In questa sezione faremo una breve introduzione sulla architettura su cui è
basata dell'interfaccia dei \textit{file descriptor}, che, sia pure con
differenze di implementazione, è comune ad ogni implementazione di unix.
-Vedremo cosa comporti questa architettura in caso di accesso contemporaneo ai
-file da parte di più processi.
-\subsection{L'architettura dei \textit{file descriptors}}
+\subsection{L'architettura dei \textit{file descriptor}}
\label{sec:file_fd}
Per poter accedere al contenuto di un file occorre creare un canale di
ogni ulteriore operazione.
All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un intero non
-negativo, chiamato appunto \textit{file descriptors}, quando un file viene
+negativo, chiamato appunto \textit{file descriptor}, quando un file viene
aperto la funzione restituisce il file descriptor, e tutte le successive
operazioni devono passare il \textit{file descriptors} come argomento.
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 la tabella è costituita da strutture di
-tipo \var{task\_struct} nelle quali sono raccolte tutte le informazioni
-relative ad un singolo processo; fra queste informazioni c'è anche il
-puntatore ad una ulteriore struttura di tipo \var{files\_struct} in cui sono
+processo attivo nel sistema. In Linux ciascuna voce è costituita da una
+struttura di tipo \var{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 \var{files\_struct}, in cui sono
contenute le informazioni relative ai file che il processo ha aperto, ed in
particolare:
\begin{itemize*}
\textit{file table} per ogni file aperto.
\end{itemize*}
il \textit{file descriptor} in sostanza è l'intero positivo che indicizza
-questa tabella.
+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
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.
+\item il valore della posizione corrente (l'\textit{offset}) nel file (nel
+ campo \var{f\_pos}).
\item un puntatore all'inode\footnote{nel kernel 2.4.x si è in realtà passati
ad un puntatore ad una struttura \var{dentry} che punta a sua volta
all'inode passando per la nuova struttura del VFS} del file.
numero di file aperti era anche soggetto ad un limite massimo dato dalle
dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
descriptor dentro \var{file\_struct}; questo limite intrinseco non sussiste
-più, dato che si è passati ad una linked list, restano i limiti imposti
-dall'amministratore (vedi \secref{sec:sys_limits}).
+più, dato che si è passati da un vettore ad una linked list, ma restano i
+limiti imposti dall'amministratore (vedi \secref{sec:sys_limits}).
\end{functions}
La funzione apre il file, usando il primo file descriptor libero, e crea
-l'opportuna voce (cioè la struttura \var{file}) nella file table. Il file non
-è condiviso con nessun altro processo, torneremo in \secref{sec:file_sharing}
-sulla condivisione, che si ha ad esempio quando viene eseguita una
-\func{fork}, come accennato in \secref{sec:proc_fork}. Il nuovo file
-descriptor è settato per restare aperto attraverso una \func{exec} (come
-accennato in \secref{sec:proc_exec}) ed il suo offset è settato all'inizion
-del file.
+l'opportuna voce (cioè la struttura \var{file}) nella file table. Viene usato
+sempre il file descriptor con il valore più basso, questa caratteristica
+permette di prevedere qual'è il valore che si otterrà e viene talvolta usata
+da alcune applicazioni per sostituire i file corrispondenti ai file standard
+di \secref{sec:file_std_descr}: se ad esempio si chiude lo standard input e si
+apre subito dopo un nuovo file questo diventerà il nuovo standard input (avrà
+cioè il file descriptor 0).
+
+Il nuovo file descriptor non è condiviso con nessun altro processo, (torneremo
+sulla condivisione dei file, in genere accessibile dopo una \func{fork}, in
+\secref{sec:file_sharing}). Il nuovo file descriptor è settato di default per
+restare aperto attraverso una \func{exec} (come accennato in
+\secref{sec:proc_exec}) ed l'offset è settato all'inizio del file.
+
+Il parametro \var{mode} specifica i permessi con cui il file viene
+eventualmente creato; i valori possibili sono gli stessi già visti in
+\secref{sec:file_perm_overview} e possono essere specificati come OR binario
+delle costanti descritte in \tabref{tab:file_bit_perm}. Questi permessi
+filtrati dal valore di \file{umask} (vedi \secref{sec:file_umask}) per il
+processo.
+
+La funzione prevede diverse opzioni, che vengono specificate usando vari bit
+del parametro \var{flags}. Alcuni di questi bit vanno anche a costituire il
+flag di stato del file (o \textit{file status flag}), che è mantenuto nel
+campo \var{f\_flags} della struttura \var{file} (al solito si veda lo schema
+di \curfig). Essi sono divisi in tre categorie principali:
+\begin{itemize}
+\item \textsl{i bit delle modalità di accesso}: specificano con quale modalità
+ si accederà al file: i valori possibili sono lettura, scrittura o
+ lettura/scrittura. Uno di questi bit deve essere sempre specificato quando
+ si apre un file. Vengono settati alla chiamata da \func{open}, e possono
+ essere riletti con una \func{fcntl} (fanno parte del \textit{file status
+ flag}), ma non modificati.
+\item \textsl{i bit delle modalità di apertura}: permettono di specificare
+ alcune delle caratteristiche del comportamento di \func{open} quando viene
+ eseguita. Hanno effetto solo al momento della chiamata della funzione e non
+ sono memorizzati nè possono essere riletti.
+\item \textsl{i bit delle modalità di operazione}: permettono di specificare
+ alcune caratteristiche del comportamento delle future operazioni sul file
+ (come la \func{read} o la \func{write}). Anch'essi fanno parte del
+ \textit{file status flag}. Il loro valore è settato alla chiamata di
+ \func{open}, ma possono essere riletti e modificati (insieme alle
+ caratteristiche operative che controllano) con una \func{fcntl}.
+\end{itemize}
+
+In \ntab\ si sono riportate, ordinate e divise fra loro secondo le tre
+modalità appena elencate, le costanti mnemoniche associate a ciascuno di
+questi bit, dette costanti possono essere combinate fra di loro con un OR
+aritmetico per costruire il valore (in forma di maschera binaria) del
+parametro \var{flags} da passare alla \func{open} per specificarne il
+comportamento.
+
+\begin{table}[!htbp]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{12cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Flag} & \textbf{Descrizione} \\
+ \hline
+ \hline % modailtà di accesso al file
+ \macro{O\_RDONLY} & apre il file in sola lettura\\
+ \macro{O\_WRONLY} & apre il file in sola scrittura\\
+ \macro{O\_RDWR} & apre il file lettura/scrittura\\
+ \hline % modalita di apertura del file
+ \hline
+ \macro{O\_CREAT} & se il file non esiste verrà creato, con le regole di
+ titolarità del file viste in \secref{sec:file_ownership}. Il parametro
+ \var{mode} deve essere specificato. \\
+ \macro{O\_EXCL} & usato in congiunzione con \macro{O\_CREAT} fa sì che
+ l'esistenza del file diventi un errore\footnote{la man page di \func{open}
+ segnala che questa opzione è difettosa su NFS, e che i programmi che la
+ usano per stabilire un file di lock possono incorrere in una race
+ condition. Si consiglia come alternativa di usare un file con un nome
+ univoco e la funzione \func{link} per verificarne l'esistenza.} che fa
+ fallire \func{open} con \macro{EEXIST}.\\
+ \macro{O\_NONBLOCK} & apre il file in modalità non bloccante. Questo
+ valore specifica anche una modalità di operazione (vedi sotto), e
+ comporta che \func{open} ritorni immediatamente (torneremo su
+ questo in \secref{sec:file_noblocking}). \\
+ \macro{O\_NOCTTY} & se \var{pathname} si riferisce ad un device di
+ terminale, questo non diventerà il terminale di controllo, anche se il
+ processo non ne ha ancora uno (si veda \secref{sec:sess_xxx}).\\
+ \macro{O\_SHLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno shared lock (vedi
+ \secref{sec:file_locking}) sul file. Non è disponibile in Linux.\\
+ \macro{O\_EXLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno lock esclusivo (vedi
+ \secref{sec:file_locking}) sul file. Non è disponibile in Linux.\\
+ \macro{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.\\
+ \macro{O\_NOFOLLOW} & se \var{pathname} è un link simbolico la chiamata
+ fallisce. Questa è una estensione BSD aggiunta in Linux dal kernel 2.1.126.
+ Nelle versioni precedenti i link simbolici sono sempre seguiti, e questa
+ opzione è ignorata.\\
+ \macro{O\_DIRECTORY} & se \var{pathname} non è una directory la chiamata
+ fallisce. Questo flag è specifico di Linux ed è stato introdotto con il
+ kernel 2.1.126 per evitare dei DoS\footnote{Denial of Service, si chiamano
+ così attacchi miranti ad impedire un servizio causando una qualche forma
+ di carico eccessivo per il sistema, che resta bloccato nelle risposte
+ all'attacco} quando \func{opendir} viene chiamata su una fifo o su un
+ device di unità a nastri, non deve essere utilizzato al di fuori
+ dell'implementazione di \func{opendir}. \\
+ \macro{O\_LARGEFILE} & nel caso di sistemi a 32 bit che supportano file di
+ grandi dimensioni consente di aprire file le cui dimensioni non possono
+ essere rappresentate da numeri a 31 bit.\\
+ \hline
+ \hline % modalità di operazione col file
+ \macro{O\_APPEND} & il file viene aperto in append mode. Prima di ciascuna
+ scrittura la posizione corrente viene sempre settata alla fine del
+ file. Può causare corruzione del file con NFS se più di un processo scrive
+ allo stesso tempo\footnote{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}.\\
+ \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
+ impossibilità di scrivere immediatamente. L'opzione è effettiva solo per
+ le fifo e per alcuni file di dispositivo. \\
+ \macro{O\_NDELAY} & in Linux\footnote{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 una ambiguità, dato che come vedremo in
+ \secref{sec:file_read} il ritorno di zero da parte di \func{read} ha il
+ significato di una end-of-file} è sinonimo di \macro{O\_NONBLOCK}\\
+ \macro{O\_ASYNC} & apre il file per l'input/output in modalità
+ asincrona. Non è supportato in Linux. \\
+ \macro{O\_FSYNC} & \\
+ \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\\
+ \macro{O\_NOATIME} & blocca l'aggiornamento dei tempi dei di accesso dei
+ file (vedi \secref{sec:file_file_times}). In Linux questa opzione non è
+ disponibile per il singolo file ma come opzione per il filesystem in fase
+ di montaggio.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Costanti definite in \file{fcntl.h} per indicare i vari bit
+ usabili per il specificare parametro \var{flags} di \func{open}.}
+ \label{tab:file_open_flags}
+\end{table}
+
+Nelle prime versioni di unix i flag specificabili per \func{open} erano solo
+quelli relativi alle modalità di accesso del file. Per questo motivo per
+creare un nuovo file c'era una system call apposita, \func{creat}, il cui
+prototipo è:
+
+\begin{prototype}{fcntl.h}
+ {int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
+ Crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati da \var{mode}. É del
+ tutto equivalente a \func{open(filedes, O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)}.
+\end{prototype}
+
+adesso questa funzione resta solo per compatibilità con i vecchi programmi.
+
-I valori specificati con \var{flag} costituiscono lo stato del file
-\subsection{La funzione \func{creat}}
-\label{sec:file_creat}
\subsection{La funzione \func{close}}
\label{sec:file_close}
\subsection{La condivisione dei files}
\label{sec:file_sharing}
+
+Si noti che i flag di stato del file, quelli settati dal parametro \var{flag}
+di \func{open}, essendo tenuti nella vode sulla file table, vengono condivisi,
+ai file sono però associati anche altri flag, (tenuti invece nella struttura
+\var{file\_struct} interna alla process table) che sono unici per ciascun file
+descriptor, e sono pertanto detti \textit{file descriptor flags} (l'unico
+usato al momento è \macro{FD\_CLOEXEC}).
+
+
\subsection{Operazioni atomiche coi file}
\label{sec:file_atomic}
projects / gapil.git / blobdiff