Дескриптори
Дескриптор файлу - це ціле число без знаку, за допомогою якого процес звертається до відкритого файлу.
FILE
Для кожного відкритого файлу в системі створюється структура fiIe, яка описує як відкритий файл, так і операції, які процес збирається проводити з файлом
Структура file містить такі поля, як:
− ознака режиму відкриття;
− покажчик на структуру vnode;
− поточний зсув у файлі;
− лічильник посилань на дану структуру;
− покажчик на структуру, що містить права процесу, що відкрив файл (ця структура знаходиться в дескрипторі процесу);
− покажчики на попередню і подальшу структури file, що зв'язують всі такі структури в подвійний список.
Для потокових файлів (наприклад, каналів і сокетів) поняття зсуву не підтримується, оскільки довільний доступ до цих файлів неможливий.
Обидва об'єкти відбиваються в спеціальних системних таблицях після відкриття файлу. Таблиця відкритих файлів створюється в оперативній пам'яті під час завантаження системи. Таблиця файлових дескрипторів створюється для кожного процесу. Зв'язок між таблицями:
Рисунок 1. – Системні структури керування файлами
Таблиця файлових дескрипторів
Дескриптори файлів виконують роль індексів таблиці дескрипторів, яка створюється ядром для кожного процесу. При відкритті файлу в цій таблиці шукається вільний осередок, в неї заноситься посилання на структуру file.
Кожен запис такої таблиці містить два поля: поле прапорів і покажчик на структуру файл. Найчастіше процес отримує дескриптори за допомогою операцій відкриття і створення файлів, а також шляхом спадкоємства від батьківського процесу.
Програма може використовувати дескриптори файлів з номерами 0..N. N визначене в include-файле <sys/param.h>.
[Щоб набути фактичного значення числа N, можна викликати функцію sysconf з аргументом _SC_OPEN_MAX, наприклад, так:
printf(“_SC_OPEN_MAX = %ld\n”, sysconf(_SC_OPEN_MAX));
У операційній системі Linux 2.4 ми отримаємо число 1024, в FREEBSD — 957, в Solaris — 256.]
Дескриптори є локальними для кожної програми. Тобто якщо дві програми відкрили один і той же файл - дескриптори цього файлу в кожній з них не обов'язково співпадуть (хоча і можуть). Назад: однакові дескриптори (номери) в різних програмах не обов'язково позначають один і той же файл. Декілька або один процесів можуть відкрити один і той же файл одночасно кілька разів. При цьому буде створено декілька структур, що "пов'язують" (по одній для кожного відкриття); кожна з них матиме СВІЙ покажчик читання/запису. Можлива і ситуація, коли декілька дескрипторів посилаються до однієї структури.
Таблиця відкритих файлів
Система має таблицю відкритих файлів. Об'єкти цієї таблиці є покажчиками на структуру file.
При закритті файлу зв'язна структура в ядрі знищується, осередок в таблиці вважається вільним, тобто зв'язок програми і файлу розривається.
При створенні процесу йому автоматично надаються три зумовлені потоки. Ці потоки оголошені в заголовному файлі "stdio.h".
FILE * stdin стандартний вхідний потік, який є нормальним джерелом введення для програми.
FILE * stdout потік стандартного виводу, який використовується для нормального виведення програми.
FILE * stderr стандартний потік помилки, який використовується для повідомлень про помилки і діагностики, виданою програмою.
Стандартним потокам відповідають стандартні дескриптори.
0 — вхідному потоку або STDIN_FILENO
1 — вихідному потоку або STDOUT_FILENO
2 — потоку помилок або STDERR_FILENO
У нормальному інтерактивному режимі роботи стандартний потік введення зв'язує процес з клавіатурою, а стандартні потоки виводу і виведення помилок – з поточним терміналом.
2. Отримання даних індексного дескриптору
Процедура читання даних з індексного вузла прямо з файлу пристрою є занадто низкоуровневой. На щастя, для одержання інформації з індексних вузлів, існують три стандартних системних виклики - stat, lstat і fstat і одна дуже відома команда - ls.
stat — повертає відомості про файл по його ім'ю
«include <sys/stat.h>
int stat(const char *path, struct stat *buf )
path - повне ім'я файлу
struct stat *buf - структура, що зберігає значення індексного дескриптора файлу
Повертає 0 у випадку успіху, -1 у випадку помилки (код помилки -у змінної errno)
lstat — повертає відомості про файл по його ім'ю без разыменования символічних посилань
«include <sys/stat.h>
int lstat(const char*path, struct stat *buf);
path - повне ім'я файлу
struct stat *buf - повертається информация
Повертає 0 у випадку успіху, -1 у випадку помилки (код помилки - у змінної errno) */
fstat — повертає відомості про файл по дескрипторі
#include <sys/stat.h>
int fstat(const int fd, struct stat *buf);
fd - дескриптор файлу
struct stat *buf - повертається информация
Повертає 0 у випадку успіху, -1 у випадку помилки (код помилки - у змінної errno)
Системний виклик stat приймає повне ім'я файлу й знаходить відповідний йому індексний вузол. Виклик fstat приймає дескриптор відкритого файлу й відшукує відповідний індексний вузол у таблиці активних вузлів ядра. Виклик lstat аналогічний виклику stat за одним виключенням - якщо як ім'я файлу було передане символічне посилання, то буде повернута інформація про саме посилання, а не про об'єкт, що вона представляє*. Всі три виклики повертають ті самі метаданные, через структуру типу stat, у першому аргументі.
Нижче приводиться визначення структури stat. Однак у деяких реалізаціях поля структури можуть бути переставлені місцями, можуть бути додані нові поля,
struct stat — структура для прийому відомостей з stat, fstat і lstat
struct stat {
dev_t st_dev; ідентифікатор пристрою
ino_t st_ino; номер індексного вузла
mode_t st_mode; режими доступу, тип
nlink_t st_nlink; кіл-у твердих посилань
uid_t st_uid; ідентифікатор користувача
gid_t st_gid; ідентифікатор групи
dev_t st_rdev; ідентифікатор пристрою (для спеціального
файлу)
off_t st_size; розмір у байтах
time_t st_atime; час останнього обігу
time_t st_mtime; час останньої зміни
time_t st_ctime; час останньої зміни
blksize_t st_blksize; оптимальний розмір блоку (для операцій
уведення-висновку)
blkcnt_t st_blocks; кіл-у блоків по 512 байт
}
Ідентифікатор пристрою (типу dev_t) - це число, унікальне для кожної змонтованої файлової системи, навіть для NFS-Томів. Таким чином, комбінації st_dev і st_ino однозначно ідентифікують будь-який індексний вузол у системі.- властиво пристрій. Як правило, молодший номер пристрою - це самий молодший байт.
Поле st.dev - це пристрій, на якому перебуває індексний вузол. Поле st_rdev використовується тільки для спеціальних файлів пристроїв і є пристроєм, що спеціальний файл представляє.
Поле st_size інтерпретується залежно від типу файлу й реалізації. Для звичайних файлів, каталогів і символічних посилань - це обсяг даних на диску (для символічних посилань - довжина шляхи). Для об'єктів у поділюваній пам'яті - обсяг займаної пам'яті. Для каналів - кількість даних у каналі.
Поле st_blksize призначене для зміни розміру блоку файлу. У більшості випадків, імовірно, має те ж призначення, що й аналогічне поле в суперблоці.
Якщо файл має «діри», отримані як результат установки поточної позиції у файлі за його межі й наступного запису яких-небудь даних, значення st_blocks * 512 може виявитися менше значення st_size.
Системний виклик fstat особливо затребуваний у ситуаціях, коли потрібно одержати відомості про елемент, що не має шляху у файловій системі, наприклад, про неіменований канал або сокете. Для цих об'єктів поля st_mode, st_ino, st_dev, st_uid, st_gid, st_atime, st_ctime і st_mtime містять актуальні значення, але що стосується інших полів - все залежить від реалізації. Проте, для іменованих і неіменованих каналів поле st_size, як правило, містить кількість непрочитаних байт у каналі.
Поле st_ctime Час останньої зміни індексного вузла (st_ctime) іноді називається як «час останньої зміни статусу».змінюється (установлюється рівним поточного астрономічного часу) при застосуванні до файлу викликів creat, chmod, chown, link, unlink, mknod, utime*, write (тому що змінюється довжина файлу); не обновляється при читанні даних з файлу. Це поле варто розглядати як час модифікації прав доступу до файлу;
st_mtime - write, creat, mknod, utime; Це поле варто розглядати як час модифікації вмісту файлу (даних);
st_atime - read, creat, mknod, utime; Це поле варто розглядати як час читання вмісту файлу (даних).