I OCaml et le syst` eme d’exploitation Le syst` eme de fichiers

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G´ en´ eralit´ es

I _D´ eroulement du cours

I Architecture g´ en´ erale d’un syst` eme I Choix du cours : Unix et OCaml

I OCaml et le syst` eme d’exploitation Le syst` eme de fichiers

I _Syst` eme de fichiers

I _Op´ erations sur le syst` eme de fichiers

D´ eroulement du cours

Principes et Programmation des Syst` emes d’exploitation

3/52

Didier R´ emy

Chercheur ` a l’INRIA-Rocquencourt Email : Didier.Remy@inria.fr

URLs du cours :

http ://pauillac.inria.fr/˜remy/poly/system/

http ://www.enseignement.polytechnique.fr/profs/informatique/

Didier.Remy/system/

Objectifs du cours

Comprendre le fonctionnement du syst` eme.

I Comment sont stock´ ees les donn´ ees sur le disque ?

Comment fait-on pour agrandir un fichier ? de plusieurs gigas ? Pour d´eplacer un fichier dans la hi´erarchie ?

I Que se passe-t-il quand vous ex´ ecutez un programme ?

Qui lance votre programme ? Comment votre programme fait-il pour lire un fichier ?

I Comment pr´ eserver l’int´ egrit´ e du syst` eme quand votre programme plante ? quand la machine plante ?

Si votre programme prend feu, jusqu’o`u se propage l’incendie ?

I Que se passe-t-il quand vous imprimez un fichier ? ouvrez une fenˆ etre ? ou broutez la toile ?

I Comment vous redonner la main mˆ eme lorsqu’un programme boucle ? ´ equitablement ?

la programmation syst` eme.

Apprendre Illustrer quelques principes. Simplifier

I La programmation syst` eme est r´ eput´ ee difficile. I Nous tenterons de la rendre simple.

I En simplifiant souvant la r´ ealit´ e.

I Mais il est toujours possible de d´ etailler selon les besoins. . On expliquera les principes dans le cours.

. Pour utiliser un appel syst` eme, la documentation on-line ( man et OCaml ) suffisent.

. Pour comprendre tous les d´ etails d’une partie du syst` eme, il

faut un manuel Unix ou Linux.

Objectifs du cours

Comprendre le fonctionnement du syst` eme.

Apprendre la programmation syst` eme.

I Comment interagir avec le syst` eme d’exploitation ? (depuis un programme utilisateur)

I avec d’autres programmes tournant sur la mˆ eme machine ? I ... sur une machine distante ?

Illustrer quelques principes. Simplifier

I La programmation syst` eme est r´ eput´ ee difficile. I Nous tenterons de la rendre simple.

I En simplifiant souvant la r´ ealit´ e.

I Mais il est toujours possible de d´ etailler selon les besoins.

. On expliquera les principes dans le cours.

Objectifs du cours

Comprendre le fonctionnement du syst` eme.

Apprendre la programmation syst` eme.

Illustrer quelques principes.

I Modularisation

Interfaces bien d´ efinies entre des composants, ind´ ependemment de leur impl´ ementation.

I Architecture multi-couches

Statification des op´ erations complexes.

I Compromis entre efficacit´ e, simplicit´ e, et robustesse.

Simplifier

I La programmation syst` eme est r´ eput´ ee difficile. I Nous tenterons de la rendre simple.

I En simplifiant souvant la r´ ealit´ e.

I Mais il est toujours possible de d´ etailler selon les besoins . . On expliquera les principes dans le cours.

. Pour utiliser un appel syst` eme, la documentation on-line ( man et OCaml ) suffisent.

. Pour comprendre tous les d´ etails d’une partie du syst` eme, il

faut un manuel Unix ou Linux.

Objectifs du cours

Comprendre le fonctionnement du syst` eme.

Apprendre la programmation syst` eme.

Illustrer quelques principes.

Simplifier

I La programmation syst` eme est r´ eput´ ee difficile.

I Nous tenterons de la rendre simple.

I En simplifiant souvant la r´ ealit´ e.

I Mais il est toujours possible de d´ etailler selon les besoins.

. On expliquera les principes dans le cours.

Fonctionnement du cours

9 Cours + 9 TDs, calendrier sur la page du cours.

Pr´ esence n´ ecessaire en TD comme en cours sauf exception,

mais l’exception ne doit pas ˆ etre la r` egle

(mˆ eme si ce n’est pas la ligne politique de l’´ Ecole...)

I Ce qui est dit en cours est suppos´ e connu de tous (tenez-vous inform´ es si vous ˆ etes absents).

I Sans surprise, mais exp´ erimentalement, ceux qui

d´ ecrochent sont aussi ceux qui sont absents en cours ou en TD.

I On ne refait pas le cours en TD pour les absents.

Les questions sont les bienvenues

I _N’h´ esitez pas, pendant le cours.

I _{Si vous d´} ecrochez pendant le cours, posez des questions ` a la fin du cours ou pendant les TDs.

Commentaires/Suggestions sur le cours

(format, rapidit´ e, etc.)

I _N’h´ esitez pas, apr` es le cours.

I Directement, ou en passant par vos d´ el´ egu´ es.

I N’attendez pas la fin du trimestre.

Fonctionnement du cours

9 Cours + 9 TDs, calendrier sur la page du cours.

Pr´ esence n´ ecessaire en TD comme en cours sauf exception,

mais l’exception ne doit pas ˆ etre la r` egle

(mˆ eme si ce n’est pas la ligne politique de l’´ Ecole...)

Les questions sont les bienvenues

I _N’h´ esitez pas, pendant le cours.

I _{Si vous d´} ecrochez pendant le cours, posez des questions ` a la fin du cours ou pendant les TDs.

Commentaires/Suggestions sur le cours

Evaluation ´

Un examen ´ ecrit, portant sur l’ensemble du cours th´ eorique (principes) et pratique (programmation).

Les notes de cours pourront ˆ etre interdites pour tout ou une partie de

l’examen.

Le Projet de majeure

Pour ceux qui le choisissent en syst` eme

C’est une autre ´ evaluation, ind´ ependante.

G´ en´ eralit´ es

Rˆ oles du syst` eme d’exploitation

Int´ eragir avec le monde ext´ erieur

I Un programme calcule une fonction math´ ematique.

I Au minimum, il vous faut lui donner des entr´ ees (au clavier, par le r´ eseau), lire le r´ esultat (` a l’´ ecran, sur papier, etc.)

Effectuer les tˆ aches de bas niveau

Rˆ oles du syst` eme d’exploitation

Int´ eragir avec le monde ext´ erieur Effectuer les tˆ aches de bas niveau

I _Int´ eraction avec les p´ eriph´ eriques

I Pas besoin de programmer le protocole d’int´ eraction pour imprimer un fichier ou se connecter par t´ el´ ephone.

Prot´ eger la machine

Cacher les d´ etails de votre machine

Partager la machine

Rˆ oles du syst` eme d’exploitation

Int´ eragir avec le monde ext´ erieur Effectuer les tˆ aches de bas niveau Prot´ eger la machine

I Contre des ordres corrects non voulus.

(effacer tout le disque par exemple)

I Contre des ordres incorrects envoy´ es aux p´ eriph´ eriques.

I Au pire, votre programme plante, pas la machine.

Rˆ oles du syst` eme d’exploitation

Int´ eragir avec le monde ext´ erieur Effectuer les tˆ aches de bas niveau Prot´ eger la machine

Cacher les d´ etails de votre machine

L’interface syst` eme

I donne l’illusion que toutes les machines sont identiques.

I rend les programmes (relativement) portables.

Partager la machine

Rˆ oles du syst` eme d’exploitation

Int´ eragir avec le monde ext´ erieur Effectuer les tˆ aches de bas niveau Prot´ eger la machine

Cacher les d´ etails de votre machine Partager la machine

Le syst` eme d’exploitation donne l’illusion que I le programme tourne seul sur la machine.

I l’utilisateur est seul sur la machine.

R´ esum´ e (partiel)

Processus Syst` eme

Utilisateurs Taches Ressource Processeurs

u

.. .

u

p

.. . p

.. .

p

.. . p

R

R

R

.. .

R

P

P

1234 21314342

A quoi ¸ ` ca ressemble ?

Une baguette magique

I C’est votre vision jusqu’aujourd’hui :

I Vous faites, sans le savoir, appel au syst` eme, qui vous r´ epond comme par magie, pour :

lire un caract` ere, cr´ eer un fichier, lire un fichier, etc.

I Mais aussi, sans le demander vous ˆ etes sous le contrˆ ole du syst` eme :

c’est le syst` eme qui lance votre proramme, alloue la

m´ emoire pour le faire tourner, l’interrompt pour entrelacer l’ex´ ecution d’autres programmes.

Une boˆ ıte noire

Un oignon

A quoi ¸ ` ca ressemble ?

Une baguette magique Une boˆ ıte noire

Programmes utilisateurs Syst` eme

d’exploitation

I Vue de l’ext´ erieure = programmation avec le syst` eme

Un oignon

En fait

I c’est une architecture complexe, I _{qui doit ˆ} etre robuste, portable, etc.

I Un bon exemple de programmation de syst` emes.

A quoi ¸ ` ca ressemble ?

Une baguette magique Une boˆ ıte noire

Programmes Utilisateurs Syst` eme

d’exploitation

I Vue de l’int´ erieur = programmation du syst` eme

Un oignon

A quoi ¸ ` ca ressemble ?

Une baguette magique Une boˆ ıte noire

Programmes Utilisateurs Syst` eme

d’exploitation

I Entre les deux, une interface rigoureusement d´ efinie : . c’est le jeu d’appels syst` emes

. ^d´ ecrits avec leur s´ emantique pr´ ecise.

Comportement de chaque appel syst` eme y compris en cas

d’anomalie, avec la liste compl` ete des erreurs qui peuvent ˆ etre retourn´ ees.

Un oignon

En fait

I c’est une architecture complexe, I _{qui doit ˆ} etre robuste, portable, etc.

I Un bon exemple de programmation de syst` emes.

A quoi ¸ ` ca ressemble ?

Une baguette magique Une boˆ ıte noire

Un oignon

cd

Programmes utilisateurs mkdir

ls

gcc date

Noyau hardware

tar ed Outils

ld

mount

Autres applications

sh ftp

Services

A quoi ¸ ` ca ressemble ?

Une baguette magique Une boˆ ıte noire

Un oignon

I Beaucoup de couches empil´ ees ou juxtapos´ ees.

I Seules les couches profondes d´ ependent de la machine.

I Le plus petit possible : les couches qui peuvent ˆ etre mises ` a l’ext´ erieure ne font pas partie du syst` eme (diminue le noyau critique donc augmente la robustesse)

I Ne restent que celles qui sont essentielles pour la sˆ uret´ e ou l’efficacit´ e.

En fait

I c’est une architecture complexe, I _{qui doit ˆ} etre robuste, portable, etc.

I Un bon exemple de programmation de syst` emes.

A quoi ¸ ` ca ressemble ?

Une baguette magique Une boˆ ıte noire

Un oignon

En fait

I c’est une architecture complexe, I _{qui doit ˆ} etre robuste, portable, etc.

I Un bon exemple de programmation de syst` emes.

Programmes utilisateurs

Librairies Niveau utilisateur

trappes Niveau Noyau

Interface syst`eme

Syst`eme de fichiers Caches Charact`eres Bloc

Pilotes

Contrˆole des processus Communicatinon

inter-processsus Ordonnancement

Gestion m´emoire

Contrˆole des p´eriph´eriques Niveau noyau

interruptions Niveau mat´eriel

P´eriph´eriques

Plan du cours

Programmation du syst` eme

Les fichiers Les processus

Cr´ eation, interruptions, ordonnancement des taches.

Communication inter-processus

Signaux, tuyaux (pipes), prises (sockets)

Communication inter-machines

Prises (sockets)

Les coprocessus (threads)

Concurrence, verrous, conditions

Impl´ ementation du syst` eme

(quelques coups de projecteurs sur...)

Fichiers, Tampons

M´ emoire

Plan du cours

Programmation du syst` eme Impl´ ementation du syst` eme

(quelques coups de projecteurs sur...)

Fichiers, Tampons M´ emoire

Gestion m´ emoire, m´ emoire virtuelle, caches.

Processus

Ordonnancement, etc.

Quel syst` eme d’exploitation ?

pour le cours.

Unix, Linux, Mach... Windows ?

En principe, le choix importe peu

En pratique, Windows est exclu (sans sources) De plus, Unix/Linux

I partagent les mˆ emes concepts avec des diff´ erences minimes. I sont les plus r´ epandus (apr` es Windows),

I offrent un libre acc` es aux sources,

I _pr´ esentent une architecture relativement simple,

Quel syst` eme d’exploitation ?

pour le cours.

Unix, Linux, Mach... Windows ?

En principe, le choix importe peu

Les grands principes des syst` emes d’exploitation transcendent les particularit´ es de tel ou tel syst` eme.

Les besoins sont les mˆ emes syst` eme de fichiers, gestion m´ emoire, ordonnancement des taches, etc.

Les progr` es sont (lentement) transf´ er´ es d’un syst` eme ` a un autre.

Au sens large le syst` eme d’exploitation ne se r´ eduit pas au noyau.

Il inclut les biblioth` eques qui l’entourent et sont essentielles pour son utilisation : compilateur, chargeur, ´ editeur, etc.

Linux ou Gnu-Linux comme revendiqu´ e par Richard Stallman ?

En pratique, Windows est exclu (sans sources) De plus, Unix/Linux

I partagent les mˆ emes concepts avec des diff´ erences minimes. I sont les plus r´ epandus (apr` es Windows),

I offrent un libre acc` es aux sources,

I _pr´ esentent une architecture relativement simple,

I Unix garde une importance historique dans le domaine des OS. I _Linux ≈ Unix (diff´ erents noyaux mais biblioth` eques similaires) I Normes POSIX : rend les diff´ erents Unix compatibles

(mˆ emes appels syst` emes)

Quel syst` eme d’exploitation ?

pour le cours.

Unix, Linux, Mach... Windows ?

En principe, le choix importe peu

En pratique, Windows est exclu (sans sources)

De plus, Unix/Linux

I partagent les mˆ emes concepts avec des diff´ erences minimes. I sont les plus r´ epandus (apr` es Windows),

I offrent un libre acc` es aux sources,

I _pr´ esentent une architecture relativement simple,

Quel syst` eme d’exploitation ?

pour le cours.

Unix, Linux, Mach... Windows ?

En principe, le choix importe peu

En pratique, Windows est exclu (sans sources) De plus, Unix/Linux

I partagent les mˆ emes concepts avec des diff´ erences minimes.

I sont les plus r´ epandus (apr` es Windows), I offrent un libre acc` es aux sources,

I _pr´ esentent une architecture relativement simple,

I Unix garde une importance historique dans le domaine des OS.

I _Linux ≈ Unix (diff´ erents noyaux mais biblioth` eques similaires) I Normes POSIX : rend les diff´ erents Unix compatibles

(mˆ emes appels syst` emes)

Quel langage de programmation ?

Pour programmer le syst` eme

Le langage d’impl´ ementation d’un syst` eme est presque

exclusivement C (mˆ eme si des exp´ eriences ont ´ et´ e men´ ees avec d’autres langages), car il combine :

I _{Une s´} emantique assez claire (compar´ e ` a Java, C++), I <sub>Une tr`</sub> es bonne efficacit´ e,

I Un langage qui permet l’acc` es ` a (presque) toutes les capacit´ es de la machine (op´ erations sur les bits, etc.)

I Allocation explicite, qui est (encore) la r` egle pour les syst` emes d’exploitation.

I C est le langage de choix pour programmer un syst` eme d’exploitation.

I Il s’impose pour ´ etendre un syst` eme existant ´ ecrit en C. I Mais ce ne sera pas forc´ ement toujours le cas...

Besoin de prouver la correction des programmes (pour des syst` emes embarqu´ es)

Pour interagir avec le syst` eme

Quel langage de programmation ?

Pour programmer le syst` eme

I C est le langage de choix pour programmer un syst` eme d’exploitation.

I Il s’impose pour ´ etendre un syst` eme existant ´ ecrit en C.

I Mais ce ne sera pas forc´ ement toujours le cas...

Besoin de prouver la correction des programmes (pour des syst` emes embarqu´ es)

Pour interagir avec le syst` eme

I <sub>OCaml rel`</sub> eve les appels syst` emes essentiels, avec une interface de plus haut niveau que C.

I Ce qui assure plus de s´ ecurit´ e ` a la fois pour la partie syst` eme et

le reste du programme.

Quel langage de programmation ?

Pour programmer le syst` eme

I C est le langage de choix pour programmer un syst` eme d’exploitation.

I Il s’impose pour ´ etendre un syst` eme existant ´ ecrit en C.

I Mais ce ne sera pas forc´ ement toujours le cas...

Besoin de prouver la correction des programmes (pour des syst` emes embarqu´ es)

Pour interagir avec le syst` eme

I L’interface primitive avec le syst` eme est une librairie C.

I Les langages g´ en´ eraux raisonnables s’interfacent avec C et rel` event les appels syst` emes essentiels.

I Un langage de haut niveau permet de red´ efinir une interface plus claire et plus sˆ ure, voir plus g´ en´ erique.

I Une application ne fait pas qu’ interagir avec le syst` eme : un

langage de haut niveau b´ en´ eficie ` a tout le programme.

Quel langage de programmation ?

Pour programmer le syst` eme

I C est le langage de choix pour programmer un syst` eme d’exploitation.

I Il s’impose pour ´ etendre un syst` eme existant ´ ecrit en C.

I Mais ce ne sera pas forc´ ement toujours le cas...

Besoin de prouver la correction des programmes (pour des syst` emes embarqu´ es)

Pour interagir avec le syst` eme

I <sub>OCaml rel`</sub> eve les appels syst` emes essentiels, avec une interface de plus haut niveau que C.

I Ce qui assure plus de s´ ecurit´ e ` a la fois pour la partie syst` eme et

le reste du programme.

Entre le programme et le syst` eme

(Description approximative, minimale)

Un programme qui tourne poss` ede :

I _Un environnement d’ex´ ecution , fix´ e par le syst` eme au lancement du programme, consultable et modifiable par le programme.

I _Des variables-syst` eme modifiables seulement par le syst` eme (afin de pr´ eserver des invariants), ` a sa propre initiative ou sur demande du programme.

Par exemple : umask , uid , gid , cwd , etc.

I _Des descripteurs (fichiers, connexions) ´ egalement g´ er´ es par le

syst` eme.

OCaml et le syst` eme d’exploitation

La librairie Pervasives fournit les fonctions d’entr´ ee-sortie tamporis´ ees ainsi que quelques appels syst` eme. Par exemple :

exit : int -> ’a

Les librairies Sys (pr´ echarg´ ee) et Unix rel` event la plupart appels syst` eme.

Pour les utiliser

1. Commencer le fichier source foo.ml par : open Sys

open Unix

2. Pour compiler avec la librairie Unix : ocamlc -o foo unix.cma foo.ml

ou bien

ocamlc -o foo -c foo.ml

ocamlc -o foo unix.cma foo.cmo

Interface minimale avec le programme

appelant

Les arguments de la ligne de commande Sys.argv : string array

L’environnement d’ex´ ecution

Unix.environment : unit -> string array Unix.getenv : string -> string array Le code de retour

Pervasives.exit : int -> ’a

Un retour normal ex´ ecute exit 0

Une exception lev´ ee non-rattrap´ ee appelle exit 2 .

Traitement des erreurs

Origine

Une erreur pendant un appel syst` eme (une op´ eration avec le syst` eme) interrompt celui-ci et est indiqu´ ee au programme appelant avec la

source de l’erreur.

Signalement

En C, une erreur correspond ` a un code de retour de -1 et le type de l’erreur est cod´ ee dans une variable globale errno . Il faut donc tester syst´ ematiquement le code de retour d’un appel syst` eme.

En OCaml, une erreur lors d’un appel syst` eme l` eve l’exception : exception Unix_error ^of error * string * string

L’erreur est d´ ecrite par un type ´ enum´ er´ e :

type error = E2BIG | EACCESS | ... EUNKNOWNERR of int

Traitement des erreurs

R´ ecup´ eration des erreurs

Avec la construction

try ... with Unix_error (EACCESS, _, _) | ...

Le filtrage peut ˆ etre s´ electif en fonction du type de l’erreur.

Erreurs fatales

handle_unix_error : (’a -> ’b) -> ’a -> ’b

handle_unix_error f a ´ evalue f a et si une erreur est lev´ ee affiche un

rapport d’erreur et termine le programme avec le code 2.

Traitement des errreurs non fatales

Code de finalisation

Certains appels syst` emes ouvrent des structures syst` eme qu’il faudra refermer ensuite, que le calcul se termine normalement ou de fa¸ con erron´ ee. Le code de fermeture est appel´ e finalisation.

La construction try ... finalize est programmable.

let try_finalize f x finally y =

let res = try f x with exn -> finally y; raise exn in finally y; res

Utilisation typique

let desc = openfile () ⁱⁿ

let treat arg = (* code de traitement utilisant desc *) _in

try_finalize treat arg close desc

Le syst` eme de fichiers

Le syst` eme de fichiers

Il permet de stocker les donn´ ees de fa¸ con persistante.

Un programme ne voit pas directement les informations telles qu’elles sont stock´ ees sur le disque, mais par l’interm´ ediaire du syst` eme de fichiers qui lui en donne une vue abstraite :

I _{les d´} etails d’impl´ ementation sont cach´ es,

I _{la pr´} esentation ` a l’utilisateur est ind´ ependante de leur repr´ esentation sur machine,

I <sub>le syst`</sub> eme peut pr´ eserver des invariants (car l’utilisateur n’a pas acc` es aux d´ etails de la repr´ esentation).

Plan

I Vue abstraite de la hi´ erarchie

I Exploration et modification de la hi´ erarchie.

I _Lecture-´ ecriture sur les fichiers r´ eguliers (prochain cours...)

Syst` eme de fichiers : un arbre

Un arbre graphe acyclique + pointeurs arri` eres liens symboliques

.

•

•

/ 1

2 bin

3 ls

cd 4

usr 5

bin 6 gcc 7

cc

lib 8

• •

• •

liens durs

interdit

Lien dur sur un r´ epertoire liens inverses

liens symboliques Chemins de 9 ` a 8 ?

• •

/usr/lib

Syst` eme de fichiers (graphe)

Le syst` eme de fichiers est un graphe :

I Un seul point d’entr´ ee appel´ e la racine, d´ esign´ e par / . I Les arcs sont ´ etiquet´ es par des noms.

I Deux arcs issus d’un mˆ eme nœud ont des ´ etiquettes diff´ erentes.

I Un noeud non-orphelin est appel´ e r´ epertoire et ne peut avoir qu’un seul parent. Il a toujours au moins deux fils, lui-mˆ eme et son parent, qui sont ´ etiquett´ es par . ^et .. respectivement.

Chaque nœud peut donc ˆ etre d´ esign´ e de fa¸ con univoque au moins par un chemin ` a partir de la racine.

Chaque nœud a un num´ ero unique qui permet la comparaison (´ egalit´ e

physique)—en fait deux num´ eros device et inode .

Syst` eme de fichiers (chemins)

Un chemin relatif est une liste de noms de fichiers.

On peut le repr´ esenter par une chaˆıne caract` eres, en s´ eparant les noms de fichiers par le caract` ere sp´ ecial / , qui ne peut pas apparaˆıtre dans les noms de fichiers.

Pour interpr´ eter un chemin, il faut pr´ eciser un nœud de d´ epart, en g´ en´ eral, d´ etermin´ e par le contexte.

Exemples : local/bin et ../tmp/foo

Un chemin absolu est un chemin relatif interpr´ et´ e ` a partir de la

racine. On le note en le pr´ ec´ edent d’un / ^{(qui d´} esigne la racine).

Position dans la hi´ erarchie

Un programme (et plus g´ en´ eralement un processus Unix a une position courante dans la hi´ erarchie ` a partir de laquelle sont ´ evalu´ es les liens

relatifs).

getcwd : unit -> string chdir : string -> unit

L’orgine de la hi´ erarchie

Pour information plus que pour usage...

L’origine de la hi´ erarchie n’est pas forc´ ement celle que l’on pense : le syst` eme peut tromper le programme et ne lui montrer qu’une vue

´ elagu´ ee (faire man 2 chroot ).

Monter une h´ erarchie dans une autre

Avant montage

Gauche Droite

/

bin 1

usr 2

/ sha 3

man 4

src 5

Apr` es montage

de la hi´ erarchie droite ` a l’adresse /usr de la gauche

1

Les chemins en OCaml

Pour ˆ etre param´ etrique en fonction des conventions du syst` eme

(Windows, Unix), OCaml d´ efinit les op´ erations sur les fichiers de fa¸ con abstraite dans le module Filename .

current_dir_name : string parent_dir_name : string

concat : string -> string -> string

Pour d´ ecomposer les chemins, on peut utiliser les fonctions : dirname : string -> string

basename : string -> string

Pour chaque chemin p , absolu ou relatif, dirname p ^et filename p

retournent un chemin d ^{et un nom} b ^{tel que} d/n ^{´ equivaut ` a} p ^.

NB : Les calculs sur les chemins ne font pas d’appels syst` emes.

Exercice

Remplir la table :

p dirname p basename p

foo/bar foo bar

foo

foo

• • •

foo/

foo

Est-ce que foo/

est ´ egale ` a

/foo ?

Si et seulement si foo est si un r´ epertoire.

Types de fichiers

Selon leur contenu ^:

I _{Les r´} epertoires, seuls ` a avoir des fils, n’ont pas de contenu.

I Les fichiers ordinaires : leur contenu est quelconque (suite de caract` eres).

I Les liens symboliques : leur contenu est un chemin, relatif ou absolu, qui peut ou non d´ esigner un autre nœud.

Un lien symbolique est normalement int´ epr´ et´ e comme un pointeur dans le graphe qu’il faut suivre.

I Les autres cas vus plus loin dans le cours : . Les tuyaux, les prises.

. Les fichiers sp´ eciaux de type caract` ere ou de type bloc.

En Unix, la communication avec des p´ eriph´ eriques se fait par des fichiers

sp´ eciaux. Le programme n’a pas besoin, en g´ en´ eral, de savoir qu’il s’agit

d’un fichier sp´ ecial (exemple : impression).

Types de fichiers en OCaml

Le type concret ´ enum´ er´ e file_kind d´ ecrit les diff´ erents types de fichiers :

S_REG fichier normal S_DIR ^{r´ epertoire}

S_LNK lien symbolique

S_CHR fichier sp´ ecial de type caract` ere S_BLK fichier sp´ ecial de type bloc

S_FIFO ^tuyau

S_SOCK ^prise

Liens symboliques

Les liens symboliques sont interpr´ et´ es comme des pointeurs.

On les suit lors d’une recherche dans la hi´ erarchie des fichiers : I _Si p/f est un lien symbolique absolu /q alors p/f d´ esigne /q . I _Si p/f est un lien symbolique relatif q alors p/f d´ esigne p/q . Lorsqu’un lien symbolique f apparaˆıt dans un chemin p/f /q ^,

la seule int´ epr´ etation possible est de remplacer p/f par le nœud qu’il d´ esigne, qui doit ˆ etre un r´ epertoire.

Lorsqu’un lien symbolique f apparaˆıt ` a la fin d’un chemin p/f ,

on peut interpr´ eter ce chemin comme le lien lui-mˆ eme ou comme l’objet

d´ esign´ e par le lien : le contexte doit alors pr´ eciser quelle interpr´ etation

choisir.

Vue acyclique de la hi´ erarchie

Les r´ epertoires “

” et “

” permettent de remonter ` a la racine ` a partir de n’importe quel nœud.

On peut donc atteindre tous les nœuds de l’arbre ` a partir de n’importe quel autre (si on a les droits d’acc` es).

Les liens “

” et “

” cr´ eent des cycles.

Les liens symboliques permettent des racourcis. Ils peuvent

´ egalement cr´ eer des cycles.

Un parcours r´ ecursif

I doit toujours ´ eviter les r´ epertoires “

” et “

”

Glanage de fichiers...

Le recyclage des nœuds ^{d’une hi´} erarchie peut se faire par

compteur de r´ ef´ erence, car (une lecture de) la hi´ erarchie est acyclique.

Une destruction de fichier ou de dossier vide se fait en O(1). Il faut toujours vider les r´ epertoires avant de pouvoir les effacer !

Les liens symboliques sont ignor´ es pour le comptage des r´ ef´ erences. On peut donc d´ etruire un fichier alors qu’il existe quelque part dans la

hi´ erarchie un lien symbolique qui le d´ esigne. (Tout comme on peut cr´ eer

un lien symbolique vers un fichier inexistant.)

Op´ erations sur les fichiers

Diff´ erents types d’op´ erations

I Consultation d’un nœud (m´ eta-information) I Parcours de la hi´ erarchie (en tout sens...)

I Modification de la hi´ erarchie (cr´ eation, destruction de nœuds).

I Ecriture/Lecture du contenu des fichiers. ´

Selon les diff´ erents types de fichiers

Ces op´ erations d´ ependent du type de fichiers : I Fichiers ordinaire : lecture, ´ ecriture

I _R´ epertoires : lecture, ajout.

I _Cr´ eation, destructions de nœuds (liens durs, symboliques, etc.)

M´ eta-informations sur les fichiers

Identification

Le num´ ero du p´ eriph´ erique (device) sur lequel il est.

Le num´ ero du nœud sur ce p´ eriph´ erique.

Type du fichier Taille

Dates de modifications

(a) dernier acc` es

(m) derni` ere modification du contenu

(c) dernier modification du contenu ou des m´ eta-informations.

Droits d’acc` es

Propri´ etaires et Groupes

Les utilisateurs appartiennent ` a un ensemble de groupes d’utilisateurs.

Les utilisateurs et les groupes d’utilisateurs sont identifi´ es par un num´ ero, appel´ e user-id ( uid ) et group-id ( gid ).

La liste des utilisateurs et des groupes est dans une base de donn´ ees du syst` eme (traditionnellement les fichiers /etc/passwd ^et /etc/group ^{. On} peut la consulter avec les fonctions :

getpwnam: string -> passwd_entry getgrnam: string -> group_entry

getpwuid: int -> passwd_entry getgrgid: int -> group_entry

Un programme qui s’ex´ ecute a un uid et un gid , consultables :

getuid : unit -> int

Droits d’acc` es

autorisation en lecture (r), ´ ecriture (w), ou ex´ ecution (x)

se note rwx qui repr´ esente un nombre octal (1 bit par lettre).

propri´ etaires

I l’utilisateur propri´ etaire du fichier, I le groupe propri´ etaire du fichier ou I tout le monde.

Cod´ es sur un entier par l’union des permissions individuelles :

user(U)

z }| {

− − −

group(G)

z }| {

− − −

other(O)

z }| {

− − −

| {z }

0oUGO

+ Les bits s et le bit t

Exemple : Que signifie 0o644 ?

Informations sur un fichier en OCaml

stat : string -> stats lstat : string -> stats

o` u stats est un type enregistrement :

st_dev : int Identificateur de la partition

st_ino : int Identificateur du fichier dans la partition 9

=

;

identit´e dans la hi´erarchie st_kind : file_kind Type du fichier.

st_perm : int Droits d’acc`es au fichier

st_nlink : int Nombre d’entr´ees pour un r´epertoire ou nombre de liens durs pour un fichier.

st_uid : int Le num´ero de l’utilisateur propri´etaire.

st_gid : int Le num´ero du groupe propri´etaire.

st_rdev : int (pour les fichiers sp´eciaux).

La taille du fichier, en octets.

Droit d’acc` es dynamiques

Un programme qui tourne peut tester s’il a le droit d’acc` es ` a un fichier.

access : string -> access_permission list -> unit

o` u les permissions ´ el´ ementaires sont d´ ecrite par le type : type access_permission = R_OK | W_OK | X_OK | F OK

L’acc` es, calcul´ e dynamiquement peut ˆ etre plus restreint qu’il ne paraˆıt

dans l’information statique retourn´ ee par stat . Pourquoi ?

Modifier les droits d’acc` es

Les droits

chmod : string -> int -> unit

Les propri´ etaires

On peut changer le propri´ etaire (uid) et le groupe (gid) avec chgrp

chown : string -> int -> int -> unit

Lecture d’un r´ epertoire en OCaml

On lit les r´ epertoires en deux ´ etapes :

1. On ouvre un descripteur sur le r´ epertoire.

opendir : string -> dir_handle 2. On lit les entr´ ees une par une.

readdir : dir_handle -> string

3. La lecture l` eve l’exception End_of_file <sup>` a la fin.</sup>

Exemple (attention ` a bien refermer le r´ epertoire ouvert) let iter_dir f d =

let dir_handle = opendir d ⁱⁿ

try while true do f (readdir dir_handle) done with End_of_file -> closedir dir_handle

| x -> closedir dir_handle; raise x;;

Exercice : fold_dir , list_of_dir

Exemple : lister un r´ epertoire

let ls = iter_dir print_endline;;

let ls_i d = iter_dir ( fun s ->

print_int (lstat (Filename.concat d s)).st_ino;

print_char ’\n’) d;;

En faire un programme : let ls() =

for i = 1 ^to Array.length Sys.argv - 1 do ls Sys.argv.(i) done in

handle_unix_error ls();;

Lire un fichier

Un lien symbolique

readlink : string -> string

Un fichier r´ egulier (cours suivant)

Cr´ eer (pr´ eliminaires)

Pas ` a pas On ne peut cr´ eer un nœud ` a un chemin p/f que si le nœud p existe et est un r´ epertoire.

Bien entendu, il faut aussi que le programme ait les droits n´ ecessaires.

Le masque de cr´ eation

Un programme a une variable syst` eme umask qui est utilis´ ee lors de la cr´ eation des fichiers et r´ epertoires. Un argument perm de type file_perm est alors combin´ e avec le masque en prenant perm & ~umask pour valeur des droits d’acc` es ` a la cr´ eation.

Pour lire et/ou modifier la variable syst` eme umask :

Cr´ eer

Un r´ epertoire vide

mkdir : string -> file_perm -> unit Le r´ epertoire ne doit pas d´ ej` a exister.

Un lien dur

link : string -> string -> unit

link source dest cr´ ee le chemin dest (qui ne doit pas exist´ e) vers le fichier source (qui doit d´ ej` a exister). Auncun nœud n’est cr´ e´ e.

Un lien symbolique

symlink : string -> string -> unit

symlink source dest ^cr´ eer le fichier dest qui est un lien symbolique vers

source (existant ou non).

Cr´ eation d’un fichier

Voir le cours suivant.

D´ etruire

La destruction d’un nœud a deux effets :

I rendre imm´ ediatement le nœud invisible dans la hi´ erarchie,

I _lib´ erer (pour recyclage) lorsque plus aucun programme ne l’utilisera (peut ˆ etre longuement retard´ e). Application

Un r´ epertoire vide

rmdir : string -> unit

Un fichier (r´ egulier, lien, etc)

unlink : string -> unit

unlink source ^d´ etruit le dernier arc du chemin source. Le nœud d´ esign´ e

par source n’est d´ etruit que s’il n’a plus de parents.

Renommer

rename : string -> string -> unit

La commande rename source dest permet de d´ eplacer le nœud (existant) source ` a la position dest .

I source peut ˆ etre un fichier ou un r´ epertoire.

I _si dest existe, il est ´ ecras´ e (sauf si c’est un r´ epertoire non vide).

Op´ erations sur les fichiers r´ eguliers

Prochain cours