Нейл Мэтью - Основы программирования в Linux

Когда вы создаете файл с помощью системного вызова open или creat, параметр mode сравнивается с текущим значением переменной umask. Любой бит, установленный в параметре modeи одновременно в переменной umask, удаляется. В результате пользователи могут настроить свое окружение, например, потребовав не создавать никаких файлов с правом на запись для остальных, даже если программа, создающая файл, требует предоставить такое право. Это не мешает программе или пользователю впоследствии применить команду chmod(или системный вызов chmodв программе), чтобы добавить право на запись для остальных, но поможет защитить пользователей, избавив их от необходимости проверять и задавать права доступа для всех новых файлов.

Системный вызов closeприменяется для разрыва связи файлового дескриптора fildesс его файлом. Дескриптор файла после этого может использоваться повторно. Вызов возвращает 0 в случае успешного завершения и -1 при возникновении ошибки.

#include

int close (int fildes);

В некоторых случаях проверка возвращаемого значения вызова closeбывает очень важна. Некоторые файловые системы, особенно с сетевой структурой, могут не сообщать об ошибке записи в файл до тех пор, пока файл не будет закрыт, потому что при выполнении записи могло отсутствовать подтверждение действительной записи данных.

Системный вызов ioctlнапоминает набор всякой всячины. Он предоставляет интерфейс для управления поведением устройств и их дескрипторов и настройки базовых сервисов. У терминалов, дескрипторов файлов, сокетов и даже ленточных накопителей могут быть определенные для них вызовы ioctlи вам необходимо обращаться за подробной информацией к страницам справочного руководства, относящимся к конкретным устройствам. В стандарте POSIX определены только вызовы ioctlдля потоков, которые не обсуждаются в этой книге. Далее приведена синтаксическая запись вызова.

#include

int ioctl(int fildes, int cmd, ...)

Вызов ioctlвыполняет операцию, указанную в аргументе cmd, над объектом, заданным в дескрипторе fildes. У вызова может быть необязательный третий аргумент, зависящий от функций, поддерживаемых конкретным устройством.

Например, следующий вызов ioctlв ОС Linux включает световые индикаторы клавиатуры (LEDs).

ioctl(tty_fd, KDSETLED, LED_NUM|LED_CAP|LED_SCR);

Выполните упражнения 3.1 и 3.2.

Теперь вы знаете достаточно о системных вызовах open, readи write, чтобы написать простенькую программу copy_system.c для посимвольного копирования одного файла в другой.

В данной главе мы проделаем это несколькими способами для того, чтобы сравнить эффективность разных методов. Для краткости предположим, что входной файл существует, а выходной — нет, и что все операции чтения и записи завершаются успешно. Конечно, в реальных программах вам придется убедиться в том, что эти предположения верны!

1. Сначала вам нужно создать тестовый входной файл размером, скажем, 1 Мбайт и именем file.in.

2. Далее откомпилируйте программу copy_system.c.

#include

#include

#include

#include

int main() {

char c;

int in, out;

in = open("file.in", O_RDONLY);

put = open("file.out", O_WRONLY|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR);

while(read(in, &c, 1) == 1) write(out, &c, 1);

exit(0);

}

Имейте в виду, что строка #include должна быть первой, поскольку она определяет флаги, касающиеся соответствия стандарту POSIX и способные повлиять на другие включенные в #includeфайлы.

3. Выполнение программы даст результат, похожий на следующий:

$ TIMEPORMAT="" time ./copy_system

4.67user 146.90system 2:32.57elapsed 99%CPU

...

$ ls -ls file.in file.out

1029 -rw-r--r-- 1 neil users 1048576 Sep 17 10:46 file.in

1029 -rw------- 1 neil users 1048576 Sep 17 10:51 file.out

Как это работает

Вы используете команду timeдля определения времени выполнения программы. В ОС Linux переменная TIMEFORMATприменяется для переопределения принятого по умолчанию в стандарте POSIX формата вывода времени, в который не включено время использования ЦПУ. Как видите, что в этой очень старой системе входной файл file.in размером 1 Мбайт был успешно скопирован в файл file.out, созданный с правами на чтение/запись только для владельца. Копирование заняло две с половиной минуты и затратило фактически все доступное время ЦПУ. Программа так медлительна потому, что вынуждена была выполнить более двух миллионов системных вызовов.

В последние годы ОС Linux продемонстрировала огромные успехи в повышении производительности системных вызовов и файловой системы. Для сравнения аналогичный тест с применением ядра 2.6 занял чуть менее 14 секунд:

$ TIMEFORMAT="" time ./copy_system

2.08user 10.59system 0:13.74elapsed 92%CPU

...

Вы можете добиться лучших результатов, копируя блоки большего размера. Взгляните на модифицированную программу copy_block.c, которая копирует файл блоками в 1 Кбайт и снова использует системные вызовы.

#include

#include

#include

#include

int main() {

char block[1024];

int in, out;

int nread;

in = open("file.in", O_RDONLY);

out = open("file.out", O_WRONLY|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR);

while((nread = read(in, block, sizeof(block))) > 0)

write(out, block, nread);

exit(0);

}

Теперь испытайте программу, но сначала удалите старый выходной файл.

$ rm file.out

$ TIMEFORMAT="" time ./copy_block

0.00user 0.02system 0:00.04elapsed 78%CPU

...

Как это работает

Теперь программа выполняется только сотые доли секунды, поскольку ей требуется около 2000 системных вызовов. Конечно, это время очень зависит от системы, но оно показывает, что системные вызовы сопряжены с поддающимися измерению издержками, поэтому их применение стоит оптимизировать.

Существует ряд других системных вызовов, оперирующих низкоуровневыми дескрипторами файлов. Они позволяют программе контролировать использование файла, возвращая информацию о его состоянии,

Системный вызов lseekзадает указатель текущей позиции чтения/записи дескриптора файла, т.е. вы можете применять его для установки в файле места, с которого будет происходить следующее считывание или на которое будет производиться следующая запись. Вы можете задать указатель на абсолютную позицию файла или позицию, относительно текущего положения указателя или конца файла.