• Curs 02 - Sistemul de fișiere (vizualizare Prezi)
• Curs 02 - Sistemul de fișiere (PDF)

• Suport curs
  • Operating System Concepts Essentials
    • Capitolul 9 - File-System Interface
    • Capitolul 10, Secțiunea 10.1 - File-System Structure
  • Modern Operating Systems
    • Capitolul 6 - File System Implementation (secțiunile 1 și 2)
  • Linux System Programming
    • Capitolul 2 (programatic)
  • Windows System Programming
    • Capitolul 2 (programatic)

Pentru parcurgerea demo-urilor, folosim arhiva aferentă. Demo-urile rulează pe Linux. Descărcăm arhiva folosind comanda

user@host:~$ wget http://elf.cs.pub.ro/so/res/cursuri/curs-02-demo.zip

și apoi decomprimăm arhiva

user@host:~$ unzip curs-02-demo.zip

și accesăm directorul rezultat în urma decomprimării

user@host:~$ cd curs-02-demo/

Acum putem parcurge secțiunile cu demo-uri de mai jos.

Pentru a afișa tabela de descriptor de fișier a procesului shell current (PID-ul său este reținut în construcția $$), folosim comanda

user@host:~$ lsof -a -d 0-1023 -p $$

Ce referă descriptorii 0, 1, 2?

De ce (pe unele sisteme) descriptorul 0 este marcat 0r (adică read-only)?

Vrem să investigăm descriptorii de fișiere pentru procesele daemon din sistem. Pentru început vrem să aflăm procesele daemon din sistem; procesele daemon au ca proces părinte procesul init (procesul cu PID-ul 1) și vom folosi comanda de mai jos pentru a le afla:

user@host:~$ ps --ppid 1

Pentru unul dintre procesele daemon descoperite prin rularea comenzii anterioare , afișam tabela de descriptori (e nevoie de drept de root) folosind comanda lsof:

root@host:~# sudo lsof -a -d 0-1023 -p $PID

Mai sus, construcția $PID referă PID-ul procesului daemon inspectat.

Ce referă descriptorii 0, 1, 2? De ce?

Ce alți descriptori sunt folosiți? Ce referă acești descriptori?

Vrem să vedem cum se modifică descriptorii de fișier în cazul redicterării. Pentru a putea vedea acest lucru vom rula o comandă de durată (sleep) și vom redirecta intrarea și ieșirea standard:

user@host:~$ sleep 100 < /etc/passwd > f.txt

Pentru a investiga procesul sleep proaspăt porni, trebuie să știm PID-ul său. Deschidem o altă consolă și aflăm PID-ul procesului sleep creat folosind comanda:

user@host:~$ pidof sleep

Vom folosi onstrucția $PID referă PID-ul procesului sleep pe care-l investigăm. Ca și până acum, afișam tabela de descriptori de fișier a procesului folosind comanda:

user@host:~$ lsof -a -o -d 0-1023 -p $PID

Ce referă acum descriptorul 0, respectiv 1?

Vrem să urmărim modificarea cursorului de fișier (numit și file pointer sau file offset). Pentru aceasta vom folosi un program C în care, la cererea utilizatorului folosim apeluri care alterează cursorul de fișier: write și lseek,

Pentru început intrăm în directorul c-file-ops/ din directorul cu demo-uri și urmărim fișierul c-file-ops.c. Observăm că în program se deschide fișierul f.txt și apoi se scrie (folosind write) și se parcurge fișierul (folosind lseek). Fiecare operație este precedată de apăsarea tastei ENTER din parte utilizatorului. Compilăm programul folosind comanda

user@host:~$ make

și obținem executabilul c-file-ops. Rulăm executabilul c-file-ops:

user@host:~$ ./c-file-ops

Pentru a urmări evoluția tabelei de descriptori și a cursorului de fișier, vom folosi comanda lsof. Într-o altă consolă rulăm comanda

user@host:~$ lsof -a -o -d 0-1023 -p $(pidof c-file-ops)

Pentru început sunt afișați doar descriptorii standard.

Pentru a urmări evoluția tabelei de descriptori de fișier și a cursorului de fișier, vom folosi ENTER în consola în care am rulat executabilul c-file-ops. Vom urmări evoluția programului în consola în care am rulat lsof.

Inițial cursorul de fișier are valoarea 0 întrucât a fost proaspăt deschis și trunchiat. La apăsarea tastei ENTER în prima consolă, care indică programul să facă o nouă acțiune, observăm modificarea cursorului de fișier în a doua consolă.

Parcurgem întreg programul pentru a urmări evoluția completă a cursorului de fișier.

La finalul rulării programului urmărim dimensiunea fișierului f.txt:

user@host:~$ stat -c "%s" f.txt
256

Observăm că fișierul are dimensiunea de 256 octeți, atât cât a primit ca argument apelul ftruncate.

Ce efect are apelul ftruncate asupra cursorului de fișier?

1. Intrați în directorul py-file-ops/ din arhiva cu demo-uri a cursului.
   • Parcurgeți fișierul py-file-ops.py.
   • Rulați programul folosind comanda:

     python py-file-ops.py

   • Într-o altă consolă, pentru a urmări evoluția tabelei de descriptori și a cursorului de fișier, rulați comenzile:

     ps -ef | grep py-file-ops
     lsof -a -o -d 0-1023 -p $PID

     • $PID este process ID-ul obținut la prima comandă.
   • Folosiți ENTER în consola în care ați rulat programul py-file-ops și urmăriți evoluția programului în consola în care ați rulat lsof.
     • Coloana OFFSET indică file pointer-ul (cursorul de fișier, file offset).
   • De ce nu există tot timpul o corespondență între operațiile Python și modificarea file pointer-ului?
   • Ce se întâmplă dacă nu se apelează f.flush() (după ciclul de scriere cu f.write())?

1. Intrați în directorul buffered-system-io/ din arhiva cu demo-uri a cursului.
   • Parcurgeți fișierele buffered.c și system.c.
   • Compilați cele două programe folosind comanda:

     make

   • Într-o consolă rulați programul buffered:

     ./buffered

     • Rapid, într-o altă consolă, urmăriți apelurile de bibliotecă realizate de program, folosind comanda:

       ltrace -e putchar,fputc -p $(pidof buffered)

     • După încheiere, rulați din nou programul și, într-o altă consolă, urmăriți apelurile de sistem realizate de program, folosind comanda:

       strace -e write -p $(pidof buffered)

     • Ce observați? Care este numărul de apeluri de bibliotecă și de apeluri de sistem realizate?
   • Într-o consolă rulați programul system:

     ./system

     • Rapid, într-o altă consolă, urmăriți apelurile de bibliotecă realizate de program, folosind comanda:

       ltrace -e write -p $(pidof system)

     • După încheiere, rulați din nou programul și, într-o altă consolă, urmăriți apelurile de sistem realizate de program, folosind comanda:

       strace -e write -p $(pidof system)

     • Ce observați? Care este numărul de apeluri de bibliotecă și de apeluri de sistem realizate?

1. Intrați în directorul open-dup/ din arhiva cu demo-uri a cursului.
   • Parcurgeți fișierele open.c și dup.c.
   • Compilați programele folosind comanda

     make

     • Veți obține executabilele open și dup.
   • Rulați executabilul open:

     ./open

   • Într-o altă consolă, pentru a urmări evoluția tabelei de descriptori și a cursorului de fișier, rulați comanda:

     watch -d lsof -a -o -d 0-1023 -p $(pidof open)

   • Folosiți ENTER în consola în care ați rulat executabilul open și urmăriți evoluția programului în consola în care ați rulat lsof.
     • Coloana OFFSET indică file pointer-ul (cursorul de fișier, file offset).
   • Urmați aceeași pași pentru executabilul dup.
   • Ce diferențe apar?

Finding open files with lsof