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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},
-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
+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
costruita anche l'interfaccia definita dallo standard ANSI C che affronteremo
-al \capref{cha:files_std_interface}.
+al cap.~\ref{cha:files_std_interface}.
\section{L'architettura di base}
\label{sec:file_base_arch}
-In questa sezione faremo una breve introduzione sull'architettura su cui è
+In questa sezione faremo una breve introduzione sull'architettura su cui è
basata dell'interfaccia dei \textit{file descriptor}, che, sia pure con
differenze nella realizzazione pratica, resta sostanzialmente la stessa in
tutte le implementazione di un sistema unix-like.
\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 \secref{sec:file_vfs_work}). Questo si fa aprendo il file con
-la funzione \func{open} che provvederà a localizzare l'inode del file e
-inizializzare i puntatori che rendono disponibili le funzioni che il VFS mette
-a disposizione (riportate in \tabref{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.
+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.
All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un intero non
-negativo, chiamato appunto \textit{file descriptor}\index{file descriptor}.
+negativo, chiamato appunto \textit{file descriptor}.
Quando un file viene aperto la funzione \func{open} restituisce questo numero,
tutte le ulteriori operazioni saranno compiute specificando questo stesso
valore come argomento alle varie funzioni dell'interfaccia.
-Per capire come funziona il meccanismo occorre spiegare a grandi linee come è
-che 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 \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:
+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 \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}\index{file descriptor} in sostanza è l'intero
-positivo che indicizza quest'ultima tabella.
+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
-\var{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\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.
+\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 \secref{sec:file_vfs_work}} che si possono usare
+% \var{f\_op} descritta in sez.~\ref{sec:file_vfs_work}} che si possono usare
% sul file.
\end{itemize*}
-In \figref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema in cui è illustrata
+In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è riportato uno schema in cui è illustrata
questa architettura, ed in cui si sono evidenziate le interrelazioni fra le
-varie strutture di dati sulla quale essa è basata.
+varie strutture di dati sulla quale essa è basata.
+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]
\centering
\includegraphics[width=13cm]{img/procfile}
l'interfaccia dei \textit{file descriptor}.}
\label{fig:file_proc_file}
\end{figure}
-Ritorneremo su questo schema più volte, dato che esso è fondamentale per
-capire i dettagli del funzionamento dell'interfaccia dei \textit{file
- descriptor}\index{file descriptor}.
+
\subsection{I file standard}
\label{sec:file_std_descr}
-Come accennato i \textit{file descriptor}\index{file descriptor} non sono
-altro che un indice nella tabella dei file aperti di ciascun processo; per
-questo motivo essi vengono assegnati in successione tutte le volte che si apre
-un nuovo file (se non ne è stato chiuso nessuno in precedenza).
+Come accennato i \textit{file descriptor} non sono altro che un indice nella
+tabella dei file aperti di ciascun processo; per questo motivo essi vengono
+assegnati in successione tutte le volte che si apre un nuovo file (se non ne è
+stato chiuso nessuno in precedenza).
In tutti i sistemi unix-like esiste una convenzione generale per cui ogni
-processo viene lanciato 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.
-
-Il primo file è sempre associato a quello che viene chiamato \textit{standard
- input}. È cioè il file da cui il processo si aspetta di ricevere i dati in
-ingresso (nel caso della shell, è associato all'ingresso dal terminale, e
-quindi alla lettura della tastiera). Il secondo file è il cosiddetto
-\textit{standard output}, cioè il file su cui ci si aspetta debbano essere
-inviati i dati in uscita (sempre nel caso della shell, è associato all'uscita
-del terminale, e quindi alla scrittura sullo schermo). Il terzo è lo
-\textit{standard error}, su cui viene inviato l'output relativo agli errori,
-ed è anch'esso associato all'uscita del termininale. Lo standard POSIX.1
-provvede tre costanti simboliche, definite nell'header \file{unistd.h}, al
-posto di questi valori numerici:
+processo viene lanciato dalla shell con almeno tre file aperti. Questi, per
+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
+secondo file è il cosiddetto \textit{standard output}, cioè quello su cui ci
+si aspetta debbano essere inviati i dati in uscita. Il terzo è lo
+\textit{standard error}, su cui viene inviata l'uscita relativa agli errori.
+Nel caso della shell tutti questi file sono associati al terminale di
+controllo, e corrispondono quindi alla lettura della tastiera per l'ingresso e
+alla scrittura sul terminale per l'uscita. Lo standard POSIX.1 provvede, al
+posto dei valori numerici, tre costanti simboliche, definite in
+tab.~\ref{tab:file_std_files}.
+
\begin{table}[htb]
\centering
\footnotesize
\label{tab:file_std_files}
\end{table}
-In \figref{tab:file_std_files} si è utilizzata questa situazione come esempio,
-facendo riferimento ad un programma in cui lo \textit{standard input} è
+In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si è rappresentata una situazione diversa,
+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).
+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
dimensioni del vettore di puntatori con cui era realizzata la tabella dei file
-descriptor dentro \var{file\_struct}; questo limite intrinseco nei kernel più
-recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una lista, ma
-restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi \secref{sec:sys_limits}).
+descriptor dentro \struct{file\_struct}; questo limite intrinseco nei kernel
+più recenti non sussiste più, dato che si è passati da un vettore ad una
+lista, ma restano i limiti imposti dall'amministratore (vedi
+sez.~\ref{sec:sys_limits}).
\section{Le funzioni base}
\label{sec:file_base_func}
-L'interfaccia standard Unix per l'input/output sui file è basata su cinque
+L'interfaccia standard Unix per l'input/output sui file è basata su cinque
funzioni fondamentali: \func{open}, \func{read}, \func{write}, \func{lseek} e
\func{close}, usate rispettivamente per aprire, leggere, scrivere, spostarsi e
-chiudere un file.
-
-La gran parte delle operazioni sui file si effettua attraverso queste cinque
-funzioni, esse vengono chiamate anche funzioni di I/O non bufferizzato dato
-che effettuano le operazioni di lettura e scrittura usando direttamente le
-system call del kernel.
+chiudere un file. La gran parte delle operazioni sui file si effettua
+attraverso queste cinque funzioni, esse vengono chiamate anche funzioni di I/O
+non bufferizzato dato che effettuano le operazioni di lettura e scrittura
+usando direttamente le system call del kernel.
\subsection{La funzione \func{open}}
\label{sec:file_open}
-La funzione \func{open} è la funzione fondamentale per accedere ai file, ed è
-quella che crea l'associazione fra un pathname ed un file descriptor, il suo
-prototipo è:
+La funzione \funcd{open} è la funzione fondamentale per accedere ai file, ed 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}
\headdecl{fcntl.h}
\funcdecl{int open(const char *pathname, int flags)}
\funcdecl{int open(const char *pathname, int flags, mode\_t mode)}
- Apre il file indicato da \var{pathname} nella modalità indicata da
- \var{flags}, e, nel caso il file sia creato, con gli eventuali permessi
- specificati da \var{mode}.
+ Apre il file indicato da \param{pathname} nella modalità indicata da
+ \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}] \var{pathname} esiste e si è specificato
+ \item[\errcode{EEXIST}] \param{pathname} esiste e si è specificato
\const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
- \item[\errcode{EISDIR}] \var{pathname} indica una directory e si è tentato
+ \item[\errcode{EISDIR}] \param{pathname} indica una directory e si è tentato
l'accesso in scrittura.
- \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e \var{pathname}
- non è una directory.
- \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NOBLOCK} o \const{O\_WRONLY}
- ed il file è una fifo che non viene letta da nessun processo o
- \var{pathname} è un file di dispositivo ma il dispositivo è assente.
- \item[\errcode{ENODEV}] \var{pathname} si riferisce a un file di dispositivo
- che non esiste.
- \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
+ \item[\errcode{ENOTDIR}] si è specificato \const{O\_DIRECTORY} e
+ \param{pathname} non è una directory.
+ \item[\errcode{ENXIO}] si sono impostati \const{O\_NOBLOCK} o
+ \const{O\_WRONLY} ed il file è una fifo che non viene letta da nessun
+ processo o \param{pathname} è un file di dispositivo ma il dispositivo è
+ assente.
+ \item[\errcode{ENODEV}] \param{pathname} si riferisce a un file di
+ dispositivo che non esiste.
+ \item[\errcode{ETXTBSY}] si è cercato di accedere in scrittura all'immagine
di un programma in esecuzione.
- \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi link simbolici nel risolvere
- pathname o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e \var{pathname} è un link
- simbolico.
+ \item[\errcode{ELOOP}] si sono incontrati troppi link simbolici nel
+ risolvere il \textit{pathname} o si è indicato \const{O\_NOFOLLOW} e
+ \param{pathname} è un link simbolico.
\end{errlist}
- ed inoltre \const{EACCES}, \const{ENAMETOOLONG}, \const{ENOENT},
- \const{EROFS}, \const{EFAULT}, \const{ENOSPC}, \const{ENOMEM},
- \const{EMFILE} e \const{ENFILE}.}
+ ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT},
+ \errval{EROFS}, \errval{EFAULT}, \errval{ENOSPC}, \errval{ENOMEM},
+ \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 \var{file}) nella file table. Viene usato
-sempre il file descriptor con il valore più basso.
+
+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. \\
- \const{O\_WRONLY} & apre il file in sola scrittura. \\
- \const{O\_RDWR} & apre il file in lettura/scrittura. \\
- \hline % modalità di apertura del file
+ \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. \\
+ \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 \secref{sec:file_ownership}. Il parametro
- \var{mode} deve essere specificato. \\
- \const{O\_EXCL} & usato in congiunzione con \const{O\_CREAT} fa sì che
- l'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 \secref{sec:ipc_named_pipe}). \\
- \const{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_ctrl_term}). \\
- \const{O\_SHLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno shared lock (vedi
- \secref{sec:file_locking}) sul file. Non è disponibile in Linux. \\
- \const{O\_EXLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno lock esclusivo (vedi
- \secref{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 \var{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 \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
- \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. Può causare corruzione del file con NFS 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 \secref{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 \secref{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 dati
- sul sull'hardware sottostante.\\
- \const{O\_FSYNC} & sinonimo di \const{O\_SYNC}. \\
- \const{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 % 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 \itindex{close-on-exec}
+ \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{race condition}. Si consiglia come alternativa di usare un
- file con un nome univoco e la funzione \func{link} per verificarne
- l'esistenza (vedi \secref{sec:ipc_file_lock}).}
-
-\footnotetext[3]{\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]{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[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 \secref{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
+\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 \secref{sec:file_read} il ritorno di
- zero da parte di \func{read} ha il significato di una end-of-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
+ 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 \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
+ gestione diretta della bufferizzazione dell'I/O in quanto essi sono in grado
+ di ottimizzarla al meglio per le loro prestazioni; l'opzione è presente
+ 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}.}
+
+%TODO trattare le differenze fra O_DSYNC, O_SYNC e O_RSYNC introdotte nella
+% nello sviluppo del kernel 2.6.33, vedi http://lwn.net/Articles/350219/
+
+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 \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).
+visti in sez.~\ref{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
+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 impostato per restare
-aperto attraverso una \func{exec} (come accennato in \secref{sec:proc_exec}) e
-l'offset è impostato all'inizio del file.
+sez.~\ref{sec:file_sharing}) ed è impostato per restare aperto attraverso una
+\func{exec} (come accennato in sez.~\ref{sec:proc_exec}); l'offset è impostato
+all'inizio del file.
-L'argomento \param{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 sono
-filtrati dal valore di \var{umask} (vedi \secref{sec:file_umask}) per il
-processo.
+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 \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
-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 \figref{fig:file_proc_file}). Essi sono divisi in tre categorie
+il flag di stato del file (o \textit{file status flag}), che è mantenuto nel
+campo \var{f\_flags} della struttura \struct{file} (al solito si veda lo schema
+di fig.~\ref{fig:file_proc_file}). 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
+\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 impostati alla chiamata da \func{open}, e possono
- essere riletti con una \func{fcntl} (fanno parte del \textit{file status
- flag}), ma non possono essere modificati.
-\item \textsl{i bit delle modalità di apertura}: permettono di specificare
+ essere riletti con \func{fcntl} (fanno parte del \textit{file status flag}),
+ ma non possono essere 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 né possono essere riletti.
-\item \textsl{i bit delle modalità di operazione}: permettono di specificare
+ sono memorizzati né 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 impostato alla chiamata di
- \func{open}, ma possono essere riletti e modificati (insieme alle
- caratteristiche operative che controllano) con una \func{fcntl}.
-\end{itemize}
+ (come \func{read} o \func{write}). Anch'essi fan parte del \textit{file
+ status flag}. Il loro valore è impostato alla chiamata di \func{open}, ma
+ possono essere riletti e modificati (insieme alle caratteristiche operative
+ che controllano) con una \func{fcntl}.
+\end{itemize*}
-In \tabref{tab:file_open_flags} 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)
-dell'argomento \param{flags} da passare alla \func{open} per specificarne il
-comportamento. I due flag \const{O\_NOFOLLOW} e \const{O\_DIRECTORY} sono
-estensioni specifiche di Linux, e deve essere definita la macro
-\macro{\_GNU\_SOURCE} per poterli usare.
+In tab.~\ref{tab:file_open_flags} 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 loro con
+un OR aritmetico per costruire il valore (in forma di maschera binaria)
+dell'argomento \param{flags} da passare alla \func{open}. I due flag
+\const{O\_NOFOLLOW} e \const{O\_DIRECTORY} sono estensioni specifiche di
+Linux, e deve essere definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE} per poterli
+usare.
Nelle prime versioni di Unix i valori di \param{flag} specificabili per
-\func{open} erano solo quelli relativi alle modalità di accesso del file. 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:
+\funcd{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}. È del
+ Crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati da \param{mode}. È del
tutto equivalente a \code{open(filedes, O\_CREAT|O\_WRONLY|O\_TRUNC, mode)}.
\end{prototype}
-\noindent adesso questa funzione resta solo per compatibilità con i vecchi
+\noindent adesso questa funzione resta solo per compatibilità con i vecchi
programmi.
\subsection{La funzione \func{close}}
\label{sec:file_close}
-La funzione \func{close} permette di chiudere un file, in questo modo il file
-descriptor ritorna disponibile; il suo prototipo è:
+La funzione \funcd{close} permette di chiudere un file, in questo modo il file
+descriptor ritorna disponibile; il suo prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}{int close(int fd)}
- Chiude il descrittore \var{fd}.
+ Chiude il descrittore \param{fd}.
- \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
- ed in questo caso \var{errno} assumerà uno dei 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}] \var{fd} non è un descrittore valido.
- \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un descrittore valido.
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
\end{errlist}
- ed inoltre \const{EIO}.}
+ ed inoltre \errval{EIO}.}
\end{prototype}
-La chiusura di un file rilascia ogni blocco (il \textit{file locking} è
-trattato in \secref{sec:file_locking}) che il processo poteva avere acquisito
-su di esso; se \var{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.
+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
+\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
esplicitamente \func{close}. In genere comunque chiudere un file senza
-controllarne lo stato di uscita è errore; infatti molti filesystem
+controllarne lo stato di uscita è errore; infatti molti filesystem
implementano la tecnica del \textit{write-behind}, per cui una \func{write}
-può avere successo anche se i dati non sono stati scritti, un eventuale errore
-di I/O allora può sfuggire, ma verrà riportato alla chiusura del file: per
-questo motivo non effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
-inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
+può avere successo anche se i dati non sono stati scritti, un eventuale errore
+di I/O allora può sfuggire, ma verrà riportato alla chiusura del file: per
+questo motivo non effettuare il controllo può portare ad una perdita di dati
+inavvertita.\footnote{in Linux questo comportamento è stato osservato con NFS
e le quote su disco.}
In ogni caso una \func{close} andata a buon fine non garantisce che i dati
-siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
+siano stati effettivamente scritti su disco, perché il kernel può decidere di
ottimizzare l'accesso a disco ritardandone la scrittura. L'uso della funzione
-\func{sync} (vedi \secref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente il
+\func{sync} (vedi sez.~\ref{sec:file_sync}) effettua esplicitamente il
\emph{flush} dei dati, ma anche in questo caso resta l'incertezza dovuta al
-comportamento dell'hardware (che a sua volta può introdurre ottimizzazioni
+comportamento dell'hardware (che a sua volta può introdurre ottimizzazioni
dell'accesso al disco che ritardano la scrittura dei dati, da cui l'abitudine
di ripetere tre volte il comando prima di eseguire lo shutdown).
\subsection{La funzione \func{lseek}}
\label{sec:file_lseek}
-Come già accennato in \secref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
+Come già accennato in sez.~\ref{sec:file_fd} a ciascun file aperto è associata
una \textsl{posizione corrente nel file} (il cosiddetto \textit{file offset},
-mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \var{file}) espressa da un numero intero
+mantenuto nel campo \var{f\_pos} di \struct{file}) espressa da un numero intero
positivo come numero di byte dall'inizio del file. Tutte le operazioni di
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 \func{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}
\funcdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
Imposta la posizione attuale nel file.
- \bodydesc{La funzione ritorna valore della posizione corrente in caso di
- successo e -1 in caso di errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
- valori:
+ \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:
\begin{errlist}
- \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{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 \const{EBADF}.}
+ ed inoltre \errval{EBADF}.}
\end{functions}
-La nuova posizione è impostata usando il valore specificato da \param{offset},
-sommato al riferimento dato da \param{whence}; quest'ultimo può assumere i
-seguenti valori\footnote{per compatibilità con alcune vecchie notazioni
+La nuova posizione è impostata usando il valore specificato da \param{offset},
+sommato al riferimento dato da \param{whence}; quest'ultimo può assumere i
+seguenti valori\footnote{per compatibilità con alcune vecchie notazioni
questi valori possono essere rimpiazzati rispettivamente con 0, 1 e 2 o con
\const{L\_SET}, \const{L\_INCR} e \const{L\_XTND}.}:
\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
(sempre positivo) di \param{offset} indica direttamente la nuova posizione
corrente.
\item[\const{SEEK\_CUR}] si fa riferimento alla posizione corrente del file:
- ad essa viene sommato \param{offset} (che può essere negativo e positivo)
+ ad essa viene sommato \param{offset} (che può essere negativo e positivo)
per ottenere la nuova posizione corrente.
\item[\const{SEEK\_END}] si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
- del file viene sommato \param{offset} (che può essere negativo e positivo)
+ del file viene sommato \param{offset} (che può essere negativo e positivo)
per ottenere la nuova posizione corrente.
\end{basedescript}
-Come accennato in \secref{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 nessuna
-attività di input/output, si limita a modificare la posizione corrente nel
-kernel (cioè \var{f\_pos} in \var{file}, vedi \figref{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
+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{race condition}, vedi \secref{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
+Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
+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) su possono
-leggere i dati che contiene utilizzando la funzione \func{read}, il cui
-prototipo è:
+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:
\begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t read(int fd, void * buf, size\_t count)}
- Cerca di leggere \var{count} byte dal file \var{fd} al buffer \var{buf}.
+ Cerca di leggere \param{count} byte dal file \param{fd} al 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 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
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
aver potuto leggere qualsiasi dato.
\item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
- era aperto il file in modalità \const{O\_NONBLOCK}.
+ era aperto il file in modalità \const{O\_NONBLOCK}.
\end{errlist}
- ed inoltre \const{EBADF}, \const{EIO}, \const{EISDIR}, \const{EBADF},
- \const{EINVAL} e \const{EFAULT} ed eventuali altri errori dipendenti dalla
- natura dell'oggetto connesso a \var{fd}.}
+ ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EIO}, \errval{EISDIR}, \errval{EBADF},
+ \errval{EINVAL} e \errval{EFAULT} ed eventuali altri errori dipendenti dalla
+ natura dell'oggetto connesso a \param{fd}.}
\end{prototype}
-La funzione tenta di leggere \var{count} byte a partire dalla posizione
-corrente nel file. Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
-automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \var{count} è zero la
-funzione restituisce zero senza nessun altro risultato.
-
-Si deve sempre tener presente che non è detto che la funzione \func{read}
-restituisca sempre il numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni
-per cui la funzione può restituire un numero di byte inferiore; questo è un
-comportamento normale, e non un errore, che bisogna sempre tenere presente.
+La funzione tenta di leggere \param{count} byte a partire dalla posizione
+corrente nel file. Dopo la lettura la posizione sul file è spostata
+automaticamente in avanti del numero di byte letti. Se \param{count} è zero la
+funzione restituisce zero senza nessun altro risultato. Si deve sempre tener
+presente che non è detto che la funzione \func{read} restituisca sempre il
+numero di byte richiesto, ci sono infatti varie ragioni per cui la funzione
+può restituire un numero di byte inferiore; questo è un comportamento normale,
+e non un errore, che bisogna sempre tenere presente.
-La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
+La prima e più ovvia di queste ragioni è che si è chiesto di leggere più byte
di quanto il file ne contenga. In questo caso il file viene letto fino alla
sua fine, e la funzione ritorna regolarmente il numero di byte letti
-effettivamente.
-
-Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione di lettura,
-otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La condizione di
-raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene segnalata appunto
-da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere ulteriormente la
-lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di continuare a ricevere zero
-come valore di ritorno.
-
-Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
-un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma questo non è vero
+effettivamente. Raggiunta la fine del file, alla ripetizione di un'operazione
+di lettura, otterremmo il ritorno immediato di \func{read} con uno zero. La
+condizione di raggiungimento della fine del file non è un errore, e viene
+segnalata appunto da un valore di ritorno di \func{read} nullo. Ripetere
+ulteriormente la lettura non avrebbe nessun effetto se non quello di
+continuare a ricevere zero come valore di ritorno.
+
+Con i \textsl{file regolari} questa è l'unica situazione in cui si può avere
+un numero di byte letti inferiore a quello richiesto, ma 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 (a meno di
-non aver selezionato la modalità non bloccante, vedi
-\secref{sec:file_noblocking}) e ritorna solo quando ne arrivano; se il numero
+non aver selezionato la modalità non bloccante, vedi
+sez.~\ref{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 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 \errcode{EINTR} e
-\errcode{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 intraprendere 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 \errcode{EAGAIN}\footnote{sotto
- BSD per questo errore viene usata la costante \errcode{EWOULDBLOCK}, in
- Linux, con le glibc, questa è sinonima di \errcode{EAGAIN}.} che indica
-soltanto che occorrerà provare a ripetere la lettura.
-
-La funzione \func{read} è una delle system call fondamentali, esistenti fin
+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
+quando la \func{read} è bloccata in attesa di dati in ingresso e viene
+interrotta da un segnale; in tal caso l'azione da intraprendere è quella di
+rieseguire la funzione. Torneremo in dettaglio sull'argomento in
+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{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.
+
+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
+ 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 \secref{sec:intro_opengroup}) è stata introdotta la
-definizione di un'altra funzione di lettura, \func{pread}, il cui prototipo è:
+ delle librerie la funzione non è disponibile.} (quello che viene chiamato
+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 \var{count} byte dal file \var{fd}, a partire dalla posizione
-\var{offset}, nel buffer \var{buf}.
+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}
-\noindent che però diventa accessibile solo con la definizione della macro:
+
+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. Identico è il comportamento ed il valore di ritorno. La
+funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza modificare la
+posizione corrente.
+
+L'uso di \func{pread} è equivalente all'esecuzione di una \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 sez.~\ref{sec:file_sharing}). Il valore di
+\param{offset} fa sempre riferimento all'inizio del file.
+
+La funzione \func{pread} è disponibile anche in Linux, però diventa
+accessibile solo attivando il supporto delle estensioni previste dalle
+\textit{Single Unix Specification} con la definizione della macro:
\begin{verbatim}
- #define _XOPEN_SOURCE 500
+#define _XOPEN_SOURCE 500
\end{verbatim}
+e si ricordi di definire questa macro prima dell'inclusione del file di
+dichiarazioni \file{unistd.h}.
-Questa funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
-modificare la posizione corrente. È equivalente all'esecuzione di una
-\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.
-\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) su può
-scrivere su di esso utilizzando la funzione \func{write}, il cui prototipo è:
+Una volta che un file è stato aperto (con il permesso in scrittura) si può
+scrivere su di esso utilizzando la funzione \funcd{write}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}{ssize\_t write(int fd, void * buf, size\_t count)}
- Scrive \var{count} byte dal buffer \var{buf} sul file \var{fd}.
+ 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}] \var{fd} è connesso ad un oggetto che non consente la
- scrittura.
- \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è connesso ad un oggetto che non consente
+ la scrittura.
+ \item[\errcode{EFBIG}] si è cercato di scrivere oltre la dimensione massima
consentita dal filesystem o il limite per le dimensioni dei file del
processo o su una posizione oltre il massimo consentito.
- \item[\errcode{EPIPE}] \var{fd} è connesso ad una pipe il cui altro capo è
+ \item[\errcode{EPIPE}] \param{fd} è connesso ad una pipe il cui altro capo è
chiuso in lettura; in questo caso viene anche generato il segnale
\const{SIGPIPE}, se questo viene gestito (o bloccato o ignorato) la
funzione ritorna questo errore.
- \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
- aver potuto scrivere qualsiasi dato.
- \item[\errcode{EAGAIN}] la funzione non aveva nessun dato da restituire e si
- era aperto il file in modalità \const{O\_NONBLOCK}.
+ \item[\errcode{EINTR}] si è stati interrotti da un segnale prima di aver
+ potuto scrivere qualsiasi dato.
+ \item[\errcode{EAGAIN}] ci si sarebbe bloccati, ma il file era aperto in
+ modalità \const{O\_NONBLOCK}.
\end{errlist}
- ed inoltre \const{EBADF}, \const{EIO}, \const{EISDIR}, \const{EBADF},
- \const{ENOSPC}, \const{EINVAL} e \const{EFAULT} ed eventuali altri errori
- dipendenti dalla natura dell'oggetto connesso a \var{fd}.}
+ ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EIO}, \errval{EISDIR}, \errval{EBADF},
+ \errval{ENOSPC}, \errval{EINVAL} e \errval{EFAULT} ed eventuali altri errori
+ dipendenti dalla natura dell'oggetto connesso a \param{fd}.}
\end{prototype}
-Come nel caso di \func{read} la funzione tenta di scrivere \var{count} byte a
-partire dalla posizione corrente nel file e sposta automaticamente la
-posizione in avanti del numero di 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.
-
-Se \var{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 indicato
-da \var{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo stesso
-comportamento di \func{read}.
-
-Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce un'analoga \func{pwrite}
+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 \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
+indicato da \param{count}, a meno di un errore. Negli altri casi si ha lo
+stesso comportamento di \func{read}.
+
+Anche per \func{write} lo standard Unix98 definisce un'analoga \funcd{pwrite}
per scrivere alla posizione indicata senza modificare la posizione corrente
-nel file, il suo prototipo è:
+nel file, il suo prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}
{ssize\_t pwrite(int fd, void * buf, size\_t count, off\_t offset)}
-Cerca di scrivere sul file \var{fd}, a partire dalla posizione \var{offset},
-\var{count} byte dal buffer \var{buf}.
+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}.
\section{Caratteristiche avanzate}
\label{sec:file_adv_func}
-In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
+In questa sezione approfondiremo alcune delle caratteristiche più sottili
della gestione file in un sistema unix-like, esaminando in dettaglio il
comportamento delle funzioni base, inoltre tratteremo le funzioni che
permettono di eseguire alcune operazioni avanzate con i file (il grosso
-dell'argomento sarà comunque affrontato in \capref{cha:file_advanced}).
+dell'argomento sarà comunque affrontato in cap.~\ref{cha:file_advanced}).
\subsection{La condivisione dei files}
\label{sec:file_sharing}
-In \secref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
+In sez.~\ref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
-\figref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
+fig.~\ref{fig:file_proc_file} le principali strutture usate dal kernel;
esamineremo ora in dettaglio le conseguenze che questa architettura ha nei
confronti dell'accesso allo stesso file da parte di processi diversi.
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=13cm]{img/filemultacc}
+ \includegraphics[width=15cm]{img/filemultacc}
\caption{Schema dell'accesso allo stesso file da parte di due processi
diversi}
\label{fig:file_mult_acc}
\end{figure}
-Il primo caso è quello in cui due processi diversi che aprono lo stesso file
-su disco; sulla base di quanto visto in \secref{sec:file_fd} avremo una
-situazione come quella illustrata in \figref{fig:file_mult_acc}: ciascun
-processo avrà una sua voce nella \textit{file table} referenziata da un
-diverso file descriptor nella sua \var{file\_struct}. Entrambe le voci nella
-\textit{file table} faranno però riferimento allo stesso inode su disco.
-
-Questo significa che ciascun processo avrà la sua posizione corrente sul file,
-la sua modalità di accesso e versioni proprie di tutte le proprietà che
-vengono mantenute nella sua voce della \textit{file table}. Questo ha
-conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo
-stesso file, in particolare occorre tenere presente che:
+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 \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 \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.
-\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. Dopo la scrittura il file
- viene automaticamente esteso.
-\item l'effetto di \func{lseek} è solo quello di cambiare il campo \var{f\_pos}
- nella struttura \var{file} della \textit{file table}, non c'è nessuna
- operazione sul file su disco. Quando la si usa per porsi alla fine del file
- la posizione viene impostata leggendo la dimensione corrente dall'inode.
+\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} \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 \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]
\centering
- \includegraphics[width=13cm]{img/fileshar}
+ \includegraphics[width=15cm]{img/fileshar}
\caption{Schema dell'accesso ai file da parte di un processo figlio}
\label{fig:file_acc_child}
\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 \secref{sec:proc_fork}). La
-situazione è illustrata in \figref{fig:file_acc_child}; dato che il processo
-figlio riceve una copia dello spazio di indirizzi del padre, riceverà anche
-una copia di \var{file\_struct} e relativa tabella dei file aperti.
+Il secondo caso è quello in cui due file descriptor di due processi diversi
+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
+riferimento alla stessa voce nella \textit{file table}, condividendo così la
posizione corrente sul file. Questo ha le conseguenze descritte a suo tempo in
-\secref{sec:proc_fork}: in caso di scrittura contemporanea la posizione
-corrente nel file varierà per entrambi i processi (in quanto verrà modificato
-\var{f\_pos} che è lo stesso per entrambi).
+sez.~\ref{sec:proc_fork}: in caso di scrittura contemporanea la posizione
+corrente nel file varierà per entrambi i processi (in quanto verrà modificato
+\var{f\_pos} che è lo stesso per entrambi).
Si noti inoltre che anche i flag di stato del file (quelli impostati
dall'argomento \param{flag} di \func{open}) essendo tenuti nella voce della
\textit{file table}\footnote{per la precisione nel campo \var{f\_flags} di
- \var{file}.}, vengono in questo caso condivisi. Ai file però sono associati
-anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è \const{FD\_CLOEXEC},
-detti \textit{file descriptor flags}. Questi ultimi sono tenuti invece in
-\var{file\_struct}, e perciò sono specifici di ciascun processo e non vengono
-modificati dalle azioni degli altri anche in caso di condivisione della stessa
-voce della \textit{file table}.
+ \struct{file}.}, vengono in questo caso condivisi. Ai file però sono
+associati anche altri flag, dei quali l'unico usato al momento è
+\const{FD\_CLOEXEC}, detti \textit{file descriptor flags}. Questi ultimi sono
+tenuti invece in \struct{file\_struct}, e perciò sono specifici di ciascun
+processo e non vengono modificati dalle azioni degli altri anche in caso di
+condivisione della stessa voce della \textit{file table}.
\subsection{Operazioni atomiche con i file}
\label{sec:file_atomic}
-Come si è visto in un sistema unix-like è sempre possibile per più processi
+Come si è visto in un sistema unix-like è sempre possibile per più processi
accedere in contemporanea allo stesso file, e che le operazioni di lettura e
scrittura possono essere fatte da ogni processo in maniera autonoma in base
-ad una posizione corrente nel file che è locale a ciascuno di essi.
+ad una posizione corrente nel file che è locale a ciascuno di essi.
Se dal punto di vista della lettura dei dati questo non comporta nessun
-problema, quando si andrà a scrivere le operazioni potranno mescolarsi in
-maniera imprevedibile. Il sistema però fornisce in alcuni casi la possibilità
+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}, che esamineremo in \secref{sec:file_locking}).
+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
+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 \secref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
-fine del file e poi scrivere può condurre ad una \textit{race
- condition}\index{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.
-
-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
+log). Come accennato in sez.~\ref{sec:file_lseek} impostare la posizione alla
+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
+\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
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{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
dell'esistenza del file (con relativa uscita dalla funzione con un errore) e
creazione in caso di assenza, diventa atomica essendo svolta tutta all'interno
di una singola system call (per i dettagli sull'uso di questa caratteristica
-si veda \secref{sec:ipc_file_lock}).
+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 \secref{sec:file_close} tutte le operazioni di scrittura
+% TODO, aggiungere syncfs, introdotta con il 2.6.39
+
+Come accennato in sez.~\ref{sec:file_close} tutte le operazioni di scrittura
sono in genere bufferizzate dal kernel, che provvede ad effettuarle in maniera
asincrona (ad esempio accorpando gli accessi alla stessa zona del disco) in un
secondo tempo rispetto al momento della esecuzione della \func{write}.
-Per questo motivo, quando è necessaria una sincronizzazione dei dati, il
+Per questo motivo, quando è necessaria una sincronizzazione dei dati, il
sistema mette a disposizione delle funzioni che provvedono a forzare lo
-scarico dei dati dai buffer del kernel.\footnote{come già accennato neanche
- questo dà la garanzia assoluta che i dati siano integri dopo la chiamata,
- l'hardware dei dischi è in genere dotato di un suo meccanismo interno di
- ottimizzazione per l'accesso al disco che può ritardare ulteriormente la
- scrittura effettiva.} La prima di queste funzioni è \func{sync} il cui
-prototipo è:
+scarico dei dati dai buffer del kernel.\footnote{come già accennato neanche
+ questo dà la garanzia assoluta che i dati siano integri dopo la chiamata,
+ l'hardware dei dischi è in genere dotato di un suo meccanismo interno di
+ ottimizzazione per l'accesso al disco che può ritardare ulteriormente la
+ scrittura effettiva.} La prima di queste funzioni è \funcd{sync} il cui
+prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}{int sync(void)}
Sincronizza il buffer della cache dei file col disco.
La funzione viene usata dal comando \cmd{sync} quando si vuole forzare
esplicitamente lo scarico dei dati su disco, o dal demone di sistema
\cmd{update} che esegue lo scarico dei dati ad intervalli di tempo fissi: il
-valore tradizionale, usato da BSD, per l'update dei dati è ogni 30 secondi, ma
-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
+valore tradizionale, usato da BSD, per l'update dei dati è ogni 30 secondi, ma
+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
-usare le due funzioni \func{fsync} e \func{fdatasync}, i cui prototipi sono:
+usare le due funzioni \funcd{fsync} e \funcd{fdatasync}, i cui prototipi sono:
\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
+ \item[\errcode{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
sincronizzazione.
\end{errlist}
- ed inoltre \const{EBADF}, \const{EROFS} e \const{EIO}.}
+ ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EROFS} e \errval{EIO}.}
\end{functions}
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 che si leggono con \var{fstat} come i tempi
-del file).
+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
directory che contiene il file (e scrittura della relativa voce su
-disco) che deve essere effettuata esplicitamente.\footnote{in realtà per
+disco) che deve essere effettuata esplicitamente.\footnote{in realtà per
il filesystem \acr{ext2}, quando lo si monta con l'opzione \cmd{sync},
il kernel provvede anche alla sincronizzazione automatica delle voci
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 \secref{sec:file_sharing} come un processo figlio
-condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
+Abbiamo già visto in sez.~\ref{sec:file_sharing} come un processo figlio
+condivida gli stessi file descriptor del padre; è possibile però ottenere un
comportamento analogo all'interno di uno stesso processo \textit{duplicando}
-un file descriptor. Per far questo si usa la funzione \func{dup} il cui
-prototipo è:
+un file descriptor. Per far questo si usa la funzione \funcd{dup} il cui
+prototipo è:
\begin{prototype}{unistd.h}{int dup(int oldfd)}
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.
- \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
+ \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
descriptor aperti.
\end{errlist}}
\end{prototype}
La funzione ritorna, come \func{open}, il primo file descriptor libero. Il
-file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
+file descriptor è una copia esatta del precedente ed entrambi possono essere
interscambiati nell'uso. Per capire meglio il funzionamento della funzione si
-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}; per questo si dice che il nuovo file descriptor è
-\textsl{duplicato}, da cui il nome della funzione.
+può fare riferimento a fig.~\ref{fig:file_dup}: l'effetto della funzione è
+semplicemente quello di copiare il valore nella struttura
+\struct{file\_struct}, cosicché anche il nuovo file descriptor fa riferimento
+alla stessa voce 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}
+ \centering \includegraphics[width=14cm]{img/filedup}
\caption{Schema dell'accesso ai file duplicati}
\label{fig:file_dup}
\end{figure}
-Si noti che per quanto illustrato in\figref{fig:file_dup} i file descriptor
+Si noti che per quanto illustrato in fig.~\ref{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
+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
+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{close-on-exec} (vedi
-\secref{sec:proc_exec} e \secref{sec:file_fcntl}) viene sempre cancellato
+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
+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},
+diventa così possibile associare un file (o una pipe) allo standard input o
+allo standard output (torneremo sull'argomento in sez.~\ref{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
+il file che si vuole sostituire, cosicché 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:
+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
+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
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha
un valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
- \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
+ \item[\errcode{EMFILE}] si è raggiunto il numero massimo consentito di file
descriptor aperti.
\end{errlist}}
\end{prototype}
-\noindent e qualora il file descriptor \param{newfd} sia già aperto (come
+\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.
+sarà prima chiuso e poi duplicato (così che il file duplicato sarà connesso
+allo stesso valore per il file descriptor).
+
+La duplicazione dei file descriptor può essere effettuata anche usando la
+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{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
+ diversi codici di errore.} è che \func{dup2} chiude il file descriptor
+\param{newfd} se questo è già aperto, garantendo che la duplicazione sia
+effettuata esattamente su di esso, invece \func{fcntl} restituisce il primo
+file descriptor libero di valore uguale o maggiore di \param{newfd} (e se
+\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))}
-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 \const{F\_DUPFD}.
+ 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}
-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
-differenza, a parte i codici di errore, è che \func{dup2} chiude il nuovo file
-se è già aperto mentre \func{fcntl} apre il primo disponibile con un valore
-superiore, per cui per poterla usare come \func{dup2} occorrerebbe prima
-effettuare una \func{close}, perdendo l'atomicità dell'operazione.
+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}
-Oltre alle operazioni base esaminate in \secref{sec:file_base_func} esistono
-tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su un file
-descriptor. Per queste operazioni di manipolazione delle varie proprietà di un
-file descriptor viene usata la funzione \func{fcntl} il cui prototipo è:
+Oltre alle operazioni base esaminate in sez.~\ref{sec:file_base_func} esistono
+tutta una serie di operazioni ausiliarie che è possibile eseguire su un file
+descriptor, che non riguardano la normale lettura e scrittura di dati, ma la
+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 \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},
+il cui prototipo è:
\begin{functions}
\headdecl{unistd.h}
\headdecl{fcntl.h}
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
- possibili dipendono dal tipo di operazione, l'unico valido in generale è:
+ 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.
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
\end{errlist}}
\end{functions}
-Il comportamento di questa funzione è determinato dal valore del comando
-\param{cmd} che le viene fornito; in \secref{sec:file_dup} abbiamo incontrato
-un esempio per la duplicazione dei file descriptor, una lista dei possibili
-valori è riportata di seguito:
+
+Il primo argomento della funzione è sempre il numero di file descriptor
+\var{fd} su cui si vuole operare. Il comportamento di questa funzione, il
+numero e il tipo degli argomenti, il valore di ritorno e gli eventuali errori
+sono determinati dal valore dell'argomento \param{cmd} che in sostanza
+corrisponde all'esecuzione di un determinato \textsl{comando}; in
+sez.~\ref{sec:file_dup} abbiamo incontrato un esempio dell'uso di \func{fcntl}
+per la duplicazione dei file descriptor, una lista di tutti i possibili valori
+per \var{cmd} è riportata di seguito:
\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 \var{fd}. In caso di
- successo ritorna il nuovo file descriptor. 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.
+ 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
+ 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{close-on-exec}, identificato dalla costante
+ valore specificato con \param{arg}. Al momento l'unico bit usato è quello di
+ \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 \secref{sec:proc_exec}).
+ 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
- \var{fd}, 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},
- 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 \tabref{tab:file_open_flags}).
+ \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
+ (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}, possono essere impostati solo i bit riportati
- nella terza sezione di \tabref{tab:file_open_flags}.\footnote{la pagina di
+ 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
- (questa funzionalità è trattata in dettaglio in
- \secref{sec:file_posix_lock}).
+ \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
- \errcode{EACCES} o \errcode{EAGAIN} (questa funzionalità è trattata in
- dettaglio in \secref{sec:file_posix_lock}).
+ specificato nella struttura puntata da \param{lock}. Se il lock è tenuto da
+ 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} (questa funzionalità è trattata in dettaglio in
- \secref{sec:file_posix_lock}).
-\item[\const{F\_GETOWN}] restituisce il \acr{pid} del processo o il process
- group che è preposto alla ricezione dei segnali \const{SIGIO} e
- \const{SIGURG} per gli eventi associati al file descriptor \var{fd}. Il
- process group è restituito come valore negativo.
-\item[\const{F\_SETOWN}] imposta il processo o process group che riceverà i
- segnali \const{SIGIO} e \const{SIGURG} per gli eventi associati al file
- descriptor \var{fd}. I process group sono impostati usando valori negativi.
-\item[\const{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale mandato quando ci
- sono dati disponibili in input su un file descriptor aperto o impostato in
- I/O asincrono. Il valore 0 indica il valore predefinito (che è
- \const{SIGIO}), un valore diverso da zero indica il segnale richiesto, (che
- può essere lo stesso \const{SIGIO}).
+ 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 \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}\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 \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 $-1$.
\item[\const{F\_SETSIG}] imposta il segnale da inviare quando diventa
- possibile effettuare I/O sul file descriptor in caso di I/O asincrono. Il
+ 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
valore zero indica di usare il segnale predefinito, \const{SIGIO}. Un altro
- valore (compreso lo stesso \const{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
- \const{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
- \type{siginfo\_t} (come vedremo in
- \secref{sec:file_asyncronous_io}).\footnote{i due comandi \const{F\_SETSIG}
- e \const{F\_GETSIG} sono una estensione specifica di Linux.}
+ 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
+ installato il gestore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
+ \const{SA\_SIGINFO}, (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}), di rendere
+ disponibili al gestore informazioni ulteriori riguardo il file che ha
+ generato il segnale attraverso i valori restituiti in \struct{siginfo\_t}
+ (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 \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_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
+ di errore. Questa funzionalità avanzata, disponibile dai kernel della serie
+ 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
-poter essere affrontate in dettaglio a questo punto; saranno riprese più
-avanti quando affronteremo le problematiche ad esse relative (in particolare
-riprenderemo le tematiche relative all'I/O asincrono in
-\secref{sec:file_asyncronous_io} e quelle relative al \textit{file locking} in
-\secref{sec:file_locking}).
-
-Per determinare le modalità di accesso inoltre è necessario estrarre i bit di
-accesso (ottenuti con il comando \const{F\_GETFL}); infatti la definizione
-corrente non assegna bit separati a \const{O\_RDONLY}, \const{O\_WRONLY} e
-\const{O\_RDWR},\footnote{posti rispettivamente ai valori 0, 1 e 2.} per cui il
-valore si ottiene eseguendo un AND binario del valore di ritorno di
-\func{fcntl} con la maschera \const{O\_ACCMODE} anch'essa definita in
-\file{fcntl.h}.
+La maggior parte delle funzionalità di \func{fcntl} sono troppo avanzate per
+poter essere affrontate in tutti i loro aspetti a questo punto; saranno
+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_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
+comando \const{F\_GETFL}) è necessario estrarre i bit corrispondenti nel
+\textit{file status flag} che si è ottenuto. Infatti la definizione corrente
+di quest'ultimo non assegna bit separati alle tre diverse modalità
+\const{O\_RDONLY}, \const{O\_WRONLY} e \const{O\_RDWR}.\footnote{in Linux
+ queste costanti sono poste rispettivamente ai valori 0, 1 e 2.} Per questo
+motivo il valore della modalità di accesso corrente si ottiene eseguendo un
+AND binario del valore di ritorno di \func{fcntl} con la maschera
+\const{O\_ACCMODE} (anch'essa definita in \file{fcntl.h}), che estrae i bit di
+accesso dal \textit{file status flag}.
\subsection{La funzione \func{ioctl}}
\label{sec:file_ioctl}
-Benché il concetto di \textit{everything is a file} si sia dimostratato molto
-valido anche per l'interazione con i più vari dispositivi, con cui si può
-interagire con le stesse funzioni usate per i normali file di dati,
-esisteranno sempre caratteristiche peculiari, specifiche dell'hardware e della
-funzionalità che ciascuno di essi provvede, che non possono venire comprese in
-questa interfaccia astratta (un caso tipico è l'impostazione della velocità di
-una porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer).
-
-Per questo motivo l'architettura del sistema ha previsto l'esistenza di una
-funzione speciale, \func{ioctl}, con cui poter compiere operazioni specifiche
-per ogni singolo dispositivo. Il prototipo di questa funzione è:
+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
+peculiari, specifiche dell'hardware e della funzionalità che ciascun
+dispositivo può provvedere, che non possono venire comprese in questa
+interfaccia astratta (un caso tipico è l'impostazione della velocità di una
+porta seriale, o le dimensioni di un framebuffer).
+
+Per questo motivo nell'architettura del sistema è stata prevista l'esistenza
+di una funzione apposita, \funcd{ioctl}, con cui poter compiere le operazioni
+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 il parametro \param{request} per
- specificare l'operazione richiesta e il terzo parametro (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
+ operazioni usano però il valore di ritorno per restituire informazioni. In
+ 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 \const{EBADF} e \const{EFAULT}.}
+ 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 i comandi di avanti veloce e riavvolgimento di un nastro.
\item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
-\item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
+\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
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:
+ sicuri che essi siano sempre diversi, ed il loro uso per dispositivi diversi
+ causi al più un errore. Si veda il capitolo quinto di \cite{LinDevDri} per
+ una trattazione dettagliata dell'argomento.} così che la richiesta di
+operazioni relative ad altri dispositivi usualmente provoca il ritorno della
+funzione con una condizione di errore, in alcuni casi, relativi a valori
+assegnati prima che questa differenziazione diventasse pratica corrente, si
+potrebbero usare valori validi anche per il dispositivo corrente, con effetti
+imprevedibili o indesiderati.
+
+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\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