato quando ci
sono dati disponibili in ingresso su un file descriptor aperto ed impostato
per l'I/O asincrono (si veda sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}). Il valore 0
indica il valore predefinito (che è \const{SIGIO}), un valore diverso da
zero indica il segnale richiesto, (che può essere anche lo stesso
- \const{SIGIO}). In caso di errore ritorna -1.
+ \const{SIGIO}). In caso di errore ritorna $-1$.
\item[\const{F\_SETSIG}] imposta il segnale da inviare quando diventa
possibile effettuare I/O sul file descriptor in caso di I/O asincrono,
- ritorna un valore nullo in caso di successo o -1 in caso di errore. Il
+ ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Il
valore zero indica di usare il segnale predefinito, \const{SIGIO}. Un altro
valore diverso da zero (compreso lo stesso \const{SIGIO}) specifica il
segnale voluto; l'uso di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è
(come vedremo in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}).\footnote{i due comandi
\const{F\_SETSIG} e \const{F\_GETSIG} sono una estensione specifica di
Linux.}
-\item[\const{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove un \textit{file
- lease}\footnote{questa è una nuova funzionalità, specifica di Linux, e
- presente solo a partire dai kernel della serie 2.4.x, in cui il processo
- che detiene un \textit{lease} su un file riceve una notifica qualora un
- altro processo cerca di eseguire una \func{open} o una \func{truncate} su
- di esso.} sul file descriptor \var{fd} a seconda del valore del terzo
- argomento, che in questo caso è un \ctyp{int}, ritorna un valore nullo in
- caso di successo o -1 in caso di errore. Questa funzionalità avanzata è
- trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}.
-\item[\const{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \textit{file lease} che il
- processo detiene nei confronti del file descriptor \var{fd} o -1 in caso di
- errore. Con questo comando il terzo argomento può essere omesso. Questa
+\item[\const{F\_SETLEASE}] imposta o rimuove un \index{file!lease}
+ \textit{file lease}\footnote{questa è una nuova funzionalità, specifica di
+ Linux, e presente solo a partire dai kernel della serie 2.4.x, in cui il
+ processo che detiene un \textit{lease} su un file riceve una notifica
+ qualora un altro processo cerca di eseguire una \func{open} o una
+ \func{truncate} su di esso.} sul file descriptor \var{fd} a seconda del
+ valore del terzo argomento, che in questo caso è un \ctyp{int}, ritorna un
+ valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso di errore. Questa
funzionalità avanzata è trattata in dettaglio in
- sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}.
+ sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
+\item[\const{F\_GETLEASE}] restituisce il tipo di \index{file!lease}
+ \textit{file lease} che il processo detiene nei confronti del file
+ descriptor \var{fd} o $-1$ in caso di errore. Con questo comando il terzo
+ argomento può essere omesso. Questa funzionalità avanzata è trattata in
+ dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
\item[\const{F\_NOTIFY}] attiva un meccanismo di notifica per cui viene
riportata al processo chiamante, tramite il segnale \const{SIGIO} (o altro
segnale specificato con \const{F\_SETSIG}) ogni modifica eseguita o
direttamente sulla directory cui \var{fd} fa riferimento, o su uno dei file
- in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o -1 in caso
+ in essa contenuti; ritorna un valore nullo in caso di successo o $-1$ in caso
di errore. Questa funzionalità avanzata, disponibile dai kernel della serie
- 2.4.x, è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}.
+ 2.4.x, è trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_lease}.
\end{basedescript}
La maggior parte delle funzionalità di \func{fcntl} sono troppo avanzate per
pertanto riprese più avanti quando affronteremo le problematiche ad esse
relative. In particolare le tematiche relative all'I/O asincrono e ai vari
meccanismi di notifica saranno trattate in maniera esaustiva in
-sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation} mentre quelle relative al
-\textit{file locking}\index{file!locking} saranno esaminate in
-sez.~\ref{sec:file_locking}).
+sez.~\ref{sec:file_asyncronous_access} mentre quelle relative al
+\index{file!locking} \textit{file locking} saranno esaminate in
+sez.~\ref{sec:file_locking}). L'uso di questa funzione con i socket verrà
+trattato in sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.
Si tenga presente infine che quando si usa la funzione per determinare le
modalità di accesso con cui è stato aperto il file (attraverso l'uso del
\subsection{La funzione \func{ioctl}}
\label{sec:file_ioctl}
-Benché il concetto di \textit{everything is a file} si sia dimostratato molto
+Benché il concetto di \textit{everything is a file} si sia dimostrato molto
valido anche per l'interazione con i dispositivi più vari, fornendo una
interfaccia che permette di interagire con essi tramite le stesse funzioni
usate per i normali file di dati, esisteranno sempre caratteristiche
specifiche di ogni dispositivo particolare, usando come riferimento il solito
file descriptor. Il prototipo di questa funzione è:
\begin{prototype}{sys/ioctl.h}{int ioctl(int fd, int request, ...)}
- Manipola il dispositivo sottostante, usando l'argomento \param{request} per
- specificare l'operazione richiesta ed il terzo argomento (usualmente di tipo
- \param{char * argp} o \param{int argp}) per il trasferimento
- dell'informazione necessaria.
+
+ Esegue l'operazione di controllo specificata da \param{request} sul file
+ descriptor \param{fd}.
\bodydesc{La funzione nella maggior parte dei casi ritorna 0, alcune
operazioni usano però il valore di ritorno per restituire informazioni. In
- caso di errore viene sempre restituito -1 ed \var{errno} assumerà uno dei
+ caso di errore viene sempre restituito $-1$ ed \var{errno} assumerà uno dei
valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un device, o
- la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa riferimento
- \param{fd}.
+ \item[\errcode{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un
+ dispositivo, o la richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa
+ riferimento \param{fd}.
\item[\errcode{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
validi.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EBADF} e \errval{EFAULT}.}
\end{prototype}
-La funzione serve in sostanza per fare tutte quelle operazioni che non si
-adattano al design dell'architettura dei file e che non è possibile effettuare
-con le funzioni esaminate finora. Esse vengono selezionate attraverso il
-valore di \param{request} e gli eventuali risultati possono essere restituiti
-sia attraverso il valore di ritorno che attraverso il terzo argomento
-\param{argp}. Sono esempi delle operazioni gestite con una \func{ioctl}:
+La funzione serve in sostanza come meccanismo generico per fare tutte quelle
+operazioni che non rientrano nell'interfaccia ordinaria della gestione dei
+file e che non è possibile effettuare con le funzioni esaminate finora. La
+funzione richiede che si passi come primo argomento un file descriptor
+regolarmente aperto, e l'operazione da compiere viene selezionata attraverso
+il valore dell'argomento \param{request}. Il terzo argomento dipende
+dall'operazione prescelta; tradizionalmente è specificato come \code{char *
+ argp}, da intendersi come puntatore ad un area di memoria
+generica,\footnote{all'epoca della creazione di questa funzione infatti ancora
+ non era stato introdotto il tipo \ctyp{void}.} ma per certe operazioni può
+essere omesso, e per altre è un semplice intero.
+
+Normalmente la funzione ritorna zero in caso di successo e $-1$ in caso di
+errore, ma per alcune operazione il valore di ritorno, che nel caso viene
+impostato ad un valore positivo, può essere utilizzato come parametro di
+uscita. È più comune comunque restituire i risultati all'indirizzo puntato dal
+terzo argomento.
+
+Data la genericità dell'interfaccia non è possibile classificare in maniera
+sistematica le operazioni che si possono gestire con \func{ioctl}, un breve
+elenco di alcuni esempi di esse è il seguente:
\begin{itemize*}
\item il cambiamento dei font di un terminale.
\item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
\item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
\item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
speaker.
+\item l'impostazione degli attributi dei file su un filesystem
+ ext2.\footnote{i comandi \texttt{lsattr} e \texttt{chattr} fanno questo con
+ delle \func{ioctl} dedicate, usabili solo su questo filesystem e derivati
+ successivi (come ext3).}
\end{itemize*}
-In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di possibili diverse operazioni
-effettuabili attraverso \func{ioctl}, che sono definite nell'header file
-\file{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui fanno
+In generale ogni dispositivo ha un suo insieme di operazioni specifiche
+effettuabili attraverso \func{ioctl}, tutte queste sono definite nell'header
+file \file{sys/ioctl.h}, e devono essere usate solo sui dispositivi cui fanno
riferimento. Infatti anche se in genere i valori di \param{request} sono
opportunamente differenziati a seconda del dispositivo\footnote{il kernel usa
un apposito \textit{magic number} per distinguere ciascun dispositivo nella
Data la assoluta specificità della funzione, il cui comportamento varia da
dispositivo a dispositivo, non è possibile fare altro che dare una descrizione
-sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in seguito quelle
-relative ad alcuni casi specifici (ad esempio la gestione dei terminali è
-effettuata attraverso \func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix),
-qui riportiamo solo i valori di alcuni comandi che sono definiti per ogni
-file:
+sommaria delle sue caratteristiche; torneremo ad esaminare in
+seguito\footnote{per l'uso di \func{ioctl} con i socket si veda
+ sez.~\ref{sec:sock_ctrl_func}.} quelle relative ad alcuni casi specifici (ad
+esempio la gestione dei terminali è effettuata attraverso \func{ioctl} in
+quasi tutte le implementazioni di Unix), qui riportiamo solo l'elenco delle
+operazioni che sono predefinite per qualunque file,\footnote{in particolare
+ queste operazioni sono definite nel kernel a livello generale, e vengono
+ sempre interpretate per prime, per cui, come illustrato in \cite{LinDevDri},
+ eventuali operazioni specifiche che usino lo stesso valore verrebbero
+ ignorate.} caratterizzate dal prefisso \texttt{FIO}:
\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
-\item[\const{FIOCLEX}] Imposta il bit di \textit{close on exec}.
-\item[\const{FIONCLEX}] Cancella il bit di \textit{close on exec}.
-\item[\const{FIOASYNC}] Abilita l'I/O asincrono.
-\item[\const{FIONBIO}] Abilita l'I/O in modalità non bloccante.
+\item[\const{FIOCLEX}] imposta il flag di \itindex{close-on-exec}
+ \textit{close-on-exec} sul file, in questo caso, essendo usata come
+ operazione logica, \func{ioctl} non richiede un terzo argomento, il cui
+ eventuale valore viene ignorato.
+\item[\const{FIONCLEX}] cancella il flag di \itindex{close-on-exec}
+ \textit{close-on-exec} sul file, in questo caso, essendo usata come
+ operazione logica, \func{ioctl} non richiede un terzo argomento, il cui
+ eventuale valore viene ignorato.
+\item[\const{FIOASYNC}] abilita o disabilita la modalità di I/O asincrono sul
+ file (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}); il terzo argomento
+ deve essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *})
+ che contiene un valore logico (un valore nullo disabilita, un valore non
+ nullo abilita).
+\item[\const{FIONBIO}] abilita o disabilita sul file l'I/O in modalità non
+ bloccante; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero (cioè di
+ tipo \texttt{const int *}) che contiene un valore logico (un valore nullo
+ disabilita, un valore non nullo abilita).
+\item[\const{FIOSETOWN}] imposta il processo che riceverà i segnali
+ \const{SIGURG} e \const{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
+ essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{const int *}) il cui
+ valore specifica il PID del processo.
+\item[\const{FIOGETOWN}] legge il processo che riceverà i segnali
+ \const{SIGURG} e \const{SIGIO} generati sul file; il terzo argomento deve
+ essere un puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà
+ scritto il PID del processo.
+\item[\const{FIONREAD}] legge il numero di byte disponibili in lettura sul
+ file descriptor;\footnote{questa operazione è disponibile solo su alcuni
+ file descriptor, in particolare sui socket (vedi
+ sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) o sui file descriptor di \textit{epoll}
+ (vedi sez.~\ref{sec:file_epoll}).} il terzo argomento deve essere un
+ puntatore ad un intero (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito
+ il valore.
+\item[\const{FIOQSIZE}] restituisce la dimensione corrente di un file o di una
+ directory, mentre se applicata ad un dispositivo fallisce con un errore di
+ \errcode{ENOTTY}; il terzo argomento deve essere un puntatore ad un intero
+ (cioè di tipo \texttt{int *}) su cui sarà restituito il valore.
\end{basedescript}
-relativi ad operazioni comunque eseguibili anche attraverso \func{fcntl}.
+% TODO aggiungere FIBMAP e FIEMAP, vedi http://lwn.net/Articles/260832
+
+
+Si noti però come la gran parte di queste operazioni specifiche dei file (per
+essere precisi le prime sei dell'elenco) siano effettuabili in maniera
+generica anche tramite l'uso di \func{fcntl}. Le due funzioni infatti sono
+molto simili e la presenza di questa sovrapposizione è principalmente dovuta
+al fatto che alle origini di Unix i progettisti considerarono che era
+necessario trattare diversamente rispetto alle operazione di controllo delle
+modalità di I/O file e dispositivi usando \func{fcntl} per i primi e
+\func{ioctl} per i secondi;\footnote{all'epoca tra l'altro i dispositivi che
+ usavano \func{ioctl} erano sostanzialmente solo i terminali, il che spiega
+ l'uso comune di \errcode{ENOTTY} come codice di errore.} oggi non è più così
+ma le due funzioni sono rimaste.
+
+% TODO trovare qualche posto per la eventuale documentazione delle seguenti
+% (bassa/bassissima priorità)
+% EXT4_IOC_MOVE_EXT (dal 2.6.31)
+
+
+
+% LocalWords: descriptor system call cap like kernel sez l'inode inode VFS tab
+% LocalWords: process table struct files flags pos all'inode dentry fig shell
+% LocalWords: error POSIX STDIN FILENO STDOUT STDERR unistd read write lseek
+% LocalWords: close pathname sys fcntl int const char errno EEXIST CREAT EXCL
+% LocalWords: EISDIR ENOTDIR ENXIO NOBLOCK WRONLY fifo ENODEV ETXTBSY ELOOP of
+% LocalWords: NOFOLLOW EACCES ENAMETOOLONG ENOENT EROFS EFAULT ENOSPC ENOMEM
+% LocalWords: EMFILE ENFILE NFS lock race condition Denial Service DoS RDONLY
+% LocalWords: glibc RDWR NONBLOCK NOCTTY SHLOCK shared BSD EXLOCK TRUNC device
+% LocalWords: opendir LARGEFILE APPEND append NDELAY ASYNC l'I SIGIO SYNC SVr
+% LocalWords: DSYNC RSYNC filesystem DIRECT caching SGI IRIX dell'I FreeBSD fd
+% LocalWords: fork exec umask SOURCE creat filedes EBADF EINTR EIO locking off
+% LocalWords: behind sync flush shutdown whence ESPIPE socket EINVAL INCR XTND
+% LocalWords: SEEK CUR EPIPE ssize void buf size count EAGAIN EWOULDBLOCK log
+% LocalWords: Specification pwrite pread EFBIG SIGPIPE nell'inode dall'inode
+% LocalWords: CLOEXEC stat fsync cache update l'update bdflush Documentation
+% LocalWords: fdatasync fstat ext dup oldfd newfd DUPFD cmd long arg flock pid
+% LocalWords: SETFD GETFD GETFL SETFL GETLK SETLK SETLKW GETOWN group SIGURG
+% LocalWords: SETOWN GETSIG SETSIG sigaction SIGINFO siginfo SETLEASE lease is
+% LocalWords: truncate GETLEASE NOTIFY AND ACCMODE ioctl everything argp all'I
+% LocalWords: framebuffer request ENOTTY CDROM nell'header magic number openat
+% LocalWords: FIOCLEX FIONCLEX FIOASYNC FIONBIO NOATIME redirezione FIOSETOWN
+% LocalWords: FIOGETOWN FIONREAD mkdirat thread Solaris mkdir at Urlich proc
+% LocalWords: Drepper path dirfd faccessat unlinkat access fchmodat chmod Di
+% LocalWords: fchownat chown fstatat futimesat utimes linkat mknodat mknod uid
+% LocalWords: readlinkat readlink renameat rename symlinkat symlink unlink gid
+% LocalWords: mkfifoat mkfifo FDCWD EACCESS dereferenziazione rmdir REMOVEDIR
+% LocalWords: epoll lsattr chattr FIOQSIZE ATFILE lutimes utimensat lchown
+% LocalWords: lstat owner FOLLOW
%%% Local Variables:
%%% mode: latex
projects / gapil.git / blobdiff