- Poznanie wybranych funkcji systemowych
o Związanych z obsługą plików
o Związanych z obsługą procesów
- Wykorzystanie funkcji systemowych w programach
(trochę nadmiarowe)
I. Funkcje operacji na plikach
Jądro systemu operacyjnego UNIX udostępnia dwie podstawowe operacje na plikach — odczyt i zapis — realizowane odpowiednio przez funkcje systemowe read i write.
Z punktu widzenia jądra w systemie UNIX plik nie ma żadnej struktury, tzn. nie jest podzielony na przykład na rekordy.
Plik jest traktowany jako tablica bajtów, zatem operacje odczytu lub zapisu mogą dotyczyć dowolnego fragmentu pliku, określonego z dokładnością do bajtów.
Wykonanie operacji wymaga wskazania pliku, na którym operacja ma zostać wykonana. Plik
w systemie UNIX identyfikowany jest przez nazwę (w szczególności podaną w postaci ścieżki katalogowej), przy czym podawanie nazwy pliku przy każdym odwołaniu do niego wymagałoby każdorazowego przeszukiwania odpowiednich katalogów w celu ostatecznego ustalenia jego lokalizacji. W celu uniknięcia czasochłonnego przeszukiwania katalogów podczas lokalizowania pliku przy każdej operacji na nim, wprowadzona została funkcja systemowa open, której zadaniem jest zaalokowanie niezbędnych zasobów w jądrze, umożliwiających wykonywanie dalszych operacji na pliku bez potrzeby przeszukiwania katalogów.
Funkcja open zwraca deskryptor, który jest przekazywany jako parametr aktualny, identyfikujący plik, do funkcji systemowych związanych z operacjami na otwartych plikach. (Standardowo zajęte są deskryptory 0, 1 i 2, odpowiadające standardowemu wejściu, standardowemu wyjściu i standardowemu wyjściu diagnostycznemu.
Wszystkie te deskryptory najczęściej związane są z plikiem specjalnym, jakim jest terminal)
Przy otwieraniu pliku przekazywany jest tryb otwarcia, określający dopuszczalne operacje, jakie można wykonać w związku z tym otwarciem, np. tylko zapis, tylko odczyt lub zapis i odczyt.
Tryb otwarcia może mieć również wpływ na sposób wykonania tych operacji, np. każda operacja zapisu dopisuje dane na końcu pliku.
Jądro systemu operacyjnego dostarcza też mechanizm tworzenia plików. Mechanizm
tworzenia plików zwykłych dostępny jest przez funkcję systemową creat, która tworzy plik o nazwie podanej jako parametr aktualny i otwiera utworzony plik w trybie do zapisu, zwracając odpowiedni deskryptor.
Funkcje tworzące pliki i operujące na nich opisane są w części 2 niniejszego INFO
.
Tworzenie i otwieranie plików realizowane jest za pomocą funkcji:
● open - otwarcie pliku (uogólniona funkcja open umożliwia również utworzenie pliku),
● creat - utworzenie pliku i otwarcie do zapisu,
● dup - utworzenie kopii deskryptora i nadanie jej pierwszego wolnego numeru z tablicy
otwartych plików,
● dup2 - utworzenie kopii deskryptora, umożliwiające określenie jej identyfikatora przez
użytkownika,
● close - zamknięcie deskryptora otwartego pliku,
● unlink - usunięcie dowiązania do pliku
Operacje na plikach realizowane są za pomocą funkcji:
● read - odczyt fragmentu pliku,
● write - zapis fragmentu pliku,
● lseek - przesunięcie wskaźnika bieżącej pozycji
Powyższe funkcje zdefiniowane są w pliku fcntl.h.
II. Funkcje systemowe obsługi plików i ich argumenty.
● int creat(const char *pathname, mode_t mode)
Wartości zwracane:
poprawne wykonanie funkcji: deskryptor otwartego pliku
zakończenie błędne: -1
Możliwe kody błędów (errno) w przypadku błędnego zakończenie funkcji:
EEXIST – plik o podanej nazwie już istnieje, a użyto flag O_CREAT i O_EXCL
EFAULT – nazwa pathname wskazuje poza dostępną przestrzeń adresową
EACCES – żądany dostęp do pliku nie jest dozwolony
ENFILE – osiągnięto limit otwartych plików w systemie
EMFILE – proces już otworzył dozwoloną maksymalną liczbę plików
EROFS – żądane jest otwarcia w trybie zapisu pliku będącego plikiem tylko do odczytu
Argumenty funkcji:
pathname – wskaźnik do napisu zawierającego nazwę ścieżki pliku, który ma być otwarty (nazwa bezwzględna lub względna)
mode – prawa dostępu (np. 0640)
UWAGI:
Funkcja tworzy plik, którego lokalizację wskazuje parametr pathname. Prawa dostępu do
utworzonego pliku ustawiane są zgodnie z parametrem mode. Jeśli plik o takiej nazwie już istnieje a proces wywołujący funkcję creat ma prawo do zapisu tego pliku, to jego zawartość jest usuwana (następuje obcięcie pliku). Plik wskazywany przez pathname otwierany jest w trybie do zapisu.
● int open(const char *pathname, int flags[, mode_t mode])
Możliwe kody błędów (errno) w przypadku błędnego zakończenie funkcji – analogicznie do funkcji creat
flags – metoda dostępu
• O_RDONLY – otwarcie w trybie tylko do odczytu
• O_WRONLY – otwarcie w trybie tylko do zapisu
• O_RDWR –- otwarcie w trybie do odczytu i do zapisu
Argument flags może być połączony bitowym OR z jedną (lub więcej) z następujących
wartości:
• O_CREAT – utworzenie pliku, jeśli plik jeszcze nie istnieje,
• O_TRUNC – obcięcie pliku, jeśli plik istnieje i otwierany jest w trybie O_WRONLY lub
O_RDWR,
• O_EXCL – powoduje zgłoszenie błędu jeśli plik już istnieje i otwierany jest z flagą
O_CREAT
• O_APPEND – operacje pisania odbywają się na końcu pliku.
mode – prawa dostępu, jest to argument opcjonalny
Parametr wejściowy pathname jest nazwą (w szczególności pełną nazwą ścieżkową) pliku, parametr wejściowy flags oznacza tryb otwarcia pliku pliku i może mieć następujące wartości: O_RDONLY,
O_WRONLY, O_RDWR .
Dodatkowo w trybie zapisu możliwe jest użycie flagi O_APPEND, która jest sumowana bitowo z O_WRONLY lub O_RDWR i powoduje, że zapis wykonywany jest zawsze na końcu pliku. Dane są więc dopisywane do pliku i system gwarantuje, że nie nastąpi nadpisanie danych zapisanych wcześniej.
Poza funkcjami open i creat istnieje uogólniona, trzyparametrowa wersja funkcji open, która łączy cechy obu tych funkcji. Dodatkowy parametr prawa określa prawa dostępu do pliku (podobnie jak dla funkcji creat) i wykorzystywany jest wówczas, gdy tryb otwarcia wymusza tworzenie pliku.
Przydatne są wówczas dodatkowe flagi umieszczane w trybie otwarcia: O_CREAT, O_TRUNC,
O_EXCL.
Funkcja creat jest równoważna uogólnionej funkcji open z parametrem tryb równym O_WRONLY|
O_CREAT|O_TRUNC, czyli poniższe wywołania są równoważne:
creat( nazwa_pliku, prawa );
open( nazwa_pliku, O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, prawa );
● int close(int fd)
poprawne wykonanie funkcji: 0
EBADF – wartość fd nie jest prawidłowym deskryptorem otwartego pliku
fd – deskryptor zamykanego pliku
Zamknięcie deskryptora pliku. Funkcja zamyka deskryptor pliku przekazany przez parametr fd.
Po zamknięciu pliku zwalniana jest pozycja w tablicy deskryptorów i może ona zostać ponownie wykorzystana przy otwarciu kolejnego pliku, czyli nowo otwarty plik może otrzymać ten sam deskryptor, który miał plik wcześniej zamknięty. Ponadto zmniejszany jest o 1 licznik deskryptorów w tablicy otwartych plików. Jeśli fd jest ostatnią kopią deskryptora pliku, to zasoby z nim związane zostają zwolnione, natomiast jeśli deskryptor był ostatnia referencją do pliku, który usunięto komendą unlink, plik jest kasowany.
● int dup(int oldfd)
poprawne wykonanie funkcji: nowy deskryptor
EBADF – oldfd nie jest deskryptorem otwartego pliku lub newfd jest poza dozwolonym zasięgiem deskryptorów plików
EMFILE – proces już osiągnął maksymalną liczbę otwartych deskryptorów plików
oldfd – deskryptor zamykanego pliku
Funkcja tworzy kopię pozycji w tablicy deskryptorów na innej, wolnej pozycji o najniższym
indeksie. W ten sposób otrzymujemy nowy deskryptor związany z tym samym otwartym plikiem.
Nowa pozycja w tablicy deskryptorów wskazuje na tą samą pozycję w tablicy otwartych plików, stąd stary i nowy deskryptor mogą być używane zamiennie. Deskryptory dzielą pozycję pliku i flagi, np. jeśli pozycja pliku zmieniła się po użyciu funkcji lseek na jednym z deskryptorów, zmieniła się ona także na drugim.
● int dup2(int oldfd, int newfd)
Możliwe kody błędów (errno) w przypadku błędnego zakończenie funkcji – analogicznie do funkcji dup
newfd – nowy deskryptor
Utworzenie kopii deskryptora. Podobnie jak w przypadku funkcji dup tworzony jest nowy
deskryptor otwartego pliku identyfikowanego przez oldfd. Newfd staje się nowym, dodatkowym deskryptorem, a jeśli przed wywołaniem dup2 identyfikował on inny plik, następuje zamknięcie tego deskryptora przed powieleniem oldfd. Funkcja zwraca wartość nowego deskryptora.
Wykonanie operacji close(1); dup(fd); jest równoważne operacji dup(1,fd)
● int unlink(const char *pathname)
Funkcja powoduje usunięcie dowiązania do pliku. Wskazana przez parametr pathname nazwa pliku
jest usuwana, a dodatkowo - jeśli było to jedyne dowiązanie tego pliku następuje usunięcie pliku z systemu
● int read(inf fd, void *buf, size_t count)
poprawne wykonanie funkcji: rzeczywista liczba bajtów, jaką udało się odczytać
EINTR – wywołanie zostało przerwane sygnałem przed odczytaniem danych
EAGAIN – przy użyciu O_NONBLOCK wybrano nieblokujące I/O, a nie ma akurat danych
dostępnych do odczytania natychmiast
EIO – błąd I/O. Zdarza się to np. jeśli proces jest w grupie procesów tła próbuje czytać z
kontrolującego tty, lub ignoruje sygnał SIGTIN, lub jego grupa procesów jest osierocona.
EISDIR – fd odnosi się do katalogu
EBADF – fd nie jest prawidłowym deskryptorem pliku, lub nie jest otwarty dla odczytu
EINVAL – fd wskazuje na obiekt nieodpowiedni do odczytu
EFAULT – buf wskazuje poza dostępną przestrzeń adresową
fd – deskryptor pliku z którego mają zostać odczytane dane
buf – adres bufora znajdującego się w segmencie danych procesu, do którego zostaną przekazane dane odczytane z pliku w wyniku wywołania funkcji read
count – ilość bajtów do odczytania
Odczyt danych z pliku. Funkcja powoduje odczyt count bajtów z otwartego pliku, identyfikowanego przez deskryptor fd, począwszy od bieżącej pozycji wskaźnika do pliku i umieszczenie ich pod adresem buf w przestrzeni adresowej procesu. Funkcja zwraca liczbę bajtów na której udało się wykonać operację (zero oznacza koniec pliku).
Odczyt powoduje zmianę wskaźnika bieżącej pozycji w pliku. Po otwarciu pliku wskaźnik ten
ustawiony jest na 0, czyli na początek pliku, a po kolejnych operacjach przesuwa się w kierunku końca pliku o tyle bajtów ile udało się odczytać
● int write(inf fd, void *buf, size_t count)
poprawne wykonanie funkcji: rzeczywista liczba bajtów, jaką udało się zapisać
EBADF – deskryptor fd nie jest prawidłowym deskryptorem pliku, lub nie jest otwarty dla odczytu
EINVAL – deskryptor fd wskazuje na obiekt nieodpowiedni do zapisu
EFAULT – deskryptor buf jest poza dostępną przestrzenią adresową
EPIPE – fd jest podłączony do potoku, lub gniazda, którego drugi koniec jest zamknięty.
Gdy zdarzy się taka sytuacja, proces otrzyma sygnał SIGPIPE; jeśli jednak go przechwytuje, blokuje lub ignoruje, zwrócony zostanie błąd EPIPE
EAGAIN – wybrano nieblokujący I/O (przy użyciu O_NONBLOCK) a do potoku lub gniazda o deskryptorze fd nie można natychmiast zapisać danych
EINTR – wywołanie zostało przerwane sygnałem przed zapisaniem danych
ENOSPC – urządzenie, zawierające plik o deskryptorze fd nie ma miejsca na dane
...
stickpl