בשאלה זו נדון במערכת הקבצים VSFS שנלמדה בקורס. הקף את התשובה הנכונה בעיגול (נכון או לא נכון) ונמק את תשובתך.
Full original question text (raw OCR)
מערכות הפעלה (234123) שאלה 4 - מערכת קבצים (25 נק') בשאלה זו נדון במערכת הקבצים VSFS שנלמדה בקורס. הקף את התשובה הנכונה בעיגול (נכון או לא נכון) ונמק את תשובתך. 1. (2 נק') הגורם המגביל את מספר הקבצים במערכת הוא מספר ה-data blocks נכון \ לא נכון נימוק: 2. (2 נק') בהנחה שיש למשתמש הרשאות קריאה\כתיבה לקובץ מסוים, הוא יכול לשנות את שמו. נכון \ לא נכון נימוק: 3. (2 נק') נתון שאם נריץ את הפקודה: cat /foo/bar נקבל את הפלט: Hello אם נבצע את הפקודות: sudo mount /dev/disk-on-key /foo cat /foo/bar האם יתכן שנקבל את הפלט הבא? Hello נכון \ לא נכון נימוק: 4. (5 נק') נתון הקוד הבא: ```c 1. void f() { 2. Int fd2 = open("/tmp/a.txt", O_WRONLY); 3. write(fd2, "never", 5); 4. close(fd2); //line 2 5. } 6. 7. void main() { 8. int fd1 = open("/tmp/org.txt”, O_WRONLY); 9. write(fd1, "hello", 5); 10. system("cp /tmp/org.txt /tmp/dir/a.txt"); 11. link("/tmp/org.txt", "/tmp/a.txt"); 12. write(fd1, "world", 5); 13. close(fd1); //line 1 14. if(fork() == 0){ 15. f(); 16. } else { 17. wait(); 18. int fd2 = open("/tmp/dir/a.txt”, O_WRONLY); 19. write(fd2, “again”, 5); 20. close(fd2); //line 3 21. } 22. } ``` הנחיות: • התיקייה tmp/dir/ קיימת במערכת, ולתהליך יש הרשאות גישה לכל הקבצים איתם הוא מתעסק • בהתחלה tmp/org.txt/ ריק • קריאת המערכת system(...) פשוט מבצעת את הפקודה שהיא מקבלת כלומר מבצעת cp שמעתיקה את הקובץ שהועבר כפרמטר הראשון לקובץ שהועבר שני. • הפקודה link יוצרת hardlink כמו שנלמד בתרגולים. ציינו את תוכן שלושת הקבצים tmp/org.txt, tmp/a.txt, tmp/dir/a.txt, בכל אחת מהשורות המסומנות בהערות line1,2,3 ונמקו: שם הקובץ / שורה line 1 line 2 line 3 /tmp/org.txt /tmp/dir/a.txt /tmp/a.txt נימוק: 5. (3 נק') דני ובני, שני מפתחים של מערכת הקבצים VSFS, קיבלו משימה מאתגרת לכתוב את המימוש של קישורים רכים (symbolic links) במערכת VSFS. דני טען שכדאי לשמור את המסלול שהקישור הרך מצביע עליו בתוך ה- data block של הקישור, לעומת זאת, בני טען שכדאי לשמור את המסלול בתוך ה- inode. מה היתרון והחיסרון של כל הצעה? נימוק: 6. (3 נק') דני ובני ניגשו לרני, המנהלת של שניהם, כדי שתחליט על איזה הצעה לקבל ולממש. רני החליטה שהיא תאמץ את שתי ההצעות של דני ובני, כך שאם תנאי מסוים מתקיים אז המסלול יישמר ב data block ואם לא אז המסלול יישמר ב- inode. תארו מה התנאי הזה שיקבע מתי לשמור את המסלול ב- data block ומתי ב- inode? נא לציין בהסבר שלכם איפה נשמור את המסלול ב- inode מבלי לשנות את המבנה הקיים שלו (כלומר, מבלי להוסיף שדות חדשים)? נימוק: 7. (8 נק) נתון הקוד הבא: ```c char buffer[4096] = {0}; open("/foo/bar", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC); symlink("/foo/bar", "/foo/B"); int fd = open("/foo/B", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC); write(fd, "A", 1); write(fd, "B", 1); write(fd, buffer, 4096); ``` נתון ש: מערכת הקבצים VSFS מורכבת וכי הסופרבלוק כבר נמצא בזיכרון, שאר הנתונים (קבצים, תיקיות, inodes, ...) עדיין בדיסק. הקובץ /foo/bar אינו קיים לפני שמתחילים להריץ תוכנית זו (symlink(target, linkpath הינה קריאת מערכת שיוצרת קישור רך לקובץ שנתון כפרמטר ראשון במסלול שנתון כפרמטר שני המסלול של קישור רך נשמר בתוך ה- inode כמה פעמים ניגש הקוד הזה לדיסק? השלימו את החסר בטבלה הבאה כפי שראינו בתרגולים (כלומר רשמו read/write בתא המתאים לפי הפעולות המתבצעות בכל תא, ולא להתייחס למטמונים השונים): data bitmap inode bitmap root inode foo indode bar inode B inode create (/foo/bar) write(fd, "A", 1) write(fd, "B", 1) write(fd, buffer, 4096)
(2 נק') הגורם המגביל את מספר הקבצים במערכת הוא מספר ה-data blocks נכון \ לא נכון נימוק:
libc syscall wrapper caching pitfalls(2 נק') בהנחה שיש למשתמש הרשאות קריאה\כתיבה לקובץ מסוים, הוא יכול לשנות את שמו. נכון \ לא נכון נימוק:
fork/exec address-space semanticslibc syscall wrapper caching pitfallsHard link vs symlink inode behavior(2 נק') נתון שאם נריץ את הפקודה: cat /foo/bar נקבל את הפלט: Hello אם נבצע את הפקודות: sudo mount /dev/disk-on-key /foo cat /foo/bar האם יתכן שנקבל את הפלט הבא? Hello נכון \ לא נכון נימוק:
fork/exec address-space semanticslibc syscall wrapper caching pitfallsHard link vs symlink inode behavior(5 נק') נתון הקוד הבא: ```c 1. void f() { 2. Int fd2 = open("/tmp/a.txt", O_WRONLY); 3. write(fd2, "never", 5); 4. close(fd2); //line 2 5. } 6. 7. void main() { 8. int fd1 = open("/tmp/org.txt”, O_WRONLY); 9. write(fd1, "hello", 5); 10. system("cp /tmp/org.txt /tmp/dir/a.txt"); 11. link("/tmp/org.txt", "/tmp/a.txt"); 12. write(fd1, "world", 5); 13. close(fd1); //line 1 14. if(fork() == 0){ 15. f(); 16. } else { 17. wait(); 18. int fd2 = open("/tmp/dir/a.txt”, O_WRONLY); 19. write(fd2, “again”, 5); 20. close(fd2); //line 3 21. } 22. } ``` הנחיות: • התיקייה tmp/dir/ קיימת במערכת, ולתהליך יש הרשאות גישה לכל הקבצים איתם הוא מתעסק • בהתחלה tmp/org.txt/ ריק • קריאת המערכת system(...) פשוט מבצעת את הפקודה שהיא מקבלת כלומר מבצעת cp שמעתיקה את הקובץ שהועבר כפרמטר הראשון לקובץ שהועבר שני. • הפקודה link יוצרת hardlink כמו שנלמד בתרגולים. ציינו את תוכן שלושת הקבצים tmp/org.txt, tmp/a.txt, tmp/dir/a.txt, בכל אחת מהשורות המסומנות בהערות line1,2,3 ונמקו: שם הקובץ / שורה line 1 line 2 line 3 /tmp/org.txt /tmp/dir/a.txt /tmp/a.txt נימוק:
fork/exec address-space semanticslibc syscall wrapper caching pitfallsHard link vs symlink inode behavior(3 נק') דני ובני, שני מפתחים של מערכת הקבצים VSFS, קיבלו משימה מאתגרת לכתוב את המימוש של קישורים רכים (symbolic links) במערכת VSFS. דני טען שכדאי לשמור את המסלול שהקישור הרך מצביע עליו בתוך ה- data block של הקישור, לעומת זאת, בני טען שכדאי לשמור את המסלול בתוך ה- inode. מה היתרון והחיסרון של כל הצעה? נימוק:
libc syscall wrapper caching pitfallsHard link vs symlink inode behavior(3 נק') דני ובני ניגשו לרני, המנהלת של שניהם, כדי שתחליט על איזה הצעה לקבל ולממש. רני החליטה שהיא תאמץ את שתי ההצעות של דני ובני, כך שאם תנאי מסוים מתקיים אז המסלול יישמר ב data block ואם לא אז המסלול יישמר ב- inode. תארו מה התנאי הזה שיקבע מתי לשמור את המסלול ב- data block ומתי ב- inode? נא לציין בהסבר שלכם איפה נשמור את המסלול ב- inode מבלי לשנות את המבנה הקיים שלו (כלומר, מבלי להוסיף שדות חדשים)? נימוק:
Hard link vs symlink inode behavior(8 נק) נתון הקוד הבא: ```c char buffer[4096] = {0}; open("/foo/bar", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC); symlink("/foo/bar", "/foo/B"); int fd = open("/foo/B", O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC); write(fd, "A", 1); write(fd, "B", 1); write(fd, buffer, 4096); ``` נתון ש: מערכת הקבצים VSFS מורכבת וכי הסופרבלוק כבר נמצא בזיכרון, שאר הנתונים (קבצים, תיקיות, inodes, ...) עדיין בדיסק. הקובץ /foo/bar אינו קיים לפני שמתחילים להריץ תוכנית זו (symlink(target, linkpath הינה קריאת מערכת שיוצרת קישור רך לקובץ שנתון כפרמטר ראשון במסלול שנתון כפרמטר שני המסלול של קישור רך נשמר בתוך ה- inode כמה פעמים ניגש הקוד הזה לדיסק? השלימו את החסר בטבלה הבאה כפי שראינו בתרגולים (כלומר רשמו read/write בתא המתאים לפי הפעולות המתבצעות בכל תא, ולא להתייחס למטמונים השונים): data bitmap inode bitmap root inode foo indode bar inode B inode create (/foo/bar) write(fd, "A", 1) write(fd, "B", 1) write(fd, buffer, 4096)
libc syscall wrapper caching pitfallsHard link vs symlink inode behavior
The exam question — original PDF
pages 12, 13, 14, 15Exactly as it appears on the exam paper.
Built from these components
Ordered basic → advanced. Master the earlier ones first.
Review the material
Read these before you answer — each verified slide teaches a component this question tests, and nothing from an unrelated topic is included. Tutorial slides show the actual slide image.
POSIX file descriptors (FDs) • A successful open<“file name”> of a file returns a FD rpt – A nonnegative integer – An index to a per-process array called the “file descriptor table” – Each entry in the array saves, e.g., the current offset – Threads share the array (and hence the offset) – C’s FILE structure encapsulates a FD • FD or filename? – Some file-related POSIX system calls operate on FDs • read, write, fchmod, fchown, fchdir, fstat, ftruncate… – Others operate on file names • chmod, chown, chdir, stat, truncate – Has security implications: FD versions are more secure in some sense • Because association of FD to underlying file is immutable – Once an FD exists, it will always point to the same file • Whereas association between file & its name is mutable – So they can lead to TOCTTOU (time of check to time of use) races OS (234123) - files 9
Hard links – when is a file deleted? • Every file has a “reference count” associated with it – link() ref_count++ – unlink() ref_count-- • if( ref_count == 0 ) – The file has no more names – It isn’t pointed to from any node within the file hierarchy – So it can finally be deleted • What if an open file is deleted? (its ref_count==0) – Can we still access the file through the open FD(s)? • Yes – If >=1 processes have the file open when the last link is removed • The link shall be removed before unlink() returns • But the removal of the file contents shall be postponed until all references (file descriptors) to the file are close()-ed • Have you seen files names that begin with “.nfs”? OS (234123) - files 26
inodes & *stat syscalls • lstat(2) – Exactly the same as stat(2) if applied to a hard link – But if applied to a symlink, would return the information of this symlink (not to the target of the symlink) – In this case, POSIX says that the only fields within the stat structure that you can portably use are: • st_mode which will specify that the file is a symlink • st_size symlink content length (= length of target filepath) – The value of the rest of the fields could be valid, but it is not specified by POSIX – Notably, it is not specified if a symlink has a corresponding inode • Will be discussed shortly OS (234123) - files 34
אחרי fork()parentint main() { int x = 0; pid_t p = fork(); if (p == 0) { x = 1; } else { x = 2; }}sonint main() { int x = 0; pid_t p = fork(); if (p == 0) { x = 1; } else { x = 2; }}מערכות הפעלה - תרגול 210
הדפסה מתואמת למסךשימוש ב-wait() יכול לפתור את הבעיה שראינו קודם כאשר מדפיסים למסך במקביל משני תהליכים:int main() { pid_t p = fork(); if (p > 0) { // parent waits for child wait(NULL); } printf(“hello”); return 0;}מערכות הפעלה - תרגול 215
קריאת המערכת waitpid()pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);פעולה: המתנה לסיום בן ספציפי שמספרו pid.wait(), waitpid() הן קריאות מערכת חוסמות.כלומר חוסמות את התקדמות התהליך עד להתרחשות תנאי מסוים.באנגלית: blocking system calls.הארגומנט options מאפשר לשנות את ההתנהגות של waitpid() לקריאת מערכת לא חוסמת.אם options==WNOHANG קריאת המערכת תחזור מיד, כאשר ערך חזרה 0 משמעותו שאף תהליך בן עוד לא סיים, ואילו ערך חזרה חיובי הוא ה-pid של תהליך בן שסיים ונמצא עדיין במצב zombie.מערכות הפעלה - תרגול 216
קריאת המערכת exit()שאלה: למה בכלל לקרוא ל-exit(status) , אם אפשר פשוט לרשום return status בסוף פונקציית ה-main?תשובה: main היא לא באמת הפונקציה הראשית של התכנית...main() נקראת ע"י __libc_start_main() שאוספת את ערך החזרה של main() וקוראת ל-exit().int __libc_start_main(…) { …… exit(main(…));}מסקנה: הפונקציה exit תמיד נקראת לסיום סטנדרטי של התוכנית.מערכות הפעלה - תרגול 218
קריאות המערכת getpid(), getppid()pid_t getpid();קריאת מערכת המחזירה לתהליך הקורא את ה-pid של עצמו.pid_t getppid();קריאת מערכת המחזירה את ה-PID של תהליך האב של התהליך הקורא.שאלה: מה המשמעות של getppid() == 1 עבור תהליך משתמש טיפוסי?תשובה: תהליך האב הוא init. קורה למשל אם תהליך הבן יתום.מערכות הפעלה - תרגול 222
דוגמת קודמסכמתprintf("pid = %d\n", getpid());pid_t pid = fork();if (pid == 0) { printf("child pid = %d\n", getpid()); char* args[] = {"/bin/date", NULL}; execv(args[0], args); printf("This should not be printed\n");} else { wait(NULL); printf("parent pid = %d\n", getpid());}פלט לדוגמה:pid = 8919child pid = 8920Sun Oct 29 00:31:32 IDT 2017parent pid = 8919מערכות הפעלה - תרגול 224
אתחול תהליכים בלינוקסמשתמשים מתחברים לעבודה בלינוקס דרך מסופים (terminal).מסוף = מסך + מקלדת (מקומי או מרוחק).התהליך init יוצר תהליך בן עבור כל מסוף, אשר טוען ומבצע את המשימות הבאות לפי הסדר:איתחול של המסוף.התחברות של המשתמש עם שם משתמש וסיסמא באמצעות תכנית login.אם אושרה כניסת המשתמש: קריאה לתוכנית shell(כמו tcsh או bash) המאפשרת למשתמש להעביר פקודות למערכת ההפעלה.מערכות הפעלה - תרגול 225
דוגמה לשימוש בתהליכים - shellממשק שורת פקודה (command line).ייעוד עיקרי: לקבל פקודות ולבצע אותן באופן סדרתי.ה-shell מייצר תהליך בן עבור כל פקודה על-מנת לבצע אותה.כל פקודה ניתן להריץ בחזית (foreground) או ברקע (background).הרצה בחזית: האב (shell) ממתין לסיום הבן לפני קריאת הפקודה הבאה.הרצה ברקע: האב (shell) עובר מיד לקריאת הפקודה הבאה.ייעוד נוסף: להציג קבצים ותיקיות על-מנת לסייר במערכת.דוגמה חיה:https://www.tutorialspoint.com/unix_terminal_online.phpמערכות הפעלה - תרגול 226
בלינוקס יש שני סוגי קישורים (links)soft / symbolic linkln -s src dstקישור סימבולי הוא קובץ חדש עם inode נפרד מזה של הקובץ המקורי.כתיבה דרך הקישור כותבת לקובץ אליו הוא מצביע.מחיקת הקישור (באמצעות הפקודה rm) לא תמחק את הקובץ המוצבע.אפשר ליצור קישורים סימבוליים גם לקובץ שלא קיים.hard linkln src dstקישור קשיח הוא שם נרדף לקובץ המקורי כי הוא מצביע ישירות ל-inode של הקובץ המקורי.כתיבה דרך הקישור כותבת לקובץ אליו הוא מצביע.מחיקת הקישור תקטין את מונה הקישורים של הקובץ (כפי שנשמר ב-inode).הקובץ יימחק מהדיסק רק כאשר כל ה-hard links אליו יימחקו.מערכות הפעלה - תרגול 1213
>> rm /A/helloמערכות הפעלה - תרגול 1219inode #2type=dirdatanameinode #A5B7inode #5type=dirdatanameinode #…………inode #13type=soft_linkdatainode #7type=dirdatanameinode #soft13……data block/A/helloקישור "שבור"!dangling link
The exam text, the skills it tests, and the exact slides are already in context.