\label{cha:file_unix_interface}
Esamineremo in questo capitolo la prima delle due interfacce di programmazione
-per i file, quella dei file descriptor, nativa di unix. Questa è l'interfaccia
-di basso livello, che non prevede funzioni evolute come la bufferizzazione o
-funzioni di lettura o scrittura formattata, ma è su questa che è costruita
-anche l'interfaccia standard dei file definita dallo standard ANSI C.
+per i file, quella dei \textit{file descriptor}, nativa di unix. Questa è
+l'interfaccia di basso livello, che non prevede funzioni evolute come la
+bufferizzazione o funzioni di lettura o scrittura formattata, ma è su questa
+che è costruita anche l'interfaccia standard dei file definita dallo standard
+ANSI C.
\section{L'architettura di base}
\label{sec:file_base_arch}
-Iniziamo la trattazione con una panoramica sull'architettura base della
-intefaccia dei file descriptor. Esamineremo in questa sezione la struttura
-base dell'interfaccia con i file di unix, e le modalità con cui i processi
-ed il kernel interagiscono per operare sui file.
+Esamineremo in questa sezione la architettura su cui è basata dell'interfaccia
+con cui i processi accedono ai file, che, pure nelle differenze di
+implementazione, è comune ad ogni implementazione di unix.
\subsection{L'architettura dei \textit{file descriptors}}
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
+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 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.
-Per capire come funziona questo canale di comunicazione occorre spiegare
-brevemente qual'è architettura con cui 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 relazione fra queste tabelle è mostrata in \nfig.
-
-
-\begin{figure}[htb]
- \centering
- \includegraphics[width=7cm]{img/procfile.eps}
- \caption{Schema delle operazioni del VFS}
- \label{fig:file_VFS_scheme}
-\end{figure}
-
-
-Ciascuna voce della \textit{process table}, che in Linux è costituita da una
-struttura \var{task\_struct}, contiene le informazioni relative ad ogni
-processo attivo nel sistema; fra queste c'è anche il puntatore ad una
-ulteriore struttura \var{files\_struct} in cui sono contenute le informazioni
-relative a ogni file che il processo ha aperto, ed in particolare:
+All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un intero non
+negativo, chiamato appunto \textit{file descriptors}, quando un file viene
+aperto la funzione restituisce il file descriptor, e tutte le successive
+operazioni devono passare il \textit{file descriptors} come argomento.
+
+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 la tabella è costituita da strutture di
+tipo \var{task\_struct} nelle quali sono raccolte tutte le informazioni
+relative ad un singolo processo; fra queste informazioni c'è anche il
+puntatore ad una ulteriore struttura di tipo \var{files\_struct} in cui sono
+contenute le informazioni relative ai file che il processo ha aperto, ed in
+particolare:
\begin{itemize}
\item i flag relativi ai file descriptor.
-\item un puntatore alla struttura \var{file} nella \textit{file table} per
- ogni file aperto.
+\item il numero di file aperti.
+\item una tabella che contiene un puntatore alla relativa voce nella
+ \textit{file table} per ogni file aperto.
\end{itemize}
+il \textit{file descriptor} in sostanza è l'intero positivo che indicizza
+questa tabella.
-Ciascuna voce della \textit{file table}, che in Linux è costituita da una
-struttura \var{file}, contiene le informazioni relative ad ogni file aperto
-nel sistema, fra queste ci sono:
+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:
\begin{itemize}
\item lo stato del file (lettura, scrittura, append, etc.).
-\item il valore della posizione corrente (l'\textit{offset}).
+\item il valore della posizione corrente (l'\textit{offset}) nel file.
\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 (da cui si
- accede all'inode).
-\item un puntatore alla tabella delle operazioni definite sul file (si ricordi
- quanto detto a proposito di \tabref{tab:file_file_operations} nella
- spiegazione del VFS di Linux).
+ 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
+ sul file.
\end{itemize}
+In \nfig\ si è riportato lo schema di questa architettura, con le
+interrelazioni fra tutti questi elementi.
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=14cm]{img/procfile.eps}
+ \caption{Schema delle operazioni del VFS}
+ \label{fig:file_VFS_scheme}
+\end{figure}
+\subsection{I file standard}
+\label{sec:file_std_descr}
-All'interno di ogni processo i file aperti sono identificati da un intero non
-negativo, chiamato appunto \textit{file descriptors};
+Come accennato i \textit{file descriptor} non sono altro che un indice nella
+tabella dei file aperti di ciascun processo; per questo motivo normalmente
+essi vengono assegnati in successione tutte le volte che apre un nuovo file
+(senza averne 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
+dicevamo prima, avranno come \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 seguirla potrebbe portare a gravi problemi di
+incompatibilità.
+
+
+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 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 il terminale su cui si sta scrivendo), il terzo è lo \textit{standard
+ error}, su cui viene inviato l'output relativo agli errori.
+
+Lo standard POSIX.1 provvede tre costanti simboliche, definite nell'header
+\file{unistd.h}, al posto di questi valori numerici:
+\begin{itemize}
+\item \macro{STDIN\_FILENO} \textit{file descriptor} dello \textit{standard
+ input}
+\item \macro{STDOUT\_FILENO} \textit{file descriptor} dello \textit{standard
+ output}
+\item \macro{STDERR\_FILENO} \textit{file descriptor} dello \textit{standard
+ error}
+\end{itemize}
projects / gapil.git / blobdiff