Modulo 13: System call relative al File System

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1 Modulo 13: System call relative al File System Chiamate di sistema relative ai file Restituzione descrittore Uso di namei Assegnazione inode Attributi I/O File System Struttura Manipolazione open creat dup pipe close open stat creat link chdir unlink chroot mknod chown mount chmod umount creat mknod link unlink chown chmod stat read write lseek mount umount chdir chroot algoritmi di basso livello per il File System namei iget iput bmap alloc free ialloc ifree algoritmi di allocazione dei buffer getblk brelse bread breada bwrite 13.1

2 open fd = open (pathname, flag, modo); 13.2

3 Open - modo O_RDONLY O_WRONLY O_RDWR O_NDELAY O_APPEND O_CREAT O_TRUNC O_EXCL 13.3

4 Strutture dati relative al File System fd1=open( /etc/passwd, O_RDONLY); fd2=open( local, O_RDWR); fd3=open( /etc/passwd, O_WRONLY); Tabella dei descrittori dei file dell'utente Tabella dei file RC=1 Lettura RC=1 Lett./Scrit. Tabella degli inode RC=2 (/etc/passwd) RC=1 Scrittura RC=1 (local) 13.4

5 Strutture dati relative al File System Tabella dei descrittori dei file dell'utente Tabella dei file RC=1 Scrittura Tabella degli inode RC=3 (/etc/passwd) processo A RC=1 Lettura RC=1 Lettura RC=1 Lett./Scritt. RC=1 (local) RC=1 (private) processo B RC=1 Scrittura fd1=open("/etc/passwd, O_RDONLY); fd2=open("private, O_WRONLY); 13.5

6 read numero = read (fd, buffer, contatore); per efficienza si caricano nella u-area i parametri di I/O: modo lettura o scrittura contatore numero di byte da leggere o scrivere offset in byte nel file dove iniziare le operazioni di I/O address indirizzo in (da) cui copiare i dati flag indica se l indirizzo è nello spazio kernel o user Altre informazione nell u-area sono: La directory attuale Eventuale changed root 13.6

7 read 13.7

8 read 13.8

9 read Il ciclo termina: Naturalmente Per EOF Per errore lettura da device Per errore nella copia sul buffer utente È diverso raggiungere l EOF rispetto a leggere un blocco con puntatore = 0 nell Inode. Lock rilasciato alla fine di una system call consistenza, ma possibilità di accesso a più processi. Sono necessari file e record locking per gestire l accesso e la correzione di record in mutua esclusione. 13.9

10 Read sequenziale

11 Lettura anticipata (Read ahead) Finché un processo esegue la read di due blocchi sequenziali, il kernel assume che tutte le letture successive siano sequenziali. Ad ogni iterazione del ciclo di lettura, il kernel salva il successivo numero di blocco logico nell inode in memoria e durante le successive iterazioni verifica se il numero di blocco corrente coincide con quello precedentemente salvato. Se sono uguali, il kernel calcola il numero di blocco fisico per la lettura anticipata e salva il sua valore nella u-area per utilizzarlo nella procedura breada

12 Lettura e scrittura concorrente 13.12

13 Lettura di un file utilizzando due descrittori 13.13

14 write numero = write (fd, buffer, contatore); Se all offset in cui si desidera scrivere non corrisponde un blocco già allocato, il kernel alloca un nuovo blocco ed inserisce il puntatore nella posizione opportuna all interno della tabella dei puntatori nell Inode. Può essere necesssario allocare uno o più blocchi indiretti nel caso di offset > 10Kb (se la dimensione del blocco è 1 Kb). Il kernel, nel caso debba scrivere durante l iterazione solo una parte del blocco, deve prima leggere il blocco da disco in modo da non sovrascrivere le parti invariate. Il kernel usa la scrittura ritardata dei dati su disco, favorendo un ulteriore processo che voglia accedere agli stessi dati evitando ulteriori operazioni su disco. Delayed write ottima per pipe e file temporanei

15 lseek posizione = lseek (fd, offset, riferimento); fd è il descrittore del file offset è l offset in byte all interno del file riferimento è un parametro che indica se l'offset deve essere considerato: 0 (SEEK_SET) : dall'inizio del file 1 (SEEK_CUR): dalla posizione corrente di offset 2 (SEEK_END): dalla fine file posizione indica l offset in byte dal quale partirà la successiva operazione di read o write

16 lseek 13.16

17 lseek 13.17

18 close close(fd); Se il reference count presente nella entry della tabella degli inode è > 1, decrementa il contatore e termina. Se il reference count = 1, il kernel libera l entry e rilascia l inode allocato in memoria durante la open (iput). Quando la close termina rilascia anche la entry della tabella dei descrittori ed il descrittore associato non ha più alcun significato, finché non sarà riassegnato (attenzione non tutti i sistemi annullano la entry). Quando un processo esegue exit, il kernel esegue close su tutti i descrittori di quel processo ancora attivi in modo che nessun file possa essere tenuto aperto dopo il completamento del processo

19 creat fd = creat (pathname, modo); Se il file non esiste, il kernel lo crea con il nome ed il modo specificati Se il file già esiste viene troncato rilasciando tutti i blocchi dati e ponendo la dimensione del file uguale a 0. Il kernel analizza il pathname tramite la procedura namei e quando raggiunge l ultima componente, salva il nome all interno della prima entry libera presente nell ultima directory incontrata nel pathname. Se non esiste alcun file con il nome desiderato, il kernel assegna un inode libero al nuovo file e crea una entry nella directory nella quale inserisce il nome del file ed il numero dell inode appena allocato. Se il file già esisteva, il kernel cercando il nome trova il suo inode, inizializza la dimensione a 0 e libera i suoi blocchi di dati in modo che il file appaia come uno appena creato

20 creat Se il processo che chiama creat ha i diritti di scrittura ed il file già esiste, l owner ed i diritti di accesso del file non cambiano. Inoltre il kernel non controlla neppure che la directory padre del file esistente abbia i permessi di scrittura in quanto il contenuto della directory non cambia

21 creat 13.21

22 creat 13.22

23 mknod mknod (pathname, tipo e permessi, dispositivo); pathname è il nome del file da creare, tipo e permessi rappresentano il tipo di file da creare ed i permessi associati dispositivo specifica il major e il minor number del dispositivo 13.23

24 chdir chdir ( pathname ); pathname è il percorso delle directory che dovrà diventare quella corrente. chdir cerca innanzitutto l Inode nella directory destinataria mediante namei e controlla che il file sia una directory e che il processo abbia i diritti per accedervi. Rilascia il blocco dell Inode e dopo aver decrementato il contatore di riferimenti della vecchia directory corrente, memorizza il nuovo Inode della directory corrente nella u-area. L Inode della directory corrente viene rilasciato dopo che il processo ha effettuato una nuova chdir oppure una exit

25 chroot chroot (pathname); Serve per cambiare la directory root del File System. Il kernel mantiene una variabile globale che punta all inode della radice del File System, la quale viene usata ogni qualvolta un pathname inizia con un /. Per mezzo di chroot tale variabile punta ad una nuova directory e che il processo e tutti i suoi discendenti vedono come root del File System

26 chown - chmod chown (pathname, proprietario, gruppo); chmod (pathname, nodo); Il cambiamento di proprietario o modo (permessi di accesso) di un file sono operazioni sull Inode e non sul file stesso Per cambiare il proprietario di un file, il processo deve essere il superuser o il proprietario del file. Tramite namei il pathname viene convertito nel relativo Inode, nel quale viene inserito il nuovo proprietario e gruppo o il nuovo insieme di diritti di accesso

27 stat - fstat stat (pathname, buffer); fstat (fd, buffer); pathname è il nome del file fd è il suo descrittore buffer è l indirizzo di una struttura dati adatta a contenere le informazioni di ritorno Consentono ai processi di leggere lo stato di un file, restituendo informazioni come il tipo del file, il proprietario, i permessi di accesso, la dimensione, il numero di link, il numero dell Inode ed le date di accesso, e modifica al file