Разработка приложений в среде Linux. Второе издание - Майкл Джонсон

В качестве примера, команда touch создает новые файлы с правами 0666 (общие права на чтение и запись). Так как пользователю подобное редко подходит, он может заставить команду touch отключать общие и групповые права записи для файла с помощью команды umask 022, как показано ниже.

$ umask 022

$ touch foo

$ ls -l foo

-rw-r--r-- 1 ewt ewt 0 Feb 24 21:24 foo

Если он предпочитает давать права на запись группе, то может вместо этого назначит umask 002.

$ umask 002

$ touch foo

$ ls -l foo

-rw-rw-r-- 1 ewt ewt 0 Feb 24 21:24 foo

Если же он хочет, чтобы его файлы были доступны только ему, это обеспечит umask 077.

$ umask 077

$ touch foo

$ ls -l foo

-rw------- 1 ewt ewt 0 Feb 24 21:24 foo

umask процесса влияет на системные вызовы open(), creat(), mknod() и mkdir().

11.2. Основные файловые операции

Поскольку значительная часть системных вызовов Linux манипулирует файлами, начнем с демонстрации наиболее широко используемых функций. Более специализированные функции обсудим далее в настоящей главе. Функции, применяемые для чтения каталогов, представлены в главе 14, чтобы сделать настоящую главу более краткой.

11.2.1. Файловые дескрипторы

Когда процесс получает доступ к файлу (что обычно называют открытием файла), то ядро возвращает ему файловый дескриптор, который затем используется процессом для всех операций с файлом. Файловые дескрипторы — это маленькие положительные целые числа, которые служат индексами массива открытых файлов, создаваемого ядром для каждого процесса.

Первые три файловых дескриптора для процессов (0, 1 и 2) имеют стандартное назначение. Первый, 0, известен как стандартный ввод (stdin) и является местом, откуда программы должны получать свой интерактивный ввод. Файловый дескриптор 1 называется стандартным выводом (stdout), и большая часть вывода программ должна быть направлена в него. Сообщения об ошибках должны направляться в стандартный поток ошибок (stderr), который имеет файловый дескриптор 2. Стандартная библиотека С следует этим правилам, поэтому gets() и printf() используют stdin и stdout соответственно, и это соглашение дает возможность командным оболочкам правильно перенаправлять ввод и вывод процессов.

Заголовочный файл <unistd.h> представляет макросы STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO и STDERR_FILENO, которые вычисляются как файловые дескрипторы stdin, stdout и stderr соответственно. Использование этих символических имен делает код более читабельным.

Многие из файловых операций, которые манипулируют файловыми узлами inode, доступны в двух формах. Первая форма принимает в качестве аргумента имя файла. Ядро использует этот аргумент для поиска inode файла и выполняет соответствующую операцию над ним (обычно это включает следование символическим ссылкам). Вторая форма принимает файловый дескриптор в качестве аргумента и выполняет операцию над inode, на который он ссылается. Эти два набора системных вызовов используют похожие имена, но системные вызовы, работающие с файловыми дескрипторами, имеют префикс f. Например, системный вызов chmod() изменяет права доступа для файла, ссылка на который осуществляется по имени; fchmod() устанавливает права доступа к файлу, ссылаясь на него по указанному файловому дескриптору.

Чтобы меньше тратить слов, мы представим обе версии системных вызовов, если они существуют, а обсуждать будет только первую из их (та, которая использует имена файлов).

11.2.2. Закрытие файлов

Одной из операций, которые одинаковы для файлов всех типов, является закрытие файла. Ниже показано, как закрыть файл.

#include <unistd.h>

int close(int fd);

Очевидно, что это базовая операция. Однако есть один важный момент, касающийся закрытия файлов, о котором следует помнить — она может завершиться сбоем. Некоторые системы (в первую очередь, следует вспомнить сетевые файловые системы вроде NFS) не пытаются поместить последнюю порцию записываемых данных в файл до тех пор, пока он не будет закрыт. Если такая операция вызовет сбой (например, по причине недоступности удаленного хоста), то close() вернет ошибку. Если ваше приложение пишет данные, но не синхронизирует записи (см. обсуждение O_SYNC в следующем разделе), то вы всегда должны проверять результат закрытия файла. Если close() дает сбой, то это значит, что обновленный файл поврежден самым непредсказуемым образом! К счастью подобное случается достаточно редко.

11.2.3. Открытие файлов в файловой системе

Хотя Linux предусматривает множество типов файлов, обычные файлы используются наиболее часто. Программы, конфигурационные файлы, файлы данных — все они подпадают под это определение, и многие приложения не могут (явно) использовать файлы любых других типов. Есть два способа открытия файла, который имеет ассоциированное с ним имя.

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

int open(char *pathname, int flags, mode_t mode);

int creat(char *pathname, mode_t mode);

Функция open() возвращает файловый дескриптор, указывающий на pathname. Если возвращенное значение меньше нуля, значит, произошла ошибка (как всегда, errno содержит код ошибки). Аргумент flags описывает тип доступа, который нужен вызывающему процессу, а также управляет различными атрибутами открытия и манипулирования файлом. Режим доступа всегда должен быть указан, и он может быть одним из следующих: O_RDONLY, O_RDWR либо O_WRONLY, что запрашивает доступ, соответственно, только по чтению, по чтению и записи либо только по записи. С этим режимом может быть объединены логическим "И" следующие значения для управления прочей семантикой файлов.

O_CREAT Если файл еще не существует, создать его как обычный файл. O_EXCL Этот флаг должен использоваться только с O_CREAT. Если он указан, то open() дает сбой в случае существования файла. Этот флаг позволяет реализовать простую блокировку, но не надежен при использовании в сетевых файловых системах типа NFS (подробно о блокировке файлов рассказывается в главе 13). O_NOCTTY Открываемый файл не становится управляющим терминалом процесса (см. главу 10). Этот флаг имеет значение только тогда, когда процесс, не имеющий управляющего терминала, открывает устройство tty. Если же он указан в любом другом случае, этот флаг игнорируется. O_TRUNC Если файл уже существует, его содержимое отбрасывается, и его размер устанавливается равным 0. O_APPEND Все операции записи выполняются в конец файла, хотя произвольный доступ по чтению также разрешен. O_NONBLOCK Файл открывается в неблокирующем режиме. Операции с нормальными файлами всегда блокируются, потому что они работают с локальными жесткими дисками, имеющими предсказуемое время отклика, но операции на некоторых типах файлов требуют непредсказуемого времени для завершения. Например, чтение из канала, в котором нет данных, блокирует процесс чтения до тех пор, пока данные в нем не появятся. Если же специфицирован флаг O_NONBLOCK, вызов read() вместо блокирования вернет ноль байт. Файлы, на операции с которыми может понадобиться непредсказуемый объем времени, называются медленными файлами. (Примечание. O_NDELAY — оригинальное имя O_NONBLOCK, теперь устаревшее.) O_SYNC Обычно ядро перехватывает операции записи и сбрасывает их на физическое устройство тогда, когда это удобно. Хотя такая реализация значительно повышает производительность, появляется также возможность потери данных, чем в том случае, когда они немедленно пишутся на диск. Если при открытии файла указан флаг O_SYNC, то все изменения в файле сохраняются на диске перед тем, как ядро возвращает управления процессу, выполняющему запись. Это очень важно для некоторых приложений, таких как системы управления базами данных, в которых принудительная запись используется для предотвращения повреждения данных в случае сбоя системы.

Параметр mode указывает права доступа для файла, если он создается и если он модифицируется текущей установкой umask процесса. Если не указано O_CREAT, то mode игнорируется.