Les entrées-sorties

7.6 Les entrées-sorties

Structuration des fichiers Unix

Fichier Unix º séquence d'octets
( Fichiers spéciaux)
Pas de structuration des fichiers au niveau du noyau
Structuration possible des fichiers suivant les applications
Exemple : les fichiers textes Unix
- Leurs lignes se terminent par ``line_feed'' (LF)
- Le noyau Unix ne connaît pas cette convention
- Il pourrait manipuler des fins de lignes ``carriage_return'' et ``line_feed'' comme sous MS-DOS

Disques

Le ou les disques physiques
Partagés en disques logiques (systèmes de fichiers)
Montage des disques logiques
- Disque monté ® accessible
- Disques démonté ® inaccessible
Disques logiques
- Composés de blocs (i.e. 512 ou 1024 octets)
- Premier bloc (adresse 0) : bootstrapping
- Second bloc (adresse 1) : super bloc
  
  Taille du disque
  
  Espaces disponibles
  
  ..., liste d'index
- 3^e région : la i-liste, liste d'index
  
  Contient les i-noeuds (i-nodes)
- 4^e région : les fichiers proprement dits
  
  Contient les données
La racine d'un disque logique possède donc toujours le i-node 2 :

% df /usr
Filesystem   512-blocks        Used       Avail Capacity  Mounted on
/dev/rz3g        792124      664414       48496    93%    /usr
% ls -lid /usr
    2 drwxr-xr-x  21 root     system       512 Nov  8  1995 /usr/

Les i-nodes

Code les caractéristiques d'un fichier
64 octets :
- Numéro du propriétaire
- Numéro du groupe propriétaire
- Bits de protection (3 × 3 + set-uid + set-gid + sticky-bit)
- Numéros des blocs du contenu du fichier
- Taille du fichiers (en octets)
- Dates de création, dernière modification, et dernière accès
- Type du fichier (ordinaire, répertoire, fichier spécial...)

Accès aux données

Numéros des blocs du contenu du fichier

13 entrées (i.e. 13 adresses de blocs)
Les 10 premières entrées : adresses des 10 premiers blocs du fichier

5120 octets au maximum
La 11^e entrée : adresse d'un bloc

Ce bloc contient les adresses des 128 blocs suivants

70656 octets au maximum ((128 × 512) + 5120)
La 12^e entrée : idem la 11^e , avec une indirection supplémentaire

8.459.264 octets maximum ((128 × 128 × 512) + 70656)
La 13^e entrée : triple indirection

1.082.201.087 octets au maximum » 1 Go

Privilégie les accès aux fichiers de petite taille Allocation des blocs d'un fichier sur un volume

Structure d'un répertoire

Un répertoire

Est un fichier
Son contenu est un tableau
Ce tableau contient des couples
- Nom de l'entrée dans le répertoire (char *)
- Numéro d'i-node correspondant à cette entrée
Deux premières entrées :
- Le répertoire lui-même (.)
- Son père (..)

Appels système et bibliothèque standard

Appels système

Travail en zone système (cache des fichiers)
Assure la cohérence des manipulations

La bibliothèque standard

Travail dans un buffer Î espace de données utilisateur
Minimise le nombre d'appel au moniteur
Donc le nombre d'interruption du processus
Se charge des transferts entre le buffer et le noyau
À utiliser dans le cas général

Les appels système

Deux types de référence à un fichier
1. Noms des fichiers (char *)
2. Descripteur de fichiers (int)
Ouverture : lien entre un nom du système de fichier et un nom local dans le processus (un descripteur)
Lecture et écriture dans un fichier
Positionnement dans un fichier
Définition de synonymie de descripteurs
Connaissance/modification des caractéristiques d'un fichier
Fermeture d'un fichier

Les descripteurs

Nombre maximal de descripteurs par processus
( Héritage des descripteurs du processus père)
Trois descripteurs d'entrée-sortie standard
- Entrée standard : descripteur 0
- Sortie standard : descripteur 1
- Sortie d'erreur standard : descripteur 2
Ces 3 fichiers sont ouverts à la création du processus
Ne doivent pas être ouvert par l'utilisateur
Autres fichiers : open() retourne un descripteur

Création d'un fichier

int creat (char *nom, int mode) ;

Ouverture d'un fichier

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

Fermeture d'un fichier

int close (int idfi) ;

Contrôle des entrées-sorties

int fcntl (int idfi, int cmd, int arg) ;

Lecture dans un fichier

int read (int idfi, char *buffer, unsigned nbytes) ;

Exemple : afficher le contenu d'un fichier

int fil ;            /* descripteur du fichier */
char buffer [513] ;  /* buffer de lecture */
int l ;             

main (int argc, char *argv[])
{  
  /* ouverture du fichier */
  if ((fil = open (argv [1], 0)) < 0) {
    perror ("open") ; exit (fil) ; 
  }
  
  /* lecture et affichage */
  for (;;) {
    if (! (l = read (fil, buffer, 512))) break ; 
    buffer[l] = NULL ; 
    printf ("%s", buffer) ; 
  }
  
  /* fermeture du fichier */
  if (close (fil) { 
    perror ("close") ; exit (2) : 
  }
  
  exit (0) ; 
}

Écriture dans un fichier

int write (int idfi, char *buffer, unsigned nbytes) ;

Positionnement dans un fichier

int lseek (int idfi, long offset, int whence) ;

Établissement d'un lien avec un fichier

int link (char *nom1, char *nom2) ;

Destruction d'un lien ou d'un fichier

int unlink (char *nom) ;

Droit d'accès pour les créations

int umask (int compmode) ;

Changement des droits d'accès

int chmod (char *nom, int mode) ;

Contrôle des droits d'accès

int access (char *nom, int mode) ;

Changement de répertoire

int chdir (char *nomdir) ;

Duplication d'un descripteur

int dup (int idfi) ;

Structure d'un i-node

Différentes informations contenues dans un i-node
Définition d'une struct C contenant ces informations :

Fichier /usr/include/sys/stat.h

struct  stat {
  dev_t st_dev;        /* ID of device containing a directory*/
                       /*   entry for this file.  File serial*/
                       /*   no + device ID uniquely identify */
                       /*   the file within the system */
  ino_t st_ino;        /* File serial number */
  mode_t st_mode;      /* File mode */
  nlink_t st_nlink;    /* Number of links */
  uid_t st_uid;        /* User ID of the file's owner */
  gid_t st_gid;        /* Group ID of the file's group */
  off_t st_size;       /* File size in bytes */
  time_t st_atime;     /* Time of last access */
  time_t st_mtime;     /* Time of last data modification */
  time_t st_ctime;     /* Time of last file status change */
  uint_t st_blksize;   /* Size of block in file */
  int st_blocks;       /* blocks allocated for file */
};

Les dates : secondes depuis le 1^e janvier 1970
Les types employés dans struct stat dans /usr/include/sys/types.h

Utilisation dans un source C :

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

Noms symboliques et constantes dans /usr/include/sys/stat.h

Information sur un fichier ouvert

int fstat (int idfi, struct stat *buffer) ;

La bibliothèque

Notion de stream
Fonctions
- fopen (), fclose (), fread (), fwrite (), fseek ()...
- getc (), fgets (), putc (), fputs ()...
- fprintf (), fscanf ()...
Voir le cours de C