Entrées-sorties§

Systèmes d’exploitation

auteur:	Pierre-Antoine Champin
adresse:	Département Informatique - IUT - Lyon1
licence:

Rappel sur les apports d’UNIX§

Toute entrée / sortie se fait par le biais d’un « fichier » (du point de vue du programmeur).
Les ressources d’E/S sont en général matérialisées dans le système de fichiers (répertoire /dev pour les périphériques ou devices).

Homogénéité:

des concepts
des appels systèmes (read, write, open, close, lseek)
de la gestion des droits d’accès

Notion de fichier§

Descripteur de fichier§

Un descripteur de fichier est un entier qui identifie, au sein d’un processus, un fichier ouvert par ce processus.

/* open retourne un descripteur de fichier... */
int open (const char *path, int oflag, [int mode]);
/* ... utilisé ensuite par les fonctions d'E/S */
int read (int fildes, void *buf, int nbyte);
int write(int fildes, void *buf, int nbyte);
int lseek(int fildes, int offset, int whence);
int close(int fildes);

Informations liées à un DF§

Le système fait correspondre à chaque DF une structure de donnée contenant les informations sur le fichier ouvert :

type de ressource d’E/S (stockage, périphérique…)

mode d’ouverture (lecture, ajout, écriture)

adresse et taille du tampon, le cas échéant

etc…

Remarques§

La structure de données contenant les informations sur le fichier ouvert

est créée uniquement pour la durée d’ouverture du fichier
- les données persistantes sont stockées ailleurs (dépendant du type de ressource considéré)
est propre à chaque processus
- un même fichier peut être ouvert en lecture par un processus, et en écriture par une autre

Remarque (suites)§

La structure de données contenant les informations sur le fichier ouvert

n’est accessible qu’au système d’exploitation
- consultées / utilisées par les processus par le biais d’appels systèmes

Types de ressources d’E/S§

Fichiers « classiques »
Périphériques
- Flux (character)
- Adressables (block)
- Spéciaux
Tubes
Sockets

Fichier « classique »§

Gérés par le système de fichiers.

char buf[10];
int fd = open("fich1.dat", O_RDONLY);
read(fd, buf, 10);
close(fd);
fd = open("fich2.dat", O_WRONLY);
write(fd, buf, 10);
close(fd);

Périphériques Flux§

Également appelés périphériques character
L’ordre de lecture / écriture est imposé (séquentiel)

int souris = open("/dev/input/mice", O_RDONLY);
int carte_son = open("/dev/dsp", O_WRONLY);

Périphériques Adressables§

Également appelés périphériques block
On peut choisir l’ordre dans lequel on lit / écrit
Exemples : disque dur, clés USB

int dd = open("/dev/sda1", O_RDWR);
lseek(dd, 10, SEEK_SET);
read(dd, buf, 1);

NB : dans cet exemple, on accède directement au périphérique (sans passer par le système de fichiers)

Périphériques spéciaux§

/dev/zero : périphérique de taille non bornée ne contenant que des zéros (“\x0”, pas le chiffre “0”)
/dev/random : périphérique de taille non bornée contenant des valeurs aléatoires (et non reproductibles)
/dev/null : périphérique dans lequel on peut toujours écrire (les données écrites sont perdues)
/dev/full : périphérique toujours plein (toute tentative d’écriture se solde par une erreur)

Tube – Pipe§

ls -l | grep pchampin

Ressource virtuelle créée par le système, composée
- d’un fichier ouvert en écriture
- d’un fichier ouvert en lecture
Une mémoire tampon permet de limiter le risque de blocage des processus utilisant
- NB: les échanges ont bien lieu via la mémoire, sans stockage → rapide

Remarques§

Le tube peut être

soit matérialisé dans le système de fichier (mknod)

NB: simplement pour le nommer, toujours pas de stockage
soit transmis directement par un parent à son/ses enfants

→ pour communiquer entre un père et ses enfants

→ pour communiquer entre enfants d’un même père

Communication père-fils§

int p[2];
pipe(p);
int pid = fork();
if (pid > 0)       write(p[1], data, data_len);
else if (pid == 0) read(p[0], data, data_len);

Socket§

Permet de communiquer à travers un réseau
Homogène à un fichier…
- appels système read, write
… mais possédant aussi des appels spécifiques
- recv, send, recvfrom, sendto…
Cf. module de Programmation réseau (semestre 4)

Descripteurs de fichiers standards§

Principe§

Par convention, les trois premiers descripteurs de fichiers (0, 1 et 2) ont une sémantique particulière : entrée, sortie et erreur standard
Intéressant pour les programmes orientés « ligne de commande »
Permet de combiner différents programmes grâce aux redirections

Redirection des E/S standard§

prog1 <fich1 >fich2

prog1 | prog2 | prog3

Redirection par programme§

Appel système dup2: duplique un descripteur de fichier

fd = obtenir_descripteur(); // open, pipe...
dup2(fd, 1);
close(fd);
execl("prog1", "prog1");

NB: on peut en principe rediriger n’importe quel descripteur de fichier, mais dans ce cas la réutilisabilité est limitée.

Alternatives et optimisation§