Материал: 6262

16

Приложения, соответствующие стандарту POSIX, могут быть одно- и много- процессными, с возможностью динамической адаптации конфигурации к свойствам целевой платформы. Далее перечислим основные важные элементы стандартизации без подробного объяснения.

Стандартизованы средства порождения и завершения процессов, смены их программ, опроса и/или изменения разнообразных характеристик. Процессы можно приостанавливать и активизировать в заданное время.

Необходимая степень детерминизма выполнения приложений достигается благодаря средствам поддержки реального времени, к которым относятся управление дисциплиной выделения процессоров, сигналы реального времени, удержание страниц в оперативной памяти, таймеры высокого разрешения и другие.

Функции для работы с файлами удовлетворяют потребности приложений в чтении и записи долговременных данных, защите таких данных от несанкционированного доступа:

•Механизм блокировки фрагментов файлов позволяет обеспечить атомарность транзакций.

•Асинхронный ввод/вывод дает возможность совмещать операции обмена, оптимизируя тем самым приложения.

•С помощью множества служебных программ можно относительно легко организовать сложную обработку данных.

•Тщательно проработаны вопросы доступа к внешним устройствам, которые подсоедины по последовательным линиям, особенно к терминалам.

Стандартизованный командный язык shell обеспечивает адекватное средство для написания небольших мобильных процедур и их быстрой интерактивной отладки.

Выделены механизмы конвейеров, позволяющие объединять команды в цепочки с фильтрацией промежуточных результатов.

Служебные программы образуют развитую среду выполнения для shell-процедур. Фоновый режим выполнения программ позволяет организовать одновременное выполнение нескольких программ и взаимодействие с ними.

Стандарт POSIX стандартизует интерфейс командной строки. Вероятно, в будущих версиях стандарта будет регламентирован графический интерфейс.

Для многопользовательских систем, POSIX регламентирует различные средства

непосредственного и почтового обмена информацией.

Стандарт POSIX - обязательный элемент современной дисциплины разработки прикладных систем.

17

1.2 Системные операции для работы с файловой системой

Рассмотрев основные понятия и требования стандарта POSIX, можно перейти к непосредственному обсуждению системных вызовов ОС, по управлению файлами и файловыми системами.

Замечание

Изучение данного вопроса предполагает, что студент усвоил и повторил учебный материал темы 4 «Управление файловыми системами ОС» [4].

Теперь перейдем к изучению основных системных вызовов, разделенных на две группы, список которых приведен на рисунке 1.5:

•управление файлами;

•управление каталогами и файловыми системами.

Изучение назначения и возможностей этих функций является предметом изучения данной темы.

Рисунок 1.5 — Системные функции подсистемы ввода-вывода

Замечание

Отметим, что наряду с низкоуровневыми системными вызовами, приведенными на рисунке 1.5, для работы с файлами и файловыми системами используются более высокоуровневые функции, которые обеспечивают буферизованный ввод-вывод и подробно изложены в любом учебнике по языку С. Считается, что студент студент уже имеет опыт работы с ними и, при необходимости, использует учебник [5] как справочное пособие.

18

В данном подразделе будут изучены только первые шесть функций, которые касаются непосредственно управления файлами.

Замечание

При изучении системных функций следует помнить, что все приводимые примеры и ограничения привязаны к архитектуре ОС УПК АСУ.

Все системные функции ввода-вывода используют целочисленное значение дескриптора файла. Это значение формируется в ядре ОС и индивидуально привязывается к конкретному процессу.

Нумерация значений дескрипторов для каждого процесса начинается с нуля и определяется в момент открытия файлов, из условия минимального значения доступного (незанятого) дескриптора.

Когда файл закрывается, то соответсвующий ему номер дескриптора освобождается и используется для открытия других файлов.

Все остальные системные функции, кроме функции stat(...), используют уже открытый дескриптор файла.

Замечание

Указанные правила работы с дескриторами файлов одинаковы для всех ОС и широко используются в различных алгоритмах, в частности, при дублировании дескрипторов для различных целей. Поэтому студент постоянно должен помнить об этих правилах.

1.2.1 Системные вызовы open() и close()

Системный вызов open(...) открывает некоторый файл и, в случае успешного завершения, возвращает целочисленный номер дескриптора.

Общий формат вызова имеет вид:

#include <sys/types.h>

#include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>

int open(const char *pathname, int flags);

int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

Допускается использование следующих аргументов:

pathname — строковый указатель на имя файла, заданного в соответсвии с требованиями конкретной ОС;

flags — целочисленное значение, определяющее режимы открытия файла, которые обычно задаются конкатенацией битовых масок:

•O_APPEND — добавление информации в конец файла;

•O_CREAT — создание файла, если он отсутсвует;

•O_RDONLY — только для чтения из файла;

•O_WRONLY — только для записи в файл;

19

•O_RDWR — для чтения и записи в файл;

•O_TMPFILE — после закрытия файл будет удален, а также многие другие.

mode — целочисленное значение, определяющее режимы доступа к файлу, как это было описано в теме 4, например, восьмеричное значение 0666 разрешает доступ на чтение и запись всем пользователям.

Вслучае ошибочного завершения, функция open(...) возвращает отрицательное значение -1, а переменная errno содержит код ошибки, котрый следует анализировать отдельно.

Замечание

Функция open(...) содержит множество режимов открытия файлов, которые могут быть несовместимы друг с другом, а также множество вариантов сообщений об ошибках, поэтому для полного ее изучения следует пользоваться действующим руководством ОС, например, используя команду: man 2 open

Системный вызов close(...) закрывает открытый файл и освобождает номер дескриптора для последующего использования. Формат этого системного вызова имеет вид:

#include <unistd.h> int close(int fd);

Вслучае успешного завершения вызова, возвращается целочисленное значение 0.

Вслучае ошибки — целочисленное значение -1, а переменная errno содержит код ошибки:

•EBADF — аргумент функции не является правильным дескриптором файла;

•EINTR — закрытие файла было прервано сигналом;

•EIO — общая ошибка ввода-вывода.

Замечание

Несмотря на кажущуюся простоту, системный вызов close(...) выполняет очень важ-ные функции:

•он универсален, поскольку применим ко всем видам файлов;

•корректно завершает работу с файлом, записывая при необходимости все данные на устройство ввода-вывода;

•неявно вызывается ядром ОС, когда процесс завершает свою работу.