Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

Попытайтесь, к примеру, отобразить содержимое файла /dev/randomс помощью команды od. [20] Мы могли бы использовать программу hexdump вместо команды od , так как они делают, по сути, одно и то же. Но когда входной поток исчерпывается, программа hexdump завершается, а команда od переходит в режим ожидания. Опция -t x1 сообщат команде od о том, что содержимое файла должно отображаться в шестнадцатеричном формате. В каждой строке выходных данных содержится 16 случайных байтов.

% od -t x1 /dev/random

0000000 2с 9с 7а db 2е 79 3d 65 36 c2 e3 1b 52 75 1е 1а

0000020 d3 6d 1e a7 91 05 2d 4d c3 a6 de 54 29 f4 46 04

0000040 b3 b0 8d 94 21 57 f3 90 61 dd 26 ac 94 c3 b9 3a

0000060 05 a3 02 cb 22 0a be c9 45 dd a6 59 40 22 53 d4

Число строк в выводе команды будет разным (их может оказаться очень мало). Главное то, что, в конце концов, вывод прекратится, поскольку операционная систем исчерпает запас случайных чисел. Попробуйте теперь переместить мышь или нажать что-нибудь на клавиатуре, и вы увидите, что появляются новые случайные числа.

В противоположность этому операция чтения из устройства /dev/urandomникогда не блокируется. Если в системе кончаются случайные числа, Linux использует криптографический алгоритм, чтобы сгенерировать псевдослучайные числа из последней цепочки случайных байтов.

Следующая команда будет выполняться до тех пор. пока пользователь не нажмет :

% od -t x1 /dev/urandom

0000000 62 71 d6 3e af dd de 62 c0 42 78 bd 29 9c 69 49

0000020 26 3b 95 be b9 6c 15 16 38 fd 7e 34 f0 ba ее c3

0000040 95 31 e5 2c 8d 8a dd f4 c4 3b 9b 44 2f 20 d1 54

...

Поучить доступ в программе к генератору случайных чисел несложно. В листинге 6.1 показана функция, которая генерирует случайное число, читая байты из файла /dev/random. Помните, что операция чтения из этого файла окажется заблокированной в случае нехватки случайных чисел. Если важна скорость работы функции и можно смириться с тем, что некоторые числа окажутся псевдослучайными, воспользуйтесь файлом /dev/urandom.

#include

#include

#include

#include

#include

/* Функция возвращает случайное число в диапазоне от MIN до МАХ

включительно. Случайная последовательность байтов читается из

файла /dev/random. */

int random_number(int min, int max) {

/* Дескриптор файла /dev/random сохраняется в статической

переменной, чтобы не приходилось повторно открывать файл

при каждом следующем вызове функции. */

static int dev_random_fd = -1;

char* next_random_byte;

int bytes_to_read;

unsigned random_value;

/* Убеждаемся, что аргумент MAX больше, чем MIN. */

assert(max > min);

/* Если функция вызывается впервые, открываем файл /dev/random

и сохраняем его дескриптор. */

if (dev_random_fd == -1) {

dev_random_fd = open("/dev/random", O_RDONLY);

assert(dev_random_fd != -1);

}

/* Читаем столько байтов, сколько необходимо для заполнения

целочисленной переменной. */

next_random_byte = (char*)&random_value;

bytes_to_read = sizeof(random_value);

/* Цикл выполняется до тех пор, пока не будет прочитано

требуемое количество байтов. Поскольку файл /dev/random

заполняется в результате пользовательских действий,

при длительном отсутствии активности операция чтения

может быть заблокирована или возвращать

лишь один байт за раз. */

do {

int bytes_read;

bytes_read =

read(dev_random_fd, next_random_byte, bytes_to_read);

bytes_to_read -= bytes_read;

next_random_byte += bytes_read;

} while (bytes_to_read > 0);

/* Вычисляем случайное число в правильном диапазоне. */

return min + (random_value % (max - min + 1));

}

Устройство обратной связи позволяет сымитировать блочное устройство с помощью обычного дискового файла. Представьте жесткий диск, в котором данные находятся не в дорожках и секторах, а в файле с именем disk-image(естественно, сам этот файл должен размещаться на реальном диске, размер которого больше имитируемого).

Устройства обратной связи называются /dev/loop0, /dev/loop1и т.д. Каждому из них соответствует одно виртуальное блочное устройство. Создавать такие устройства может только суперпользователь.

Устройство обратной связи используется так же, как и любое другое блочное устройство. В частности, на нем можно создать файловую систему и смонтировать ее подобно файловой системе обычного диска или раздела. Такая файловая система, целиком размещаемая в дисковом файле, называется виртуальной файловой системой (ВФС).

Ниже описана последовательность действий, которые необходимо выполнить, чтобы создать виртуальную файловую систему и смонтировать ее на устройстве обратной связи.

1. Создайте пустой файл, который будет содержать образ ВФС. Размер файла должен соответствовать видимому размеру виртуальной файловой системы после ее монтирования.

Проще всего создать файл фиксированного размера с помощью команды dd. Эта команда копирует блоки (по умолчанию каждый из них имеет размер 512 байтов) из одного файла в другой. Лучший источник байтов для копирования — устройство /dev/zero.

Файл disk-imageразмером 10 Мбайт создается следующим образом:

% dd if=/dev/zero of=/trap/disk-image count=20480

20480+0 records in

20480+0 records out

% ls -l /tmp/disk-image

-rw-rw---- 1 root root 10485760 Mar 8 01:56 /trap/disk-image

2. Только что созданный файл заполнен нулевыми байтами. Теперь следует сформировать в нем файловую систему. При этом будут созданы управляющие структуры, предназначенные для организации и хранения файлов, и корневой каталог.

Файловая система может иметь любой тип. Команда mke2fsсоздает файловую систему типа ext2(чаще всего используется в жестких дисках Linux-систем). Поскольку команда обычно работает с блочными устройствами, она потребует подтверждение:

% mke2fs -q /tmp/disk-image

mke2fs 1.18, 11-Nov-1999 for EXT2 FS 0.5b, 95/08/09

disk-image is not a block special device.

Proceed anyway? (y,n) y

Опция -qподавляет вывод статистики файловой системы.

Теперь файл disk-imageсодержит новую файловую систему, как если бы это был жесткий диск емкостью 10 Мбайт.

3. Смонтируйте файловую систему с использованием устройства обратной связи. Для этого введите команду mount, указав файл образа диска в качестве устройства монтирования. Необходимо также задать опцию -о loop= устройство_обратной_связи . Ниже показаны команды, которые это делают. Помните, что только суперпользователь может работать с устройством обратной связи. Первая команда создает каталог /tmp/virtual-fs, который станет точкой монтирования ВФС.