[PDF] Introduction à linformatique - Vertigo : les appels système

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Introduction à l"informatique

Vertigo : les appels système

Christophe Cérin

IUT de Villetaneuse

Semestre 2 ; 2014-2015 ; Module M2101

Christophe Cérin (IUTV)

Intr oductionà l"inf ormatique

Semes tre2 ; 2014-2015 ; Module M2101 1 / 48

Généralités

Plan1Généralités

2Quelques appels système liés au système de fichiers

3Appels système et gestion de processus

4Exercices de TD et TP

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Généralités

DéfinitionsDéfinition (Appels système (Wikipedia))

En informatique, un appel système (en anglais, system call, abrégé en syscall) est une fonction primitive

fournie par le noyau (kernel) d"un système d"exploitation et utilisée par les programmes s"exécutant dans

l"espace utilisateur (en d"autres termes, tous les processus distincts du noyau). Ce système permet de

contrôler de façon sécurisée les applications dans l"espace utilisateur.Premiers éléments

Le rôle du noyau est de gérer les ressources matérielles (il contient des pilotes de périphériques) et

de fournir aux programmes une interface uniforme pour l"accès à ces ressources.les appels système sont normalisés : section 2 du manuel;

Quelques exemples :

Système de fichiers : create, open, close, read, write, lseek2,3, dup, link, unlink, stat, fstat, access, chmod,

chown, umask, ioctl;

ÉContrôle des processus : execve, fork, wait, _exit, getuid, geteuid, getgid, getegid, getpid, getppid, signal,

kill, alarm, chdir;

ÉCommunication inter-processus : pipe, msgget, msgsnd, msgrcv, msgctl, semget, semop, shmget, shmat,

shmdt.

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Généralités

GénéralitésComment se présentent les appels système? Les appels système peuvent être utilisés comme de simples fonctions écrites en C : Sur la plupart des noyaux (notamment les noyaux monolithiques comme le noyau Linux) les appels

systèmes sont implémentés par une instruction machine (interrupt, supervisor call, ...) qui fait

basculer le processeur dans le noyau en mode superviseur; Qui dit mode superviseur dit privilège : un simple utilisateur n"est pas forcément en mesure d"exécuter l"appel système;

Besoins de privilèges : un programme est limité à sonespace d"adressesde telle sorte qu"il ne peut

pas lire / modifier l"espace d"adresses d"un autre processus; Un programme ne doit pas avoir accès

à certaines ressources de bas niveau

Linux et OpenBSD ont chacun 300 appels système, NetBSD en a environ 500, FreeBSD au dessus de

500 alors que Plan 9 en a que 51!

Christophe Cérin (IUTV)

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Généralités

GénéralitésImplémentation des appels système

La librairie comme intermédiaire : "fork" et "execve" sont des fonctions de la bibliothèque C qui

exécutent des instructions qui invoquent les appels système "fork, execve". Faire l"appel système

directement dans le code de l"application est plus complexe et peut exiger du code assembleur (en C et C++) ainsi que la connaissance de l"interface binaire de bas niveau pour le fonctionnement de

l"appel système, qui peut être sujet à changement au fil du temps. Les fonctions de la bibliothèque

sont destinées à l"abstraire ces détails. La mise en oeuvre des appels système nécessite un transfert de contrôle qui implique une

interaction spécifique à l"architecture. Une façon typique de mettre en oeuvre l"appel système est

d"utiliser une interruption logicielle. L"interruption transfère le contrôle au noyau du système

d"exploitation de telle sorte que la partie logicielle a simplement besoin de mettre en place une

correspondance avec le numéro de l"appel système nécessaire, et exécuter l"interruption logicielle.

Exemples sur architecture x86 :

AVANT : use of the INT instruction, where the system call number was placed in the EAX register before

interrupt 0x80 was executed ÉMAINTENANT : SYSCALL/SYSRET, SYSENTER/SYSEXIT (the two mechanisms were independently

created by AMD and Intel, respectively, but in essence do the same thing). These are "fast" control transfer

instructions that are designed to quickly transfer control to the OS for a system call without the overhead of

an interrupt. Linux 2.5 began using this on the x86.

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Généralités

Exemple pour motiver notre étude

Que se passe t"il quand on lance une commandels -R? On propose une simulation par le code Bash : #!/bin/bash lsrep () for i in 'ls' ; do if [ "$i" != ".." -a "$i" != "." ] ; then for ((j=1;j<$2;j++)); do echo -n " "; done echo "$i" if [ -d "$i" ] && ! [ -h "$i" ] ; then nb_blancs='expr $2 + 5' cd "$i" lsrep $i $nb_blancs cd .. fi fi done lsrep . 0

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Généralités

GénéralitésExplications du code précédent

C"est un code récursif qui liste les fichiers et répertoires à un certain niveau de l"arborescence (ainsi

que les fichiers contenus dans les sous répertoires). Le principe est le suivant : 1. Je dois lis terun nombr eim portantde fichiers, je ne sais pas f aire...doncje sais f aire; 2.

Je sais f aire: a) lis terles fichiers du r épertoirescour antb) pour t ousles sous-r épertoiresde ce r épertoire

courant : recommencer le même traitement dont je parle ici;

le a) est appelé le cas de base et il permet d"arrêter les traitements récursifs; le b) correspond au

cas : le problème est trop gros donc je demande à le casser un plein de petits morceaux que je sais

résoudre;

On va étudier quelques appels systèmes relatifs au système de fichier et à la gestion des processus!Christophe Cérin (IUTV)Intr oductionà l"inf ormatiqueSemes tre2 ; 2014-2015 ; Module M2101 9 / 48

Quelques appels système liés au système de fichiers

Plan1Généralités

2Quelques appels système liés au système de fichiers

3Appels système et gestion de processus

4Exercices de TD et TP

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Quelques appels système liés au système de fichiers Quelques appels systèmes liés au système de fichiersLes inodes (Wikipedia)

Les inodes (contraction de " index » et " node »; en français : noeud d"index) sont des structures de

données contenant des informations concernant les fichiers stockés dans certains systèmes de

fichiers (notamment de type Linux/Unix). À chaque fichier correspond un numéro d"inode (i-number)

dans le système de fichiers dans lequel il réside, unique au périphérique sur lequel il est situé. Les

inodes peuvent, selon le système de fichiers, contenir aussi des informations concernant le fichier,

tel que son créateur (ou propriétaire), son type d"accès (par exemple sous Unix : lecture, écriture et

exécution), etc.

Importance des inodes :

Les inodes contiennent notamment les méta-données des systèmes de fichiers, et en particulier celles

concernant les droits d"accès.

ÉLes inodes sont créés lors de la création du système de fichiers. La quantité d"inodes (généralement

déterminée lors du formatage et dépendant de la taille de la partition) indique le nombre maximum de

fichiers que le système de fichiers peut contenir.

ÉLe numéro d"inode d"un fichier toto peut être affiché avec la commandels -i totoChristophe Cérin (IUTV)Intr oductionà l"inf ormatiqueSemes tre2 ; 2014-2015 ; Module M2101 12 / 48

Quelques appels système liés au système de fichiers

Quelques appels systèmes liés au système de fichiersNormalisation POSIX (d"après Wikipedia)

Cette norme impose que les fichiers réguliers aient les attributs suivants :

La taille du fichier en octets

Identifiant du périphérique contenant le fichier

L"identifiant du propriétaire du fichier (UID)

L"identifiant du groupe auquel appartient le fichier (GID) Le numéro d"inode qui identifie le fichier dans le système de fichiers Le mode du fichier qui détermine quel utilisateur peut lire, écrire et exécuter ce fichier horodatage (timestamp) pour

La date de dernière modification de l"inode ctime (affichée par la commande stat ou par ls -lc, modification

des droits du fichier) ÉLa date de dernière modification du fichier mtime (affichée par le classique ls -l) ÉLa date de dernier accès atime (affichée par la commande stat ou par ls -lu) Un compteur indiquant le nombre de liens physiques sur cet inode. (Nlinks) Remarque :les inodes ne contiennent pas les noms de fichier.

Remarque :un répertoire est simplement une liste de noms et d"inodes. Quand on crée un fichier on

ajoute une paire (nom, numéro inode) à un répertoire; Quand on détruit un fichier, on supprime cette paire

(ce n"est pas la peine de parcourir le fichiers pour mettre des 0!)

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Quelques appels système liés au système de fichiers Quelques appels systèmes liés au système de fichiersLes types de fichiers

Information retournée parls -l:

• d (directory) • l (symbolic link) • b (block device) • c (character device) • p (named pipe) • s (socket)Device files Il en existe deux types : ceux dits " par caractères » et ceux dits " par blocs » Character devices can be accessed one character at a time Block devices must be accessed in larger units called blocks, which contain a number of characters.

Votre disque dur est un block device.

Remarque :Les Device files sont crées par la commande/dev/MAKEDEV(on spécifie le type : joystick, usb, parallel port...)

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Quelques appels système liés au système de fichiers

Quelques appels systèmes liés au système de fichiersOpérations sur les fichiers : création, ouverture, fermeture, adjonction

Toutes les options liées à ces fonctions sont obtenues par unman FILE *stream,*fopen(); *declare a stream and prototype fopen*/ stream = fopen(''myfile.dat"",''r""); *it is good practice to to check file*/ *is opened correctly:*/ if ((stream = fopen(''myfile.dat"",''r"")) == NULL) { printf(''Can"t open %sn"",''myfile.dat""); exit(1); *LIRE ET ECRIRE*/ int fprintf(FILE *stream, char*format,args..) int fscanf(FILE *stream, char*format,args..) int getc(FILE *stream), int fgetc(FILE*stream) int putc(char ch, FILE *s) int fputc(char ch, FILE

*s)Christophe Cérin (IUTV)Intr oductionà l"inf ormatiqueSemes tre2 ; 2014-2015 ; Module M2101 15 / 48

Quelques appels système liés au système de fichiers Quelques appels systèmes liés au système de fichiersVérifications diverses feof() -- returns true if the stream is currently at the end of the file. So to read a stream,fp, line by line you could do: while ( !feof(fp) ) fscanf(fp,"%s",line); ferror() -- reports on the error state of the stream and returns true if an error has occurred. clearerr() -- resets the error indication for a given stream. fileno() -- returns the integer file descriptor associated with the named stream.

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Quelques appels système liés au système de fichiers Quelques appels systèmes liés au système de fichiersEntrées/sorties de bas niveau

Les commandes qui suivent ne sont pas buffurisées : on accède directement au device sans passer par

un tampon intermédiaire : open, close, write, creat, sizeof/ *program to read a list of floats from a binary file*/ *first byte of file is an integer saying how many*/ *floats in file. Floats follow after it, File name got from*/ /*command line*/ #include #includequotesdbs_dbs45.pdfusesText_45

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