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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}, 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}.
+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
+costruita anche l'interfaccia definita dallo standard ANSI C che affronteremo
+al \capref{cha:files_std_interface}.
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}. 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.
+negativo, chiamato appunto \textit{file descriptor}\index{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
\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
-quest'ultima tabella.
+il \textit{file descriptor}\index{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
\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}.
+ descriptor}\index{file descriptor}.
\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 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}\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).
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} 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.
+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
\label{tab:file_std_files}
\end{table}
-In \curfig\ si è utilizzata questa situazione come esempio, 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).
+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
+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).
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
specificati da \var{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} viene settata ad
- uno dei valori:
+ caso di errore. In questo caso la variabile \var{errno} assumerà uno dei
+ valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EEXIST}] \var{pathname} esiste e si è specificato
\macro{O\_CREAT} e \macro{O\_EXCL}.
l'accesso in scrittura.
\item[\macro{ENOTDIR}] si è specificato \macro{O\_DIRECTORY} e \var{pathname}
non è una directory.
- \item[\macro{ENXIO}] si sono settati \macro{O\_NOBLOCK} o \macro{O\_WRONLY}
+ \item[\macro{ENXIO}] si sono impostati \macro{O\_NOBLOCK} o \macro{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[\macro{ENODEV}] \var{pathname} si riferisce a un file di dispositivo
solo per le fifo, torneremo questo in \secref{sec:ipc_named_pipe}). \\
\macro{O\_NOCTTY} & se \var{pathname} si riferisce ad un device di
terminale, questo non diventerà il terminale di controllo, anche se il
- processo non ne ha ancora uno (si veda \secref{sec:sess_xxx}). \\
+ processo non ne ha ancora uno (si veda \secref{sec:sess_ctrl_term}). \\
\macro{O\_SHLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno shared lock (vedi
\secref{sec:file_locking}) sul file. Non è disponibile in Linux. \\
\macro{O\_EXLOCK} & opzione di BSD, acquisisce uno lock esclusivo (vedi
opzione è ignorata. \\
\macro{O\_DIRECTORY} & se \var{pathname} non è una directory la chiamata
fallisce. Questo flag è specifico di Linux ed è stato introdotto con il
- kernel 2.1.126 per evitare dei DoS\protect\footnotemark\ quando
+ 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}. \\
\hline
\hline % modalità di operazione col file
\macro{O\_APPEND} & il file viene aperto in append mode. Prima di ciascuna
- scrittura la posizione corrente viene sempre settata alla fine del
+ 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\\
\macro{O\_NONBLOCK} & il file viene aperto in modalità non bloccante per
\macro{O\_NDELAY} & in Linux\footnotemark\ è sinonimo di
\macro{O\_NONBLOCK}.\\
\macro{O\_ASYNC} & apre il file per l'I/O in modalità
- asincrona (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io}). Quando è settato viene
+ asincrona (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io}). Quando è impostato viene
generato il segnale \macro{SIGIO} tutte le volte che sono disponibili
dati in input sul file. \\
\macro{O\_SYNC} & apre il file per l'input/output sincrono, ogni
\label{tab:file_open_flags}
\end{table}
-\footnotetext[2]{la man page di \func{open} segnala che questa opzione è
- difettosa su NFS, e che i programmi che la usano per stabilire un file di
- lock possono incorrere in una race condition. Si consiglia come alternativa
- di usare un file con un nome univoco e la funzione \func{link} per
- verificarne l'esistenza.}
+\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
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 settato di default per
-restare aperto attraverso una \func{exec} (come accennato in
-\secref{sec:proc_exec}) e l'offset è settato all'inizio del file.
+\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.
L'argomento \param{mode} specifica i permessi con cui il file viene
eventualmente creato; i valori possibili sono gli stessi già visti in
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 \curfig). Essi sono divisi in tre categorie principali:
+di \figref{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
lettura/scrittura. Uno di questi bit deve essere sempre specificato quando
- si apre un file. Vengono settati alla chiamata da \func{open}, e possono
+ 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
\item \textsl{i bit delle modalità di operazione}: permettono di specificare
alcune caratteristiche del comportamento delle future operazioni sul file
(come la \func{read} o la \func{write}). Anch'essi fanno parte del
- \textit{file status flag}. Il loro valore è settato alla chiamata di
+ \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}
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 \macro{O\_NOFOLLOW} e \macro{O\_DIRECTORY} sono
-estensioni specifiche di Linux, e deve essere usata definita la macro
+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{creat}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{fcntl.h}
{int creat(const char *pathname, mode\_t mode)}
- Crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati da \var{mode}. É del
+ Crea un nuovo file vuoto, con i permessi specificati da \var{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
Chiude il descrittore \var{fd}.
\bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
- ed in questo caso \var{errno} è settata ai valori:
+ ed in questo caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EBADF}] \var{fd} non è un descrittore valido.
\item[\macro{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
automaticamente spostata in avanti del numero di byte letti o scritti.
In genere (a meno di non avere richiesto la modalità \macro{O\_APPEND}) questa
-posizione viene settata a zero all'apertura del file. È possibile settarla ad
-un valore qualsiasi con la funzione \func{lseek}, il cui prototipo è:
+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:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\headdecl{unistd.h}
\funcdecl{off\_t lseek(int fd, off\_t offset, int whence)}
- Setta la posizione attuale nel file.
+ 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} viene settata ad
- uno dei valori:
+ successo e -1 in caso di errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
+ valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{ESPIPE}] \param{fd} è una pipe, un socket o una fifo.
\item[\macro{EINVAL}] \param{whence} non è un valore valido.
ed inoltre \macro{EBADF}.}
\end{functions}
-La nuova posizione è settata usando il valore specificato da \param{offset},
+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
\macro{L\_SET}, \macro{L\_INCR} e \macro{L\_XTND}.}:
\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
-\item[\macro{SEEK\_SET}] si fa riferimento all'inizio del file: il valore di
- \var{offset} è la nuova posizione.
+\item[\macro{SEEK\_SET}] si fa riferimento all'inizio del file: il valore
+ (sempre positivo) di \param{offset} indica direttamente la nuova posizione
+ corrente.
\item[\macro{SEEK\_CUR}] si fa riferimento alla posizione corrente del file:
- \var{offset} può essere negativo e positivo.
-\item[\macro{SEEK\_END}] si fa riferimento alla fine del file: il valore di
- \var{offset} può essere negativo e positivo.
+ ad essa viene sommato \param{offset} (che può essere negativo e positivo)
+ per ottenere la nuova posizione corrente.
+\item[\macro{SEEK\_END}] si fa riferimento alla fine del file: alle dimensioni
+ 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
-settare la posizione corrente anche al di la della fine del file, e alla
+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}).
funzione con \code{lseek(fd, 0, SEEK\_CUR)}.
Si tenga presente inoltre che usare \macro{SEEK\_END} non assicura affatto che
-successiva scrittura avvenga alla fine del file, infatti se questo è stato
+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 settata in precedenza.
-(questa è una potenziale sorgente di \textit{race condition}, vedi
-\secref{sec:file_atomic}).
+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}).
Non tutti i file supportano la capacità di eseguire una \func{lseek}, in
questo caso la funzione ritorna l'errore \macro{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 le \acr{tty}.\footnote{altri
- sistemi, usando \macro{SEEK\_SET}, in questo caso ritornano il numero di
- caratteri che vi sono stati scritti.} Lo standard POSIX però non specifica
-niente al proposito. Infine alcuni device, ad esempio \file{/dev/null}, non
-causano un errore ma restituiscono un valore indefinito.
+supportano questa funzione, come ad esempio per i file di
+terminale.\footnote{altri sistemi, usando \macro{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
+esempio \file{/dev/null}, non causano un errore ma restituiscono un valore
+indefinito.
\subsection{La funzione \func{read}}
\label{sec:file_read}
-Una volta che un file è stato aperto 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) su possono
+leggere i dati che contiene utilizzando la funzione \func{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}.
\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte letti in caso di successo e
- -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei
- valori:
+ -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
aver potuto leggere qualsiasi dato.
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
+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
In realtà anche le due condizioni segnalate dagli errori \macro{EINTR} e
\macro{EAGAIN} non sono errori. La prima si verifica quando la \func{read} è
bloccata in attesa di dati in ingresso e viene interrotta da un segnale; in
-tal caso l'azione da prendere è quella di rieseguire la funzione. Torneremo in
-dettaglio sull'argomento in \secref{sec:sig_gen_beha}.
+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 \macro{EAGAIN}\footnote{sotto BSD
- questo per questo errore viene usata la costante \macro{EWOULDBLOCK}, in
- Linux, con le glibc, questa è sinonima di \macro{EAGAIN}.} che nel caso
-indica soltanto che occorrerà provare a ripetere la lettura.
+ per questo errore viene usata la costante \macro{EWOULDBLOCK}, in Linux, con
+ le glibc, questa è sinonima di \macro{EAGAIN}.} che indica soltanto che
+occorrerà provare a ripetere la lettura.
La funzione \func{read} è una delle system call fondamentali, esistenti fin
dagli albori di Unix, ma nella seconda versione delle \textit{Single Unix
\var{offset}, nel buffer \var{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} viene settata secondo i valori
- già visti per \func{read} e \func{lseek}.}
+ 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:
\begin{verbatim}
\end{verbatim}
Questa funzione serve quando si vogliono leggere dati dal file senza
-modificarne la posizione corrente. È equivalente alla esecuzione di una
+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
\subsection{La funzione \func{write}}
\label{sec:file_write}
-Una volta che un file è stato aperto 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) su può
+scrivere su di esso utilizzando la funzione \func{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}.
\bodydesc{La funzione ritorna il numero di byte scritti in caso di successo
- e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ad uno dei
- valori:
+ e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EINVAL}] \var{fd} è connesso ad un oggetto che non consente la
scrittura.
\var{count} byte dal buffer \var{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} viene settata secondo i valori
- già visti per \func{write} e \func{lseek}.}
+ 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}.
\label{sec:file_sharing}
In \secref{sec:file_fd} abbiamo descritto brevemente l'architettura
-dell'interfaccia coi file da parte di un processo, mostrando in
+dell'interfaccia con i file da parte di un processo, mostrando in
\figref{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.
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 \macro{O\_APPEND} tutte le volte che viene
- effettuata una scrittura la posizione corrente viene prima settata alla
+ 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 settata leggendo la dimensione corrente dall'inode.
+ la posizione viene impostata leggendo la dimensione corrente dall'inode.
\end{itemize}
\begin{figure}[htb]
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 la stesso per entrambi).
+\var{f\_pos} che è lo stesso per entrambi).
-Si noti inoltre che anche i flag di stato del file (quelli settati
+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
-\subsection{Operazioni atomiche coi file}
+\subsection{Operazioni atomiche con i file}
\label{sec:file_atomic}
-Come si è visto in un sistema unix 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.
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{cha:file_advanced}).
+ locking}, che esamineremo in \secref{sec:file_locking}).
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} settare la posizione alla fine
-del file e poi scrivere può condurre ad una \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 settata con la \func{lseek} che non corrisponde più alla fine del
-file, e la successiva \func{write} sovrascriverà i dati del secondo processo.
+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
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 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 da parte di un altro processo che crea lo
-stesso file fra il controllo e la creazione.
-
-Per questo motivo sono stati introdotti pe \func{open} i due flag
+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.
+
+Per questo motivo sono stati introdotti per \func{open} i due flag
\macro{O\_CREAT} e \macro{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.
+di una singola system call (per i dettagli sull'uso di questa caratteristica
+si veda \secref{sec:ipc_file_lock}).
\subsection{La funzioni \func{sync} e \func{fsync}}
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 da la garanzia assoluta che i dati siano integri dopo la chiamata,
- l'hardware dei dischi è in genere dotato di un suo meccanismo interno che
- può ritardare ulteriormente la scrittura effettiva.} La prima di queste
-funzioni è \func{sync} il cui prototipo è:
+ 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:
\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 per l'update dei dati è ogni 30 secondi, ma in Linux era
-di 5 secondi; con le nuove versioni poi, è il kernel che si occupa
-direttamente di tutto quanto.
+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}).
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
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 i codici restituiti in \var{errno} sono:
+ nel qual caso \var{errno} assume i valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EINVAL}] \param{fd} è un file speciale che non supporta la
sincronizzazione.
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 metadata dell'inode (i dati
-di \var{fstat} come i tempi del file).
+\func{fsync} forza anche la sincronizzazione dei metadati 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).
Si tenga presente che questo non comporta la sincronizzazione della
directory che contiene il file (e scrittura della relativa voce su
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} viene settata ad uno dei
+ -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
della \textit{file table} a cui entrambi fanno riferimento). L'unica
differenza fra due file descriptor duplicati è che ciascuno avrà il suo
\textit{file descriptor flag}; a questo proposito va specificato che nel caso
-di \func{dup} il flag di \textit{close on exec} viene sempre cancellato nella
-copia.
+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
+nella copia.
L'uso principale di questa funzione è per la redirezione dell'input e
dell'output fra l'esecuzione di una \func{fork} e la successiva \func{exec};
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} viene settata ad uno dei
- valori:
+ -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto o \param{newfd} ha un
valore fuori dall'intervallo consentito per i file descriptor.
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 -1 e la
- variabile \var{errno} viene settata ad un opportuno codice, quelli validi
- in generale sono:
+ 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[\macro{EBADF}] \param{oldfd} non è un file aperto.
+ \item[\macro{EBADF}] \param{fd} non è un file aperto.
\end{errlist}}
\end{functions}
\macro{EINVAL} se \param{arg} è negativo o maggiore del massimo consentito o
\macro{EMFILE} se il processo ha già raggiunto il massimo numero di
descrittori consentito.
-\item[\macro{F\_SETFD}] setta 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}, identificato dalla costante
- \macro{FD\_CLOEXEC}.
+\item[\macro{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
+ \macro{FD\_CLOEXEC}, che serve a richiedere che il file venga chiuso nella
+ esecuzione di una \func{exec} (vedi \secref{sec:proc_exec}).
\item[\macro{F\_GETFD}] ritorna il valore del \textit{file descriptor flag} di
- \var{fd}, se \macro{FD\_CLOEXEC} è settato i file descriptor aperti vengono
- chiusi attraverso una \func{exec} altrimenti (il default) restano aperti.
+ \var{fd}, se \macro{FD\_CLOEXEC} è impostato i file descriptor aperti
+ vengono chiusi attraverso una \func{exec} altrimenti (il comportamento
+ predefinito) restano aperti.
\item[\macro{F\_GETFL}] ritorna il valore del \textit{file status flag},
- permette cioè di rileggere quei bit settati da \func{open} all'apertura del
+ 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}).
-\item[\macro{F\_SETFL}] setta il \textit{file status flag} al valore
- specificato da \param{arg}, possono essere settati solo i bit riportati
- nella terza sezione di \tabref{tab:file_open_flags}.\footnote{NdA da
- verificare.}
-\item[\macro{F\_GETLK}] se un file lock è attivo restituisce nella struttura
- \param{lock} la struttura \type{flock} che impedisce l'acquisizione del
- blocco, altrimenti setta il campo \var{l\_type} a \macro{F\_UNLCK} (per i
- dettagli sul \textit{file locking} vedi \secref{sec:file_locking}).
-\item[\macro{F\_SETLK}] richiede il file lock specificato da \param{lock} se
- \var{l\_type} è \macro{F\_RDLCK} o \macro{F\_WRLLCK} o lo rilascia se
- \var{l\_type} è \macro{F\_UNLCK}. Se il lock è tenuto da qualcun'altro
- ritorna immediatamente restituendo -1 e setta \var{errno} a \macro{EACCES} o
- \macro{EAGAIN} (per i dettagli sul \textit{file locking} vedi
- \secref{sec:file_locking}).
+\item[\macro{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
+ manuale riporta come impostabili solo \macro{O\_APPEND},
+ \macro{O\_NONBLOCK} e \macro{O\_ASYNC}.}
+\item[\macro{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}).
+\item[\macro{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
+ \macro{EACCES} o \macro{EAGAIN} (questa funzionalità è trattata in dettaglio
+ in \secref{sec:file_posix_lock}).
\item[\macro{F\_SETLKW}] identica a \macro{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 setta
- \var{errno} a \macro{EINTR} (per i dettagli sul \textit{file locking} vedi
- \secref{sec:file_locking}).
+ l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione restituisce -1 e imposta
+ \var{errno} a \macro{EINTR} (questa funzionalità è trattata in dettaglio in
+ \secref{sec:file_posix_lock}).
\item[\macro{F\_GETOWN}] restituisce il \acr{pid} del processo o il process
group che è preposto alla ricezione dei segnali \macro{SIGIO} e
\macro{SIGURG} per gli eventi associati al file descriptor \var{fd}. Il
process group è restituito come valore negativo.
-\item[\macro{F\_SETOWN}] setta il processo o process group che riceverà i
+\item[\macro{F\_SETOWN}] imposta il processo o process group che riceverà i
segnali \macro{SIGIO} e \macro{SIGURG} per gli eventi associati al file
- descriptor \var{fd}. I process group sono settati usando valori negativi.
+ descriptor \var{fd}. I process group sono impostati usando valori negativi.
\item[\macro{F\_GETSIG}] restituisce il valore del segnale mandato quando ci
- sono dati disponibili in input su un file descriptor aperto o settato in I/O
- asincrono. Il valore 0 indica il valore default (che è \macro{SIGIO}), un
- valore diverso da zero indica il segnale richiesto, (che può essere lo
- stesso \macro{SIGIO}).
-\item[\macro{F\_SETSIG}] setta il segnale da inviare quando diventa possibile
- effettuare I/O sul file descriptor in caso di I/O asincrono. Il valore zero
- indica di usare il segnale di default, \macro{SIGIO}. Un altro valore
- (compreso lo stesso \macro{SIGIO}) specifica il segnale voluto; l'uso di un
- valore diverso da zero permette inoltre, se si è installato il manipolatore
- del segnale come \var{sa\_sigaction} usando \macro{SA\_SIGINFO}, (vedi
- \secref{sec:sig_sigaction}), di rendere disponibili al manipolatore
- informazioni ulteriori informazioni riguardo il file che ha generato il
- segnale attraverso i valori restituiti in \var{siginfo\_t} (come vedremo in
- \secref{sec:file_asyncronous_io}).
+ 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
+ \macro{SIGIO}), un valore diverso da zero indica il segnale richiesto, (che
+ può essere lo stesso \macro{SIGIO}).
+\item[\macro{F\_SETSIG}] imposta il segnale da inviare quando diventa
+ possibile effettuare I/O sul file descriptor in caso di I/O asincrono. Il
+ valore zero indica di usare il segnale predefinito, \macro{SIGIO}. Un altro
+ valore (compreso lo stesso \macro{SIGIO}) specifica il segnale voluto; l'uso
+ di un valore diverso da zero permette inoltre, se si è installato il
+ manipolatore del segnale come \var{sa\_sigaction} usando
+ \macro{SA\_SIGINFO}, (vedi \secref{sec:sig_sigaction}), di rendere
+ disponibili al manipolatore informazioni ulteriori informazioni riguardo il
+ file che ha generato il segnale attraverso i valori restituiti in
+ \type{siginfo\_t} (come vedremo in
+ \secref{sec:file_asyncronous_io}).\footnote{i due comandi \macro{F\_SETSIG}
+ e \macro{F\_GETSIG} sono una estensione specifica di Linux.}
\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.
+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 \macro{F\_GETFL}); infatti la definizione
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 il settaggio della velocità di
+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
\bodydesc{La funzione nella maggior parte dei casi ritorna 0, alcune
operazioni usano però il valore di ritorno per restituire informazioni. In
- caso di errore viene sempre restituito -1 e \var{errno} viene settata ad
- uno dei valori seguenti:
+ caso di errore viene sempre restituito -1 ed \var{errno} assumerà uno dei
+ valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{ENOTTY}] il file \param{fd} non è associato con un device, o la
richiesta non è applicabile all'oggetto a cui fa riferimento \param{fd}.
\item l'esecuzione di una traccia audio di un CDROM.
\item i comandi di avanti veloce e riavvolgimento di un nastro.
\item il comando di espulsione di un dispositivo rimovibile.
-\item il settaggio della velocità trasmissione di una linea seriale.
-\item il settaggio della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
+\item l'impostazione della velocità trasmissione di una linea seriale.
+\item l'impostazione della frequenza e della durata dei suoni emessi dallo
speaker.
\end{itemize*}
\func{ioctl} in quasi tutte le implementazioni di Unix), qui riportiamo solo i
valori che sono definiti per ogni file:
\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
-\item[\macro{FIOCLEX}] Setta il bit di \textit{close on exec}.
+\item[\macro{FIOCLEX}] Imposta il bit di \textit{close on exec}.
\item[\macro{FIONCLEX}] Cancella il bit di \textit{close on exec}.
\item[\macro{FIOASYNC}] Abilita l'I/O asincrono.
-\item[\macro{FIONBIO}] Abilità l'I/O in modalità non bloccante.
+\item[\macro{FIONBIO}] Abilita l'I/O in modalità non bloccante.
\end{basedescript}
relativi ad operazioni comunque eseguibili anche attraverso \func{fcntl}.
projects / gapil.git / blobdiff