\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}, nativa di Unix. Questa è
l'interfaccia di basso livello provvista direttamente dalle system call, che
file. Può causare corruzione del file con NFS se più di un processo scrive
allo stesso tempo.\footnotemark\\
\macro{O\_NONBLOCK} & il file viene aperto in modalità non bloccante per
- le operazioni di I/O: questo significa il fallimento di una \func{read} in
- assenza di dati da leggere e quello di una \func{write} in caso di
+ le operazioni di I/O: 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. L'opzione è effettiva solo per
le fifo e per alcuni file di dispositivo. \\
\macro{O\_NDELAY} & in Linux\footnotemark\ è sinonimo di
\macro{O\_NONBLOCK}.\\
- \macro{O\_ASYNC} & apre il file per l'input/output in modalità
- asincrona. Quando è settato viene generato un segnale di \macro{SIGIO}
- tutte le volte che è disponibile dell'input sul file. \\
+ \macro{O\_ASYNC} & apre il file per l'I/O in modalità
+ asincrona (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io}). Quando è settato viene
+ generato il segnale \macro{SIGIO} tutte le volte che sono disponibili
+ dati in input sul file. \\
\macro{O\_SYNC} & apre il file per l'input/output sincrono, ogni
\func{write} bloccherà fino al completamento della scrittura di tutti dati
sul sull'hardware sottostante.\\
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 questo non è vero
quando si legge da un terminale, da una fifo o da 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 a
-quelli richiesti.
+infatti, se non ci sono dati in ingresso, la \func{read} si blocca (a meno di
+non aver selezionato la modalità non bloccante, vedi
+\secref{sec:file_noblocking}) 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 a quelli richiesti.
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.
+come vedremo in \secref{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.
In realtà anche le due condizioni segnalate dagli errori \macro{EINTR} e
\macro{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:sig_gen_beha}.
-
-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}.} che nel caso indica soltanto che occorrerà provare a
-ripetere la lettura.
-
-
-Nella seconda versione delle \textit{Single Unix
+tal caso l'azione da prendere è quella di rieseguire la funzione. Torneremo in
+dettaglio sull'argomento in \secref{sec:sig_gen_beha}.
+
+La seconda si verifica quando il file è in modalità non bloccante (vedi
+\secref{sec:file_noblocking}) 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
+ Linux, con le glibc, questa è sinonima di \macro{EAGAIN}.} che nel caso
+indica soltanto che occorrerà provare a ripetere la lettura.
+
+La funzione \func{read} è una delle system call fondamentali, esistenti fin
+dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle \textit{Single Unix
Specification}\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
- aggiunto con la versione 2.1.} (quello che viene chiamato normalmente Unix98,
-vedi \secref{sec:intro_opengroup}) è stata introdotta 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:
+ 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 \secref{sec:intro_opengroup}) è stata introdotta la
+definizione di un'altra funzione di lettura, \func{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 \var{count} byte dal file \var{fd}, a partire dalla posizione
\var{offset}, nel buffer \var{buf}.
in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata secondo i valori
già visti per \func{read} e \func{lseek}.}
\end{prototype}
+\noindent che però diventa accessibile solo con la definizione della macro:
+\begin{verbatim}
+ #define _XOPEN_SOURCE 500
+\end{verbatim}
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 permette di eseguire l'operazione
+\func{read} seguita da una \func{lseek} che riporti al valore precedente la
+posizione corrente sul file, ma permette di eseguire l'operazione
atomicamente. Questo può essere importante quando la posizione sul file viene
condivisa da processi diversi (vedi \secref{sec:file_sharing}). Il valore di
\var{offset} fa sempre riferimento all'inizio del file.
può fare riferimento a \figref{fig:file_dup}: l'effetto della funzione è
semplicemente quello di copiare il valore nella struttura \var{file\_struct},
cosicché anche il nuovo file descriptor fa riferimento alla stessa voce
-nella \textit{file table}.
+nella \textit{file table}; per questo si dice che il nuovo file descriptor è
+\textsl{duplicato}, da cui il nome della funzione.
\begin{figure}[htb]
\centering \includegraphics[width=13cm]{img/filedup}
\label{fig:file_dup}
\end{figure}
-In questo modo entrambi i file condivideranno eventuali lock, \textit{file
- status flag}, e posizione corrente: se ad esempio \func{lseek} modifica la
-posizione su uno dei due file descriptor essa sarà modificata anche sull'altro
-(al solito viene modificato lo stesso campo nella voce della \textit{file
- table} a cui entrambi fanno riferimento).
-
-L'unica differenza fra i due file descriptor è che ciascuno avrà il suo
-\textit{file descriptor flag}: nel caso di \func{dup} il flag di \textit{close
- on exec} viene sempre cancellato nella copia.
-
-Una diversa versione della funzione, \func{dup2} viene utilizzata per
-specificare esplicitamente il nuovo file descriptor; il suo prototipo è:
+Si noti che per quanto illustrato in\figref{fig:file_dup} i file descriptor
+duplicati condivideranno eventuali lock, \textit{file status flag}, e
+posizione corrente. Se ad esempio si esegue una \func{lseek} per modificare la
+posizione su uno dei due file descriptor, essa risulterà modificata anche
+sull'altro (dato che quello che viene modificato è lo stesso campo nella voce
+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} 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};
+diventa così possibile associare un file (o una pipe) allo standard input o
+allo standard output (torneremo sull'argomento in \secref{sec:ipc_pipe_use},
+quando tratteremo le pipe). Per fare questo in genere occorre prima chiudere
+il file che si vuole sostituire, cossicché il suo file descriptor possa esser
+restituito alla chiamata di \func{dup}, come primo file descriptor
+disponibile.
+
+Dato che questa è l'operazione più comune, è prevista una diversa versione
+della funzione, \func{dup2}, che permette di specificare esplicitamente 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}.
descriptor aperti.
\end{errlist}}
\end{prototype}
-\noindent la funzione chiude il file descriptor \param{newfd} se è aperto.
+\noindent e qualora il file descriptor \param{newfd} sia già aperto (come
+avviene ad esempio nel caso della duplicazione di uno dei file standard) esso
+sarà prima chiuso e poi duplicato.
La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
funzione di controllo dei file \func{fnctl} (che esamineremo in
-\secref{sec:file_fcntl}) con il parametro \macro{F\_DUPFD}.
+\secref{sec:file_fcntl}) con il parametro \macro{F\_DUPFD}.
L'operazione ha la sintassi \code{fnctl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)} e se si usa 0
come valore per \param{newfd} diventa equivalente a \func{dup}. La sola
superiore, per cui per poterla usare come \func{dup2} occorrerebbe prima
effettuare una \func{close}, perdendo l'atomicità dell'operazione.
-L'uso principale di queste funzioni è per la redirezione dell'input e
-dell'output fra l'esecuzione di una \func{fork} e la successiva \func{exec};
-diventa così possibile associare un file (o una pipe) allo standard input o
-allo standard output, torneremo su questo uso in \secref{sec:ipc_pipes} quando
-tratteremo le pipe.
-
\subsection{La funzione \func{fcntl}}
\label{sec:file_fcntl}
di \tabref{tab:file_open_flags}).
\item[\macro{F\_SETFL}] setta il \textit{file status flag} al valore
specificato da \param{arg}, possono essere settati solo i bit riportati
- nella terza sezione di \tabref{tab:file_open_flags} (da verificare).
+ nella terza sezione di \tabref{tab:file_open_flags}.\footnote{NdA da
+ verificare.}
\item[\macro{F\_GETLK}] se un file lock è attivo restituisce nella struttura
\param{lock} la struttura \type{flock} che impedisce l'acquisizione del
blocco, altrimenti setta il campo \var{l\_type} a \macro{F\_UNLCK} (per i
\item[\macro{F\_SETOWN}] setta il processo o process group che riceverà i
segnali \macro{SIGIO} e \macro{SIGURG} per gli eventi associati al file
descriptor \var{fd}. I process group sono settati usando valori negativi.
-\item[\macro{F\_GETSIG}] restituisce il segnale mandato quando ci sono dati
- disponibili in input sul file descriptor. Il valore 0 indica il default (che
- è \macro{SIGIO}), un valore diverso da zero indica il segnale richiesto,
- (che può essere lo stesso \macro{SIGIO}), nel qual caso al manipolatore del
- segnale, se installato con \macro{SA\_SIGINFO}, vengono rese disponibili
- informazioni ulteriori informazioni.
+\item[\macro{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale mandato quando ci
+ sono dati disponibili in input su un file descriptor aperto o settato in I/O
+ asincrono. Il valore 0 indica il valore default (che è \macro{SIGIO}), un
+ valore diverso da zero indica il segnale richiesto, (che può essere lo
+ stesso \macro{SIGIO}).
\item[\macro{F\_SETSIG}] setta il segnale da inviare quando diventa possibile
- effettuare I/O sul file descriptor. Il valore zero indica il default
- (\macro{SIGIO}), ogni altro valore permette di rendere disponibile al
- manipolatore del segnale ulteriori informazioni se si è usata
- \macro{SA\_SIGINFO}.
+ effettuare I/O sul file descriptor in caso di I/O asincrono. Il valore zero
+ indica di usare il segnale di default, \macro{SIGIO}. Un altro valore
+ (compreso lo stesso \macro{SIGIO}) specifica il segnale voluto; l'uso di un
+ valore diverso da zero permette inoltre, se si è installato il manipolatore
+ del segnale come \var{sa\_sigaction} usando \macro{SA\_SIGINFO}, (vedi
+ \secref{sec:sig_sigaction}), di rendere disponibili al manipolatore
+ informazioni ulteriori informazioni riguardo il file che ha generato il
+ segnale attraverso i valori restituiti in \var{siginfo\_t} (come vedremo in
+ \secref{sec:file_asyncronous_io}).
\end{basedescript}
La maggior parte delle funzionalità di \func{fcntl} sono troppo avanzate per
\begin{prototype}{sys/ioctl.h}{int ioctl(int fd, int request, ...)}
Manipola il dispositivo sottostante, usando il parametro \param{request} per
specificare l'operazione richiesta e il terzo parametro (usualmente di tipo
- \param{char * argp}) per il trasferimento dell'informazione necessaria.
+ \param{char * argp} o \param{int argp}) per il trasferimento
+ dell'informazione necessaria.
\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 e \var{errno} viene settata ad
uno dei valori seguenti:
\begin{errlist}
- \item[\macro{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un device.
+ \item[\macro{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[\macro{EINVAL}] gli argomenti \param{request} o \param{argp} non sono
validi.
\end{errlist}
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. Per questo motivo non è possibile fare altro
-che darne una descrizione generica; torneremo ad esaminarla in seguito, quando
-si tratterà di applicarla ad alcune problematiche specifiche.
+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}:
+\begin{itemize*}
+\item il cambiamento dei font di un terminale.
+\item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
+\item i comandi di avanti veloce e riavvolgimento di un nastro.
+\item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
+\item il settaggio della velocità trasmissione di una linea seriale.
+\item il settaggio della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
+ speaker.
+\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
+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
+ definizione delle macro da usare per \param{request}, in modo da essere
+ sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso causi al più un errore.
+ Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per una trattazione
+ dettagliata dell'argomento.} in alcuni casi, relativi a valori assegnati
+prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente si potrebbe
+avere
+
+Per questo motivo non è possibile fare altro che darne una descrizione
+generica; 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 che sono definiti per ogni file:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
+\item[\macro{FIOCLEX}] Setta il bit di \textit{close on exec}.
+\item[\macro{FIONCLEX}] Cancella il bit di \textit{close on exec}.
+\item[\macro{FIOASYNC}] Abilita l'I/O asincrono.
+\item[\macro{FIONBIO}] Abilità l'I/O in modalità non bloccante.
+\end{basedescript}
+relativi ad operazioni comunque eseguibili anche attraverso \func{fcntl}.
%%% Local Variables:
projects / gapil.git / blobdiff