Tema 1 - Biblioteca stdio

Overview

Acest proiect este o tema de laborator pentru cursul de Proiectarea sistemelor de operare si reprezinta o implementare minmala a bibliotecii stdio, care sa permita lucrul cu fisiere. Biblioteca implementeaza structura SO_FILE, impreuna cu functiile de citire, scriere, oferind si functionalitatea de buffering.

Functiile implementate

• so_fopen: deschide un fisier in modul precizat si initializeaza o structura SO_FILE corespunzatoare. Foloseste apelul de sistem open pentru a realiza acest lucru.
• so_fclose: dezaloca structura SO_FILE si inchide fisierul deschis, folosind apelul de sistem close. De asemenea, inainte de a inchide fisierul, pentru a ne asigura ca nu au ramas date nescrise in fisier din buffer, apelam un so_fflush.
• so_fileno: intoarce descriptorul fisierului asociat structurii SO_FILE.
• so_fflush: este functia care asigura scrierea in fisier a datelor din buffer prin utilizarea apelului de sistem write. Am folosit un while pentru ca apelul de sistem nu asigura scrierea tuturor octetilor in fisier si acest lucru era necesar. De asemenea, functia invalideaza bufferul dupa scriere.
• so_fgetc: citeste un caracter din fisier si se bazeaza pe buffering (se ocupa cu popularea bufferului). Functia foloseste apelul de sistem read pentru a citi un bloc de octeti pe care ii incarca in buffer atunci cand acesta este gol sau bufferul precedent a fost citit complet. Caracterul intors este citit direct din buffer pe baza unui offset care se incrementeaza la fiecare apel al functiei.
• so_fputc: scrie un caracter in fisier si se bazeaza pe buffering.(se ocupa cu popularea bufferului) .Functia foloseste so_fflush pentru a scrie continutul bufferului atunci cand acesta a fost umplut. Caracterul este scris direct in buffer pe baza unui offset care se incrementeaza la fiecare apel al functiei.
• so_fread: citeste un bloc de elemente de o anumita dimensiune si le salveaza la o adresa specificata de un pointer. Pentru a realiza citirea, se foloseste de functia so_fgetc, care este apelata pentru citirea fiecarui octet in parte in bufferul structurii SO_FILE.
• so_fwrite: scrie un bloc de elemente de o anumita dimensiune dintr-un buffer primit ca parametru. Pentru a asigura scrierea, se foloseste de functia so_fputc, care este apelata pentru a scrie fiecare octet in parte in bufferul structurii SO_FILE.
• so_fseek: muta cursorul fisierului la o pozitie dorita folosind apelul de sistem lseek. De asemenea, se ocupa cu invalidarea bufferului in cazul in care ultima operatie a fost de citire si apeleaza so_fflush in cazul in care ultima operatie a fost de scriere, pentru a asigura scrierea datelor existente in buffer in fisier.
• so_ftell: intoarce pozitia curenta a cursorului din fisier. Acest lucru este realizat prin variabila file_cursor din SO_FILE care se incrementeaza la fiecare apel so_fputc sau so_sgetc. De asemenea, valoarea este modificata in cazul unui apel so_fseek.
• so_feof: inotarce o valoare diferita de 0 daca s-a ajuns la EOF
• so_ferror: intoarce o valoare diferita de 0 daca a aparut o eroare in urma executiei functiilor din librarie.
• so_popen: lanseaza un proces nou folosind fork care sa execute o anumita comanda. Se foloseste de un pipe anonim pentru a realiza comunicarea intre procesul parinte (programul) si copil (bash). Fiecare proces asculta sau scrie la unul din capete si il inchide pe cel nefolosit. In cazul copilului, acesta redirecteaza standard input/output in capatul corespunzator si executa comanda care i-a fost data folosind apelul de sistem execvp. Parintele aloca o structura SO_FILE, seteaza pid-ul copilului in aceasta si o returneaza.
• so_pclose: asteapta terminarea procesului lansat de so_popen si elibereaza memoria ocupata de structura SO_FILE.

Structura SO_FILE

• handle: descriptorul fisierului deschis
• flags: flagurile folosite pentru a descrie comporatamentul fisierul deschis (O_RONLY etc.)
• filemode: este setat cu valoarea implicita de 0644 doar daca fisierul este deschis intr-un mod ce presupune si crearea acestuia. Altfel, are valoarea -1
• buffer: este bufferul de dimensiune BUFF_SIZE folosit pentru scrierea/citirea din fisier
• buffer_offset: reprezinta cursorul asociat bufferului. El se modifica odata ce citim/scriem
• buffer_length: reprezinta dimensiunea ocupata a bufferului. (nu mereu se citesc/scriu BUFF_SIZE octeti)
• file_offset: reprezinta cursorul fisierului
• bool_is_eof: true/false daca s-a ajuns la EOF
• bool_is_error: true/false daca a avut loc o eroare
• pid: pid-ul procesului copil. Ne este necesar pentru a stii pe cine astepta parintele in functia pclose
• last_operation: tine minte daca ultima operatie folosita a fost de scriere/citire. Am folosit un enum pentru a defini aceste stari
• openmode: tine minte in ce mod a fost deschis fisierul. Am folosit un enum pentru a defini aceste stari

Bibliografie:

• Pentru implementarea so_popen/so_pclose m-am ajutat de: https://android.googlesource.com/platform/bionic/+/3884bfe9661955543ce203c60f9225bbdf33f6bb/libc/unistd/popen.c
• Man page-urile apelurilor de sistem folosite
• Pentru intelegere buffering: https://stackoverflow.com/questions/29712445/what-is-the-use-of-buffering-in-pythons-built-in-open-function,https://stackoverflow.com/questions/27993971/understanding-buffering-in-c