Linux программирование в примерах

Помимо флагов 
O_RDONLY
, 
O_WRONLY
 и 
O_RDWR
, при вызове 
open()
 могут добавляться с использованием поразрядного 
OR
 дополнительные флаги. Стандарт POSIX предоставляет ряд этих дополнительных флагов. В табл. 4.7 представлены флаги, которые используются для большинства обычных приложений.
Таблица 4.7. Дополнительные флаги POSIX для 
open()
 
 
Флаг
 
Значение
 
 
 
O_APPEND
 
Принудительно осуществляет все записи в конец файла
 
 
 
O_CREAT
 
Создает новый файл, если он не существует.
 
 
 
O_EXCL
 
При использовании вместе с 
O_CREAT
 возвращает ошибку, если файл уже существует
 
 
 
O_TRUNC
 
Урезает файл (устанавливает его длину в 0), если он существует.
 
 
Если даны 
O_APPEND
 и 
O_TRUNC
, можно представить, как оболочка могла бы открывать или создавать файлы, соответствующие операторам 
>
 и 
>>
. Например:
int fd;
extern char *filename;
mode_t mode = S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH; /* 0666 */
fd = open(filename, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, mode); /* для > */
fd = open(filename, O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND, mode); /* для >> */
Обратите внимание, что флаг 
O_EXCL
 здесь не используется, поскольку как для 
>
, так и для 
>>
 не является ошибкой существование файла. Запомните также, что система применяет к запрошенным правам доступа 
umask
.
Также легко видеть, что, по крайней мере концептуально, 
creat()
 можно было бы легко написать следующим образом:
int creat(const char *path, mode_t mode) {
 return open(path, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC, mode);
}
 
ЗАМЕЧАНИЕ. Если файл открыт с флагом 
O_APPEND
, все данные будут записаны в конец файла, даже если текущее смещение было восстановлено с помощью 
lseek()
.
 
Современные системы предоставляют дополнительные флаги с более специализированным назначением. Они кратко описаны в табл. 4.8.
Таблица 4.8. Дополнительные расширенные флаги POSIX для 
open()
 
 
Флаг
 
Значение
 
 
 
O_APPEND
 
Принудительно осуществляет все записи в конец файла
 
 
 
O_CREAT
 
Создает новый файл, если он не существует.
 
 
 
O_EXCL
 
При использовании вместе с 
O_CREAT
 возвращает ошибку, если файл уже существует
 
 
 
O_TRUNC
 
Урезает файл (устанавливает его длину в 0), если он существует.
 
 
Флаги 
O_DSYNC
, 
O_RSYNC
 и 
O_SYNC
 требуют некоторых пояснений. Системы Unix (включая Linux) содержат внутренний кэш дисковых блоков, который называется буферным кэшем (buffer cache). Когда возвращается системный вызов 
write()
, данные, переданные операционной системе, были скопированы в буфер в буферном кэше. Они необязательно были записаны на диск.
Буферный кэш значительно повышает производительность: поскольку дисковый ввод/ вывод часто на порядок и медленнее операций центрального процессора и памяти, программы значительно снизили бы производительность, если бы им пришлось ждать завершения каждой записи на диск. Вдобавок, если данные были недавно записаны на диск, при последующем чтении тех же данных они уже находились бы в буферном кэше, откуда их можно вернуть немедленно, не дожидаясь завершения операции чтения с диска.
Системы Unix осуществляют также опережающее чтение; поскольку чтение в большинстве случаев последовательное, операционная система после прочтения одного блока осуществляет чтение нескольких дополнительных последовательных блоков таким образом, что эта информация будет уже находиться в кэше, когда программа ее запросит. Если один и тот же файл читают несколько программ, они все получают преимущество, поскольку все получают свои данные из одной копии дисковых блоков файла в буферном кэше.
Все это кэширование, конечно, замечательно, но бесплатного обеда не бывает. В то время, пока данные находятся в буферном кэше и до того, как они будут записаны на диск, есть небольшое, но вполне реальное окно, в котором может случиться катастрофа; например, если выключат питание. Современные дисковые приводы обостряют эту проблему: у многих из них есть собственные внутренние буферы, поэтому при записи данных на диск они могут оказаться не записанными на носитель при выключении питания! Это может быть значительной проблемой для небольших систем, которые не находятся в информационном центре с контролируемым энергоснабжением или не имеют источников бесперебойного питания (UPS). [50]
Для большинства приложений вероятность того, что данные в буферном кэше могут быть нечаянно потеряны, довольно низка. Однако, для некоторых приложений любой такой шанс неприемлем. Поэтому в системе Unix было введено понятие синхронного ввода/вывода, при котором программе гарантируется, что по возвращении из системного вызова данные безопасно записаны на физическое устройство хранения.
Флаг 
O_DSYNC
 гарантирует целостность данных; данные и любая другая информация, которую операционная система должна найти, записываются на диск до возвращения 
write()
. Однако, вспомогательные данные, такие, как время модификации или доступа к файлу, могут быть не записаны на диск. Флаг 
O_SYNC
 требует, чтобы эти данные также были записаны на диск до возвращения 
write()
. (Здесь тоже нет бесплатного обеда; синхронные записи могут серьезно повлиять на производительность программы, заметно ее снизив.)