Dla plików

Pliki Unixa
podstawowe koncepcje
Tomas z B orzys zkows ki
Diagram blokowy jądra systemu
Programy użytkowników
Poziom użytkownika
Poziom jądra
Biblioteki
Interfejs funkcji systemowych
Podsystem plików
Bufor
Znakowe
Komunikacja
międzyprocesowa
Podsystem
sterujący Przydział CPU
procesami
Zarządzanie pamięcią
Blokowe
Programy obsługi
Sterowanie sprzętem
Poziom jądra
Poziom sprzętu
2
Podsystem plików
Tablica deskryptorów
plików użytkownika
Własność procesu
użytkownika
Tablica
plików
Tablica
i-węzłów
Własność jądra
(struktury globalne)

tablica deskryptorów jest przydzielana każdemu procesowi, gdy
proces otwiera/tworzy plik w tablicy tej jest pamiętana odp.
informacja

tablica plików pamięta przesunięcie wzgl. pocz. pliku bajtu,
którego będzie dotyczyła następna operacja czytania/pisania oraz
prawa dostępu procesu, który plik otworzył
3
i-węzeł zawiera
identyfikator właściciela (UID) i grupy (GID) pliku
typ pliku (zwykły, katalog, specjalny znakowy, specjalny
blokowy, łącze lub 0 jeżli i-węzeł nie jest używany
 prawa dostępu do pliku
 czasy ostatniej modyfikacji i dostępu do pliku oraz czas
ostatniej modyfikacji i-węzła
 liczba dowiazań do pliku = liczba nazw jaką plik posiada w
drzewie katalogów
 rozmiar pliku
 adresy bloków dyskowych przechowujących zawartość pliku


Do przeglądania zawartości i-węzła służy polecenie stat. Użyteczne
podczas sprawdzania właściwości plików mogą się okazać
ls oraz file (więcej informacji w standardowych informatorach
Linuxowych np.: man lub info).
4
Typy plików
 pliki
zwykłe zawierają dane, mogą być zarówno binarne jak i
tekstowe
 pliki
specjalne umożliwiają realizację operacji wejścia/wyjścia
urządzeń; są przechowywane w katalogu /dev
 katalogi zawierają listę plików
 gniazda
(sockets) są to pliki specjalne wykorzystywane do
komunikacji między procesami np. proces lpd odbiera zlecenia
wydruku od innych procesów za pomocą gniazda /dev/printer
 potoki
nazwane kolejny po gniazdach mechanizm komunikacji
międzyprocesowej; pochodzi z Systemu V; są przechowywane w
katalogu /dev
 dowiązania dzielimy na twarde i symboliczne; pierwsze
umożliwiają tworzenie wielu nazw dla tego samego i-węzła, drugie
są plikami wskazującymi na nazwę innego pliku
5
Typy plików cd.
Dowiązania twarde
Tworzy je polecenie ln plik hplik spowoduje utworzenie
nowego pliku o nazwie hplik z tym samym numerem i-węzła co
plik. Ponieważ i-węzły są niepowtarzalne w ramach danego
urządzenia, nie można tworzyć dowiązań twardych w obrębie kilku
partycji.
Dowiązania symboliczne
Tworzy je polecenie ln -s plik splik powoduje utworzenie
nowego pliku o nazwie splik wskazującego na plik plik.
Pytania
1. Jak można się dowiedzieć jaki jest typ pliku? W szczególności czy
plik jest plikiem zwykłym, dowiązaniem twardym czy symbolicznym?
2. Wykonujemy komendy less hplik i less splik. Jak to się
dzieje, że wyświetlane są te same dane?
3. Co się stanie, gdy skasujemy plik plik, a następnie utworzymy go
ponownie? Jaka będzie zawartość plików hplik i splik?
6
Typy plików: rozpoznawanie
Wyświetlając zawartość katalogu za pomocą polecenia ls -l, typ
pliku rozpoznajemy po pierwszym znaku poprzedzającym prawa
dostępu:
- plik zwykły (dowiązanie twarde)
d katalog
l dowiązanie symboliczne
b plik specjalny blokowy
c plik specjalny znakowy
s gniazdo (socket)
p potok nazwany
Godne uwagi są również inne opcje polecenia ls takie jak -F czy -i
(wypróbuj jak działają!). Wynik komendy ls -liF:
247620
363065
68668
180501
181701
182705
180305
-rw-r--r-drwxr-x--x
lrwxrwxrwx
brw-rw---crw-rw-rwsrw------prw-------
1
3
1
1
1
1
1
tomek tomek
tomek tomek
tomek tomek
root
disk
root
root
root
root
root
root
2709
4096
4
3,1
5,0
0
0
Jan 22 1998 ug.inp
Feb 25 20:42 Public_html/
Aug 9 23:08 splik -> plik
May 5 1998 /dev/hda1
May 5 1998 /dev/tty
Aug 9 22:30 /dev/printer=
Aug 9 13:29 /dev/initctl|
7
Katalogi: implementacja
Katalog to specjalny typ pliku zawierający listę par: nr i-węzła, nazwa
pliku. Gdy proces używa nazwy ścieżkowej pliku, jądro przeszukuje
fizyczne struktury katalogów i znajduje odpowiedni i-węzeł. Potem na
podstawie informacji z i-węzła odczytuje dane z pliku.
Tablica i-węzłów
Katalog
i1
nazwa 1
i2
nazwa 2
i3
nazwa 3
i4
nazwa 4
8
Katalogi: odwołania
Wyszukiwanie pliku w katalogach może prowadzić do wielu pośrednich
odczytów i-węzłów. Jest to związane z tym, że plik może być
umieszczony b. głęboko w strukturze katalogów.
9
Pobieranie informacji z i-węzła
W Linuxie dostępne są trzy sposoby pobierania informacji z i-węzła
#include <sys/stat.h>
int stat (const char *sciezka, struct stat *statbuf);
int lstat(const char *sciezka, struct stat *statbuf);
int fstat(int desk, struct stat *statbuf);
Wszystkie powyższe funkcje przekazują pola odp. i-węzła do
struktury *statbuf z tym, że stat() o pliku *sciezka podążając za
dowiązaniami symbolicznymi (o ile są), natomiast lstat() nie
podąża za dowiązaniami symbolicznymi. fstat() działa jak stat() z
tym, że plik jest przekazany przez deskryptor otwartego pliku.
Ćwiczenie
1. Omówić program stat_ex.c
2. Zmienić pow. program tak by wywoływać funkcje stat() i fstat()
zamiast lstat(). Zademonstrować jak zmieni się działanie.
3. Zmodyfikować programy z p. 2. tak, by typ pliku był podawany
słownie.
10
Prawa dostępu
Standardowe
Systemy UNIX i Linux udostępniają możliwość nadania każdemu
plikowi praw do czytania, pisania i wykonywania (rwx) dla
użytkownika / właściciela pliku, grupy i pozostałych użytkowników.
Rozszerzone
Część systemów UNIXowych, także Linux, udostępnia tzw.
rozszerzone prawa dostępu. Są to Bit lepkości (ang. Sticky bit) o
kodzie t oraz prawo “ustaw UID/GID” o kodzie s. Oba, podobnie jak
prawa standardowe ustawia się poleceniem chmod.
Dla plików (<sys/stat.h>)
t: Powoduje utrzymanie w pamięci binariów programu nawet, jeżeli
proces, który z nich korzystał, już się zakończył. Może to
zmniejszyć obciążenie sytemu (01000 = S_ISVTX).
s: Ustawione dla plików binarnych powoduje, że procesy, które je
wykonują mają takie same prawa jak właściciel wykonywanego
pliku (GID 02000 = S_ISGID; UID: 04000 = S_ISUID).
11
Rozszerzone prawa dostępu: katalogi
Sticky bit
Standardowo użytkownik może usuwać pliki ze wszystkich katalogów,
do których posiada prawo do pisania. Ustawienie bitu lepkości dla
katalogu powoduje, że pliki w nim może usuwać tylko właściciel
plików lub użytkownik posiadający prawo pisania dla tych plików.
Bit lepkości ustawia się dla katalogów, do których każdy powinien
mieć prawo pisania ale nie każdy powinien mieć prawo usuwania
plików.
Prawo SGID
Prawo to nadane katalogom posiada również specjalne znaczenie.
Oznacza ono, że pliki tworzone w tym katalogu będą miały nadawaną
taką grupę jaka jest grupa tego katalogu, a nie grupa główna
użytkownika, który je tworzy.
Zadanie
Zademonstrować działanie bitu lepkości i prawa SUID/SGID dla
katalogów i/lub (trudniejsze) dla plików.
12
Rozszerzony system plików: ext2
Pierwszym Linuxowym systemem plików był system plików MINIXa.
Jego następcą był tzw. Rozszerzony System Plików. Obecnie
powszechny jest jego następca tzw. System Drugi Rozszerzony: ext2.
ext2 jest rozszerzeniem standardowego UNIXowego systemu plików.
Pozwala na ustawianie plikom dodatkowych atrybutów takich jak:
Atrybut
Definicja
Plik może być otwarty do pisania
tylko ze znacznikiem O_APPEND
EXT2_IMMUTABLE_FL Nikt nawet admin nie może
modyfikować ani usuwać pliku
Plik powinien być ignorowany
EXT2_NODUMP
przez polecenie dump
EXT2_APPEND_FL
EXT2_SYNC_FL
Aktualizacja synchroniczna jak
przy open() z O_SYNC
Ustawianie
chattr +a
chattr +i
chattr +d
chattr +s
Dwa pierwsze atrybuty mogą być ustawiane tylko przez admina.
Opisy pozostałych atrybutów można znaleźć w <linux/ext2_fs.h>
13
ext2 - Ćwiczenia
Pokazać:
1. Przedstawić programy checkflags.c i setflags.c.
2. Znaleźć plik <linux/ext2_fs.h> i pokazać sekcję Inode flags.
Zadania
1. Nauczyć się używać polecenia chattr i lsattr do zmiany i
czytania ustawień plików systemu ext2.
2. Rozszerzyć programy checkflags.c i setflags.c o
możliwość ustawiania/czytania kilku nowych atrybutów ext2.
jakie jest ich znaczenie?
14
Struktura katalogów
Katalog główny. W jego obrębie zgromadzone są wszystkie pliki i
katalogi, niezależnie od ich fizycznej lokalizacji.
/bin i /usr/bin Pierwszy zawiera programy będące poleceniami
systemowymi, drugi programy użytkowe instalowane dodatkowo.
/boot Zawiera jądro Linuxa, vmlinuz i inne pliki niezbędne podczas
bootowania systemu.
/dev Zawiera pliki specjalne umożliwiające dostęp do urządzeń.
/etc, /sbin i /usr/sbin Zawierają pliki umożliwiające
administrację i konfigurację systemu. /etc zawiera skrypty
umożliwiające start i konfigurację systemu, natomiast /sbin
i /usr/sbin programy umożliwiające wykonywanie większości
czynności administracyjnych dotyczących systemu i
zainstalowanego oprogramowania, odpowiednio.
/home przeznaczony na katalogi domowe użytkowników systemu.
Nazwa tego katalogu nie jest z góry narzucona i może być
dowolnie zmieniana przez administratora systemu. Spotyka
15
się /u , /usr lub /users.
/
Struktura katalogów cd.
/lost+found Zawiera pliki zagubione. Niepoprawne wyłączenie
systemu lub dysku może prowadzić do sytuacji, w której pliki i
ich i-węzły są przechowywane na dysku, natomiast nie są
wymienione w żadnym drzewie plików. Za wyszukiwanie
zagubionych plików odpowiada polecenie fsck.
/mnt Tymczasowy pusty katalog montowania. Przeznaczony do
chwilowego montowania systemów plików z partycji dyskowych.
/proc Katalog procesów. Pliki przechowywane w tym katalogu
odpowiadają aktualnie działającym procesom (istniejącym w
tablicy procesów jądra).
/tmp Katalog tymczasowy dostępny dla wszystkich użytkowników.
Zadaniem admina jest okresowe czyszczenie tego katalogu.
Procedury startowe uruchamiają skrypt czyszczący ten katalog.
/var Katalog kolejkowania i logów (varing data) . Podkatalog
/var/spool służy do przechowywania danych dot. kolejkowania.
Kolejkowania wymagają m.in. uucp, lpd, poczta elektr., cron, ...
16
Katalog /usr
Katalog ten zawiera podkatalogi przeznaczone do przechowywania
lokalnie tworzonych programów, poleceń użytkowych, bibliotek
dzielonych i innych.
/usr/bin Zawiera polecenia systemowe i skrypty uruchamiane przez
wszystkich użytkowników.
/usr/include Zawiera standardowe pliki nagłówkowe języka C.
/usr/lib Zawiera publicznie dostępne pliki biblioteczne.
/usr/local Zawiera pliki lokalne. Katalog /usr/local/bin
jest zarezerwowany na aplikacje tworzone i rozwijane przez
użytkowników, także ściągnięte przez nich z Internetu.
/usr/man, /usr/info i /usr/doc Zawierają pliki wbudowanego
informatora systemowego man, info i pliki poscritowe.
/usr/share Zawiera dane dzielone tj. dane statyczne wymagane
przez różne programy. Dane te nie muszą być kopiowane
lokalnie na wszystkie komputery, ale są dostępne w jednym
17
miejscu w sieci.