введение_1 (1085732), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

type_prorapt( ): /* печать приглашения на экране */

read_command(command, parameters): /* читать входные данные с терминала */
if (fork( ) !- 0) { /*запускает дочерний процесс */

/* текст родительского процесса */

waitpid(-1, &status, 0): /* ждать окончания дочернего процесса */

} else {

/* текст дочернего процесса */

execve(command, parameters, 0); /* выполнение command */

} }

В самом общем случае у команды execve есть три параметра: имя файла, кото­рый будет выполняться, указатель на массив аргументов и указатель на массив переменных окружения. Эти параметры мы кратко обсудим в дальнейшем. Раз­личные библиотечные программы, включая execl, execv, execle и execve, разрешают пропускать параметры или определять их другими способами. В книге мы восполь­зуемся названием exec для того, чтобы представить системный вызов, вызываемый всеми этими процедурами.

Рассмотрим следующую команду:

ср file1 file2

которая используется для копирования файла file1 в файл file2. После создания оболочкой дочернего процесса последний находит и исполняет файл ср и переда­ет ему имена исходного и целевого файлов.

Основной модуль программы ср (как и большинство других головных программ на С) содержит определение:

main(argc, argv, envp)

в котором в параметр argc входит количество записей в командной строке, вклю­чая имя программы. Например, для строки вверху argc равен 3.

Второй параметр argv является указателем на массив указателей. Элемент г массива указывает на f-ю запись в командной строке. В нашем примере argv[0] дол­жен указывать на слово «ср», a argv[l] и argv[2] — на слова «filel» и «file2» соответ­ственно.

Третий параметр функции main, envp, является указателем на массив строковых переменных окружения вида имя=величина, которые используются для передачи программе такой информации, как тип терминала или имя домашнего каталога. В листинге 1.1 третий параметр равен нулю, поскольку ничего не передается дочер­нему процессу.

Если команда exec кажется сложной, не огорчайтесь, потому что это один из наиболее сложных системных вызовов в POSIX. Все остальные намного проще. В качестве еще одного примера рассмотрим exit, процессы должны использовать его при завершении работы. У него есть всего один параметр, статус выхода, изме­няющийся от 0 до 255. Он возвращается родительскому процессу через параметр statloc в системном вызове waitpid.

В UNIX под процессы отводится часть памяти, которая, в свою очередь, делится на три сегмента: текстовый (то есть код программы), сегмент данных (перемен­ные) и сегмент стека. Сегмент данных растет снизу вверх, а стек увеличивается сверху вниз, как показано на рис 1.18. Между ними существует часть неиспользо­ванного адресного пространства. Стек автоматически занимает такую часть этого участка памяти, какую необходимо, но расширение сегмента данных выполняется явным образом. Для этого используется специальный системный вызов brk, зада­ющий новый адрес для границы сегмента данных. Однако этот вызов не опреде­лен стандартами POSIX, так как программистам для динамического распределе­ния памяти рекомендуется использовать библиотечную процедуру malloc. Было решено, что низкоуровневую реализацию процедуры malloc не следует стандарти­зировать, потому что мало кто вызывает ее напрямую.

А

Cтэк

Промежуток

Данные

Текст

дрес FFFF

Рис. 1.18. Под процессы отводится три сегмента: текст, данные и стек

Системные вызовы для управления файлами

Многие системные вызовы имеют отношение к файловой системе. В этом разделе мы рассмотрим вызовы, работающие с отдельными файлами, а в следующем разделе обратимся к тем, которые оперируют каталогами или файловой системой в целом.

Чтобы прочитать или записать файл, его сначала нужно открыть при помощи вызова open. Для этого вызова указывается имя открываемого файла (задается или абсолютный путь файла, или ссылка на рабочий каталог) и код O_R.DONLY, O_WRONLY или O_RDWR, означающий, что файл открывается для чтения, запи­си или и того и другого. Для создания нового файла используется код O_CREAT. Возвращаемый дескриптор файла затем можно употребить при чтении или запи­си. Потом файл закрывается с помощью вызова close, который делает дескриптор файла доступным при следующем открытии (open).

Наиболее часто используемыми вызовами, без сомнения, являются read и write. Вызов read мы уже обсуждали, write имеет те же самые параметры. Несмотря на то, что большинство программ читает и записывает файлы с по­мощью последовательного доступа, некоторым прикладным программам необходима возможность доступа к любой, случайно выбранной части файла. Связанный с каждым файлом указатель содержит текущую позицию в файле. Когда чтение (запись) осуществляется последовательно, он обычно указывает на байт, который должен быть прочитан (записан) следующим. Вызов lseek может изменить значе­ние позиции указателя, так что следующий вызов read или write начнет операцию где-либо в другой части файла.

У вызова lseek есть три параметра: первый — это идентификатор файла, вто­рой — позиция в файле, а третий говорит, является ли второй параметр позицией в файле относительно начала файла (абсолютная позиция), относительно текущей позиции или относительно конца файла. Вызов lseek возвращает абсолютную по­зицию в файле после изменения указателя.

Для каждого файла UNIX хранит следующие данные: тип файла (обычный, специальный, каталог и т. д.), размер, время последнего изменения и другую ин­формацию. Программа может запросить эту информацию через системный вызов stat. Его первый параметр определяет требуемый файл, а второй указывает на структуру, куда нужно поместить информацию.

Системные вызовы для управления каталогами

В этом разделе мы рассмотрим некоторые системные вызовы, относящиеся ско­рее к каталогам и файловой системе в целом, нежели просто к определенному фай­лу, как в предыдущем разделе. Первые два вызова, mkdir и rmdir, соответственно создают и удаляют пустые каталоги. Следующий вызов — 1ink. Он разрешает од­ному файлу появляться под двумя или более именами, часто в разных каталогах. Этот вызов обычно используется, когда несколько программистов, работающих в одной команде, должны совместно использовать один общий файл. Тогда этот файл может появиться в каталоге у каждого из программистов, возможно, под дру­гим именем. Разделение (совместное использование) файла — это не то же самое, что копирование файла для каждого члена команды. При разделении файла изме­нения, производимые одним программистом, немедленно становятся видимыми для остальных — все происходит в одном файле. А при создании копии файла по­следующие изменения не влияют на другие копии этого файла.

Чтобы увидеть, как работает вызов link, рассмотрим ситуацию на рис. 1.19, а. Два пользователя, ast и jim, имеют свои собственные каталоги ast и jim с файлами. Если теперь пользователь ast запустит программу, содержащую системный вызов

link("/usr/jim/memo", "/usr/ast/note"):

то файл memo в каталоге Джима появится в каталоге Аста под названием note. Соответственно, /usr/jim/memo и /usr/ast/note теперь будут ссылаться на один и тот же файл. Хранятся ли каталоги пользователей в каталоге/usr, /user, /home или где-либо еще, определяется локальным системным администратором.

Возможно, станет понятнее, что делает системный вызов link, если разобраться в том, как он работает. Каждый файл в UNIX имеет уникальный номер — свой i-но-мер, который идентифицирует файл (identification — идентификация). I-номер — это индекс в таблице i-узлов (i-nodes), содержащей по одному на файл. Каждый i-узел включает в себя информацию о хозяине файла, о том, какие блоки на диске

он занимает и т. д. Каталог представляет собой просто файл, содержащий набор пар (i-номер, ASCII-имя). В первой версии UNIX под каждый элемент каталога было отведено 16 байт: два байта для i-номера и 14 байт для названия. Хотя теперь для поддержки длинных имен используется более сложная структура, концепту­ально каталог все еще остается набором пар (i-номер, ASCII-имя). На рис. 1.19 файл mail имеет i-номер, равный 16 и т. д. Вызов link просто создает новый эле­мент каталога, возможно, с новым именем, используя i-номер существующего файла. На рис. 1.19, б два элемента имеют одинаковый i-номер (70) и, таким об­разом, ссылаются на один и тот же файл. Если впоследствии один из них будет удален с помощью системного вызова unlink, другой элемент останется. Если будут удалены оба файла, UNIX убедится, что больше нет записей, соответствующих этому файлу (поле в таблице i-узлов хранит данные с номером элемента каталога, указывающие на файл), и удалит файл с диска.

B in dev lib mnt usr bin dev lib usr

а б

Рис. 1.19. Два каталога до присоединения/usr/jim/memo к каталогу ast (а); те же каталоги

после вызова link (б)

Как упоминалось выше, системный вызов mount позволяет объединять в одну две файловые системы. Обычная ситуация такова: на жестком диске находится корневая файловая система, содержащая двоичные (исполняемые) версии общих команд и наиболее часто использующиеся файлы. При этом пользователь может вставить в дисковод гибкий диск для чтения файлов.

При помощи системного вызова mount файловую систему с гибкого диска мож­но присоединить к корневой файловой системе, как показано на рис. 1.20. Типич­ный оператор на языке С, выполняющий монтирование, выглядит так:

mount("/dev/fdO". "/mnt". 0):

где первым параметром является имя специального блочного файла на диске 0, второй параметр — это место в дереве, куда будет вмонтирована файловая система, а третий параметр говорит о том, монтируется ли встроенная файловая система для чтения и записи или только для чтения.

/usr/ast /usr/jim /usr/ast /usr/jim

1 6 mail 31 bin 16 mail 31 bin

Характеристики

Список файлов книги