PDF de programación - Bloque I: Principios de sistemas operativos

UNIVERSIDAD
DE CANTABRIA

Bloque I: Principios de sistemas
operativos
Tema 1. Principios básicos de los sistemas operativos
Tema 2. Concurrencia
Tema 3. Ficheros
Tema 4. Sincronización y programación dirigida por eventos
Tema 5. Planificación y despacho
Tema 6. Sistemas de tiempo real y sistemas empotrados
Tema 7. Gestión de memoria
Tema 8. Gestión de dispositivos de entrada-salida

GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL
FACULTAD DE CIENCIAS
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© Michael González, J. Javier Gutiérrez

21/feb/11

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Notas:

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Tema 3. Ficheros

• Conceptos básicos.
• Gestión de ficheros.
• Lectura y escritura.
• Entrada/salida asíncrona.
• Entrada/salida sincronizada.
• Acceso al estado y características de ficheros.
• Funciones de gestión de directorios.
• Tuberías y ficheros especiales FIFO.

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1. Conceptos básicos
El sistema de ficheros es una colección de ficheros junto a ciertos
atributos que los caracterizan
Proporciona un espacio de nombres, y contiene:

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ficheros normales: residen en memoria secundaria

-
- directorios
- dispositivos orientados al carácter
- dispositivos orientados a bloque
-

tuberías o ficheros especiales FIFO

Se puede hacer I/O sobre todos ellos, excepto los directorios
Si el sistema de ficheros no existe, el espacio de nombres (sin
directorios) y los dispositivos se mantienen

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Conceptos básicos (cont.)
Descriptor de fichero (fd)
• es un entero positivo que identifica un fichero que ha sido

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abierto para I/O

• los descriptores 0, 1, y 2 suelen ser respectivamente la entrada

estándar, la salida estándar, y la salida de error

Descripción de fichero
• es una estructura de datos perteneciente al núcleo del SO y que

existe asociada a un fichero abierto

• contiene los punteros de lectura/escritura, etc.
• diferentes procesos pueden compartir una misma descripción

de fichero

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Compartiendo descripciones de fichero

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Proceso Padre

fd 0
fd 1
...
fd i

Proceso Hijo

fd 0
fd 1
...
fd i

Otro Proceso

fd 0
fd 1
...
fd i

Descripciones
de ficheros

posición actual

puntero a i-nodo

posición actual

puntero a i-nodo

...

...

Tabla de
i-nodos

Información
del i-nodo

Información
del i-nodo

...

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2. Gestión de ficheros
Abrir un fichero:

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#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open (const char *path, int oflag
[, mode_t mode]);

• abre un fichero para leer o escribir
• el path puede ser absoluto o relativo al directorio de trabajo
• crea una nueva descripción de fichero y retorna un descriptor de
fichero asociado a ella (o -1 si hay error)

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Gestión de ficheros (cont.)
Las opciones definidas para oflag permiten:
• abrir para leer, escribir, o ambos

- O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR
- O_APPEND

• añadir al final del fichero

• crear el fichero si no existe: requiere parámetro mode, que

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• truncar (a tamaño 0) el fichero si existe

indica los permisos de acceso
- O_CREAT
- O_TRUNC
- O_NONBLOCK

• I/O bloqueante o no bloqueante, etc.

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Gestión de ficheros (cont.)
El parámetro mode se pone sólo si se crea el fichero, e indica los
permisos de lectura (R), escritura (W), y ejecución (X)
• Del propietario (USRer)
- S_IRUSR, S_IWUSR, S_IXUSR
• Del grupo de usuarios (GRouP)
- S_IRGRP, S_IWGRP, S_IXGRP
• Del resto de los usuarios (OTHers)

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- S_IROTH, S_IWOTH, S_IXOTH

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Gestión de ficheros (cont.)
Crear un fichero:

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#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int creat (const char *path, mode_t mode);

• es equivalente a un open indicando sólo escritura, creación del

fichero, y borrar la información del fichero, si existe

• esta operación sólo se puede hacer si hay sistema de ficheros

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Gestión de ficheros (cont.)
Cerrar un fichero:

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

• destruye el descriptor de fichero
• destruye la descripción del fichero si nadie lo tiene abierto
Borrar un fichero

#include <unistd.h>
int unlink (const char *path)

• si el fichero está en uso, se borra cuando el último proceso que

lo tiene abierto lo cierra

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Gestión de ficheros (cont.)
Cambiar de nombre a un fichero

#include <stdio.h>
int rename (const char *old, const char *new)

• se puede mover el fichero a otro directorio
• se puede cambiar el nombre de un directorio
Modificar el tamaño de un fichero (truncar o expandir)

#include <unistd.h>
int ftruncate (int fildes, off_t length)

• el nuevo tamaño, en bytes, es length

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Ejemplo

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// Crear un fichero con permisos de lectura y escritura para
// el propietario. Poner el tamaño a 1000 bytes y cerrarlo

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

int main() {

int fd;
off_t longitud=1000;

fd=creat("pepito",S_IRUSR|S_IWUSR);

if (fd==-1) {
perror("Error al crear el fichero");
exit(1);
}

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Ejemplo (cont.)

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if (ftruncate(fd,longitud)==-1) {
perror("Error al cambiar el tamaño");
exit(1);
}

if (close(fd)==-1) {
perror("Error al cerrar el fichero");
exit(1);
}
exit(0);
}

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Gestión de ficheros (cont.)
Posicionar el puntero de lectura/escritura

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• el nuevo puntero dependerá del valor de whence:

#include <unistd.h>
off_t lseek (int fildes, off_t offset, int whence)
- SEEK_SET: se pone igual a offset
- SEEK_CUR: se le añade offset
- SEEK_END: se pone igual al tamaño del fichero + offset

• devuelve el puntero resultante (número de bytes desde el

principio del fichero)

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Gestión de ficheros (cont.)
Crear un enlace directo (link) a un fichero

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#include <unistd.h>
int link (const char *existing, const char *new)
• es una forma de dar dos nombres a un mismo fichero
• se puede hacer simbólico (el sistema almacena el nombre del

fichero destino, no una referencia a él)
#include <unistd.h>
int symlink(const char *path1, const char *path2);

Duplicar un descriptor de fichero

#include <unistd.h>
int dup (int fildes)

• retorna un descriptor referido al mismo fichero que fildes

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3. Lectura y escritura
Leer:

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#include <unistd.h>
ssize_t read (int fildes, void *buf,
size_t nbyte);

• Intenta leer nbyte bytes de fichero especificado
almacenándolos en el buffer apuntado por buf
• retorna el número de bytes leidos (<=nbyte)
• la lectura puede ser bloqueante o no, según lo definido en el
open

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Lectura y escritura (cont.)
Escribir:

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#include <unistd.h>
ssize_t write (int fildes, const void *buf,

size_t nbyte);

• Intenta escribir nbyte bytes del buffer apuntado por buf en el
fichero especificado por fildes
• retorna el número de bytes escritos (<nbyte si no caben)
• la escritura puede ser bloqueante o no, según lo definido en el
open

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Ejemplo de lectura/escritura:
fichero “alumnos.h”

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#include <sys/types.h>

typedef struct {
char nombre[30];
char dni[10];
} alumno;

#define OK 0
#define ERROR_DE_LECTURA 1
#define ERROR_DE_ESCRITURA 2

void teclea_alumno(alumno *a);

void muestra_alumno(const alumno *a);

int escribe_alumno(const alumno *a, off_t pos, int fd);

int lee_alumno(alumno *a, off_t pos, int fd);

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Ejemplo de lectura/escritura:
fichero “alumnos.c”

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#include "alumnos.h"
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>

void teclea_alumno(alumno *a) {
char tonto [80];

printf("Nombre: ");
fgets(a->nombre,30,stdin);
printf("DNI: ");
scanf("%s",a->dni);
// quitar el salto de linea
fgets(tonto,80,stdin);
}

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Ejemplo de lectura/escritura:
fichero “alumnos.c” (cont.)

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void muestra_alumno(const alumno *a) {
printf("Nombre: %s\n",a->nombre);
printf("DNI: %s\n\n",a->dni);
}

int escribe_alumno(const alumno *a, off_t pos, int fd) {
ssize_t escri