X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?p=gapil.git;a=blobdiff_plain;f=fileunix.tex;h=7ff6ca06bba698eef71005f7cb5da3fa8e95dd36;hp=95dc1840d035d316f975f0e945a938203ed9b5c5;hb=ff76d56c6a2c280cbe4f153173488871d7b12336;hpb=6e257bf71f9acd5839dbae72de3dc9523cfb47c9 diff --git a/fileunix.tex b/fileunix.tex index 95dc184..7ff6ca0 100644 --- a/fileunix.tex +++ b/fileunix.tex @@ -1,6 +1,6 @@ %% fileunix.tex %% -%% Copyright (C) 2000-2006 Simone Piccardi. Permission is granted to +%% Copyright (C) 2000-2007 Simone Piccardi. Permission is granted to %% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free %% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the %% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo", @@ -13,7 +13,7 @@ Esamineremo in questo capitolo la prima delle due interfacce di programmazione -per i file, quella dei \textit{file descriptor}\index{file!descriptor}, +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 @@ -36,12 +36,12 @@ tutte le implementazione di un sistema unix-like. \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 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}). Questo si -fa aprendo il file con la funzione \func{open} che provvederà a localizzare -l'inode\index{inode} del file e inizializzare i puntatori che rendono -disponibili le funzioni che il VFS mette a disposizione (riportate in +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 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. @@ -83,9 +83,9 @@ informazioni relative al file, fra cui: \item il valore della posizione corrente (l'\textit{offset}) nel file (nel campo \var{f\_pos}). \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 all'inode\index{inode} passando per la nuova struttura del VFS.} - del file. + 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 sez.~\ref{sec:file_vfs_work}} che si possono usare % sul file. @@ -97,6 +97,7 @@ varie strutture di dati sulla quale essa 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] @@ -160,7 +161,7 @@ In fig.~\ref{fig:file_proc_file} si 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\index{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 @@ -188,8 +189,8 @@ usando direttamente le system call del kernel. \label{sec:file_open} 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 file descriptor, il suo prototipo 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} @@ -235,15 +236,15 @@ ritorno il file descriptor con il valore pi \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 - \textit{race condition}\itindex{race~condition}. Si consiglia come + \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}).} -\footnotetext[3]{acronimo di \textit{Denial of - Service}\itindex{Denial~of~Service~(DoS)}, 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.} \begin{table}[!htb] \centering @@ -549,7 +550,7 @@ 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 essersi spostata, ma noi scriveremo alla posizione impostata in precedenza -(questa è una potenziale sorgente di \itindex{race~condition}\textit{race +(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 @@ -768,35 +769,35 @@ confronti dell'accesso allo stesso file da parte di processi diversi. \label{fig:file_mult_acc} \end{figure} -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 +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 \textit{file table} faranno però riferimento allo stesso -inode\index{inode} su disco. +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 \textit{file table}. Questo ha -conseguenze specifiche sugli effetti della possibile azione simultanea sullo -stesso file, in particolare occorre tenere presente 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\index{inode}. + 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 - dall'inode\index{inode}. Dopo la scrittura il file viene automaticamente - esteso. + 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 \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\index{inode}. + \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] @@ -807,12 +808,13 @@ stesso file, in particolare occorre tenere presente che: \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 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. +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 @@ -852,13 +854,13 @@ sez.~\ref{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 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. +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 @@ -870,12 +872,12 @@ 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 +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 \textit{race - condition}\itindex{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 @@ -946,7 +948,7 @@ 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 riguardano sia le modifiche alle tabelle di allocazione dei settori, che gli -altri dati contenuti nell'inode\index{inode} che si leggono con \func{fstat}, +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 @@ -1059,8 +1061,8 @@ 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 \textit{file locking} - \index{file!locking} (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}).} + 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}, @@ -1101,7 +1103,7 @@ per \var{cmd} 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}\itindex{close-on-exec}, identificato dalla costante + \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 sez.~\ref{sec:proc_exec}). Ritorna un valore nullo in caso di successo e $-1$ in caso di errore. @@ -1145,7 +1147,7 @@ per \var{cmd} dei segnali \const{SIGIO} e \const{SIGURG} per gli eventi associati al file descriptor \param{fd}. 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 + 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 @@ -1184,11 +1186,11 @@ per \var{cmd} 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 \textit{file lease} - \index{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\_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 @@ -1203,8 +1205,8 @@ 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 \textit{file - locking}\index{file!locking} saranno esaminate 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}. @@ -1293,16 +1295,16 @@ 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 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 +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 i valori di alcuni comandi che sono definiti per ogni file: \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}} -\item[\const{FIOCLEX}] Imposta il flag di - \textit{close-on-exec}\itindex{close-on-exec}. -\item[\const{FIONCLEX}] Cancella il flag di - \textit{close-on-exec}\itindex{close-on-exec}. +\item[\const{FIOCLEX}] Imposta il flag di \itindex{close-on-exec} + \textit{close-on-exec}. +\item[\const{FIONCLEX}] Cancella il flag di \itindex{close-on-exec} + \textit{close-on-exec}. \item[\const{FIOASYNC}] Abilita l'I/O asincrono. \item[\const{FIONBIO}] Abilita l'I/O in modalità non bloccante. \end{basedescript} @@ -1310,7 +1312,7 @@ relativi ad operazioni comunque eseguibili anche attraverso \func{fcntl}. -% TODO estendere la lista delle ioctl +% TODO estendere la lista delle ioctl sui file %%% Local Variables: