Андрей Робачевский - Операционная система UNIX

• Название: Операционная система UNIX
• Автор: Андрей Робачевский
• Издательство: BHV - Санкт-Петербург
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 1997
• ISBN: 5-7791-0057-8

Книга посвящена семейству операционных систем UNIX и содержит информацию о принципах организации, идеологии и архитектуре, объединяющих различные версии этой операционной системы.

В книге рассматриваются: архитектура ядра UNIX (подсистемы ввода/вывода, управления памятью и процессами, а также файловая подсистема), программный интерфейс UNIX (системные вызовы и основные библиотечные функции), пользовательская среда (командный интерпретатор shell, основные команды и утилиты) и сетевая поддержка в UNIX (протоколов семейства TCP/IP, архитектура сетевой подсистемы, программные интерфейсы сокетов и TLI).

Для широкого круга пользователей

---

Обработчики выхода регистрируются с помощью функции atexit(3C):

#include <stdlib.h>

int atexit(void(*func)(void));

Функцией atexit(1) может быть зарегистрировано до 32 обработчиков.

На рис. 2.7 проиллюстрированы возможные варианты запуска и завершения программы, написанной на языке С.

Рис. 2.7. Запуск и завершение C-программы

Работа с файлами

В среде программирования UNIX существуют два основных интерфейса для файлового ввода/вывода:

1. Интерфейс системных вызовов, предлагающий системные функции низкого уровня, непосредственно взаимодействующие с ядром операционной системы.

2. Стандартная библиотека ввода/вывода, предлагающая функции буферизованного ввода/вывода.

Второй интерфейс является "надстройкой" над интерфейсом системных вызовов, предлагающей более удобный способ работы с файлами.

В следующих разделах будут рассмотрены:

□ оба интерфейса, и особенно первый, поскольку именно он представляет набор базовых услуг ядра;

□ программный интерфейс управления жесткими и символическими связями файла;

□ функции изменения владельцев файла и прав доступа;

□ метаданные файла;

□ пример программы, выводящей на экран наиболее существенную информацию о файле, подобно тому, как это делает утилита ls(1).

Основные системные функции для работы с файлами

В табл. 2.7 приведены основные системные функции работы с файлами, являющиеся образами системных вызовов в программе С.

Функции более высокого уровня, предлагаемые стандартной библиотекой ввода/вывода, которые в конечном счете используют описанные здесь системные вызовы, рассматриваются в следующем разделе.

Таблица 2.7. Основные системные функции работы с файлами

Системная функция Описание open(2) Служит для получения доступа на чтение и/или запись к указанному файлу. Если файл существует, он открывается, и процессу возвращается файловый дескриптор, адресующий дальнейшие операции с файлом. Если файл не существует, он может быть создан creat(2) Служит для создания файла close(2) Закрывает файловый дескриптор, связанный с предварительно открытым файлом dup(2) Возвращает дубликат файлового дескриптора dup2(2) Возвращает дубликат файлового дескриптора, но позволяет явно указать его значение lseek(2) Устанавливает файловый указатель на определенное место файла. Дальнейшие операции чтения/записи будут производиться, начиная с этого смещения read (2) Производит чтение указанного количества байтов из файла readv(2) Производит несколько операций чтения указанного количества байтов из файла write(2) Производит запись указанного количества байтов в файл writev(2) Производит несколько операций записи указанного количества байтов в файл pipe(2) Создает коммуникационный канал, возвращая два файловых дескриптора fcntl(2) Обеспечивает интерфейс управления открытым файлом

Кратко рассмотрим каждую из этих функций.

Функция open(2)

Открывает указанный файл для чтения или записи и имеет следующий вид:

#include <fcntl.h>

int open(const char *path, int oflag, mode_t mode);

Первый аргумент (path) является указателем на имя файла. Это имя может быть как абсолютным (начинающимся с корневого каталога /), так и относительным (указанным относительно текущего каталога). Аргумент oflag указывает на режим открытия файла и представляет собой побитное объединение флагов, приведенных в табл. 2.8, с помощью операции ИЛИ. Напомним, что если права доступа к файлу не разрешают указанного режима работы с файлом, операция открытия файла будет запрещена, и функция open(2) завершится с ошибкой (errno=EACCESS). Аргумент mode, определяющий права доступа к файлу, используется только при создании файла (как показано в табл. 2,8, функция open(2) может использоваться и для создания файла) и рассматривается при описании функции creat(2) в разделе "Права доступа" этой главы.

Таблица 2.8. Флаги, определяющие режим открытия файла

Флаг Описание O_RDONLY Открыть файл только для чтения O_WRONLY Открыть файл только для записи O_RDWR Открыть файл для чтения и записи O_APPEND Производить добавление в файл, т.е. устанавливать файловый указатель на конец файла перед каждой записью в файл O_CREAT Если указанный файл уже существует, этот флаг не принимается во внимание. В противном случае, создается файл, атрибуты которого установлены по умолчанию (см. разделы "Владельцы файлов" и "Права доступа к файлу" в главе 1), или с помощью аргумента mode O_EXCL Если указан совместно с O_CREAT, то вызов open(2) завершится с ошибкой, если файл уже существует O_NOCTTY Если указанный файл представляет собой терминал, не позволяет ему стать управляющим терминалом O_SYNC Все записи в файл, а также соответствующие им изменения в метаданных файла будут сохранены на диске до возврата из вызова write(2) O_TRUNC Если файл существует и является обычным файлом, его длина будет установлена равной 0 O_NONBLOCK Изменяет режим выполнения операций read(2) и write(2) для этого файла на неблокируемый. При невозможности произвести запись или чтение, например, если отсутствуют данные, соответствующие вызовы завершатся с ошибкой EAGAIN

Если операция открытия файла закончилась удачно, то будет возвращен файловый дескриптор — указатель на файл, использующийся в последующих операциях чтения, записи и т.д. Значение файлового дескриптора определяется минимальным свободным слотом в таблице дескрипторов процесса. Так, если дескрипторы 0 и 2 уже заняты (указывают на открытые файлы), вызов open(2) возвратит значение 1. Это свойство может быть использовано в коде командного интерпретатора при перенаправлении потоков ввода-вывода.

$ runme >/home/andrei/run.log

Фрагмент кода

...

/* Закроем ассоциацию стандартного потока вывода (1)

   с файлом (терминалом) */

close(1);

/* Назначим стандартный поток вывода в файл /home/andrei/run.log.

   Поскольку файловый дескриптор 1 свободен, мы можем рассчитывать

   на его получение. */

fd = open("/home/andrei/run.log",

 O_WRONLY | O_CREATE | O_TRUNC);

...

В случае неудачи open(1) возвратит -1, а глобальная переменная errno будет содержать код ошибки (см. раздел "Обработка ошибок").

Заметим, что только один из флагов O_RDONLY, O_WRONLY и O_RDWR может быть указан в аргументе oflag.

Флаг O_SYNC гарантирует, что данные, записанные в файл и связанные с операцией записи изменения метаданных файла, будут сохранены на диске до возврата из функции write(2). Ядро кэширует данные, считываемые или записываемые на дисковое устройство, для ускорения этих операций. Обычно запись данных в файл ограничивается записью в буферный кэш ядра операционной системы, данные из которого впоследствии записываются на диск. По умолчанию возврат из функции write(2) происходит после записи в буферный кэш, не дожидаясь записи данных на диск. Более подробно работу буферного кэша мы рассмотрим в главе 4.