Архитектура операционной системы UNIX (ЛП)

 установить параметры в адресном пространстве процесса, указав адрес пользователя, счетчик байтов, параметры ввода-вывода для пользователя;

 получить индекс по записи в таблице файлов;

 заблокировать индекс;

 установить значение смещения в байтах для адресного пространства процесса по значению смещения в таблице файлов;

 do (пока значение счетчика байтов не станет удовлетворительным)  {

  превратить смещение в файле в номер дискового блока (алгоритм bmap);

  вычислить смещение внутри блока и количество байт, которые будут прочитаны;

  if (количество байт для чтения == 0) /* попытка чтения конца файла */ break; /* выход из цикла */

  прочитать блок (алгоритм breada, если производится чтение с продвижением, и алгоритм bread — в противном случае);

  скопировать данные из системного буфера по адресу пользователя;

  скорректировать значения полей в адресном пространстве процесса, указывающие смещение в байтах внутри файла, количество прочитанных байт и адрес для передачи в пространство пользователя;

  освободить буфер; /* заблокированный в алгоритме bread */

 }

 разблокировать индекс;

 скорректировать значение смещения в таблице файлов для следующей операции чтения;

 return (общее число прочитанных байт);

}

Рисунок 5.5. Алгоритм чтения из файла

mode чтение или запись

count количество байт для чтения или записи

offset смещение в байтах внутри файла

address адрес места, куда будут копироваться данные, в памяти пользователя или ядра

flag отношение адреса к памяти пользователя или к памяти ядра

Рисунок 5.6. Параметры ввода-вывода, хранящиеся в пространстве процесса

Затем в алгоритме начинается цикл, выполняющийся до тех пор, пока операция чтения не будет произведена до конца. Ядро преобразует смещение в байтах внутри файла в номер блока, используя алгоритм bmap, и вычисляет смещение внутри блока до места, откуда следует начать ввод-вывод, а также количество байт, которые будут прочитаны из блока. После считывания блока в буфер, возможно, с продвижением (алгоритмы bread и breada) ядро копирует данные из блока по назначенному адресу в пользовательском процессе. Оно корректирует параметры ввода-вывода в адресном пространстве процесса в соответствии с количеством прочитанных байт, увеличивая значение смещения в байтах внутри файла и адрес места в пользовательском процессе, куда будет доставлена следующая порция данных, и уменьшая число байт, которые необходимо прочитать, чтобы выполнить запрос пользователя. Если запрос пользователя не удовлетворен, ядро повторяет весь цикл, преобразуя смещение в байтах внутри файла в номер блока, считывая блок с диска в системный буфер, копируя данные из буфера в пользовательский процесс, освобождая буфер и корректируя значения параметров ввода-вывода в адресном пространстве процесса. Цикл завершается, либо когда ядро выполнит запрос пользователя полностью, либо когда в файле больше не будет данных, либо если ядро обнаружит ошибку при чтении данных с диска или при копировании данных в пространство пользователя. Ядро корректирует значение смещения в таблице файлов в соответствии с количеством фактически прочитанных байт; поэтому успешное выполнение операций чтения выглядит как последовательное считывание данных из файла. Системная операция lseek (раздел 5.6) устанавливает значение смещения в таблице файлов и изменяет порядок, в котором процесс читает или записывает данные в файле.

#include ‹fcntl.h›

main() {

 int fd;

 char lilbuf[20], bigbuf[1024];

 fd = open("/etc/passwd", O_RDONLY);

 read(fd, lilbuf, 20);

 read(fd, bigbuf, 1024);

 read(fd, lilbuf, 20);

}