-\chapter{I files: l'interfaccia I/O di unix}
+\chapter{L'interfaccia unix di I/O con i file}
\label{cha:file_unix_interface}
+Esamineremo in questo capitolo la prima delle due interfacce di programmazione
+per i file, quella dei \textit{file descriptor}, nativa di unix. Questa è
+l'interfaccia di basso livello, 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}
+
+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}}
+\label{sec:file_fd}
+
+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 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.
+
+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 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.
+
+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}) 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.
+\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}
+
+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}
+
+
+
+\subsection{La condivisione dei files}
+\label{sec:file_sharing}
-\section{I file descriptors}
-\label{sec:fileunix_fd}
-
\section{Le funzioni base}
-\label{sec:fileunix_base_func}
-
-L'interfaccia standard unix per l'input/output sui file è su cinque funzioni
-\texttt{open}, \texttt{read}, \texttt{write}, \texttt{lseek}, \texttt{close}
+\label{sec:file_base_func}
+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};
-\subsection{La funzione \texttt{open}}
-\label{sec:fileunix_open}
-\subsection{La funzione \texttt{creat}}
-\label{sec:fileunix_creat}
+\subsection{La funzione \func{open}}
+\label{sec:file_open}
-\subsection{La funzione \texttt{close}}
-\label{sec:fileunix_close}
+\subsection{La funzione \func{creat}}
+\label{sec:file_creat}
-\subsection{La funzione \texttt{lseek}}
-\label{sec:fileunix_lseek}
+\subsection{La funzione \func{close}}
+\label{sec:file_close}
-\subsection{La funzione \texttt{read}}
-\label{sec:fileunix_read}
+\subsection{La funzione \func{lseek}}
+\label{sec:file_lseek}
-\subsection{La funzione \texttt{write}}
-\label{sec:fileunix_write}
+\subsection{La funzione \func{read}}
+\label{sec:file_read}
-\section{La condivisione dei files}
-\label{sec:fileunix_sharing}
+\subsection{La funzione \func{write}}
+\label{sec:file_write}
-
-\subsection{Operazioni atomiche}
-\label{sec:fileunix_atomic}
+\subsection{Operazioni atomiche coi file}
+\label{sec:file_atomic}
\section{Funzioni avanzate}
-\label{sec:fileunix_adv_func}
+\label{sec:file_adv_func}
+
+\subsection{La funzioni \func{dup} e \func{dup2}}
+\label{sec:file_dup}
-\subsection{La funzioni \texttt{dup} e \texttt{dup2}}
-\label{sec:fileunix_dup}
+\subsection{La funzione \func{fcntl}}
+\label{sec:file_fcntl}
-\subsection{La funzione \texttt{fcntl}}
-\label{sec:fileunix_fcntl}
+\subsection{La funzione \func{ioctl}}
+\label{sec:file_ioctl}
-\subsection{La funzione \texttt{fcntl}}
-\label{sec:fileunix_ioctl}
projects / gapil.git / blobdiff