Revisionati gli errori di mmap e risistemate alcune indicizzazioni (ed

[gapil.git] / fileadv.tex

diff --git a/fileadv.tex b/fileadv.tex
index 0ef7c30f026a5e6d85fe7582674f75f5dd0a5b2f..e5313642070f22b19db1e8308888fe2eaf70ae52 100644 (file)
--- a/fileadv.tex
+++ b/fileadv.tex
@@ -3907,12 +3907,12 @@ Il meccanismo è illustrato in fig.~\ref{fig:file_mmap_layout}, una sezione del
 file viene \textsl{mappata} direttamente nello spazio degli indirizzi del
 programma.  Tutte le operazioni di lettura e scrittura su variabili contenute
 in questa zona di memoria verranno eseguite leggendo e scrivendo dal contenuto
 file viene \textsl{mappata} direttamente nello spazio degli indirizzi del
 programma.  Tutte le operazioni di lettura e scrittura su variabili contenute
 in questa zona di memoria verranno eseguite leggendo e scrivendo dal contenuto

-del file attraverso il sistema della memoria virtuale \index{memoria~virtuale}
-che in maniera analoga a quanto avviene per le pagine che vengono salvate e
-rilette nella swap, si incaricherà di sincronizzare il contenuto di quel
-segmento di memoria con quello del file mappato su di esso.  Per questo motivo
-si può parlare tanto di \textsl{file mappato in memoria}, quanto di
-\textsl{memoria mappata su file}.
+del file attraverso il sistema della memoria virtuale illustrato in
+sez.~\ref{sec:proc_mem_gen} che in maniera analoga a quanto avviene per le
+pagine che vengono salvate e rilette nella \textit{swap}, si incaricherà di
+sincronizzare il contenuto di quel segmento di memoria con quello del file
+mappato su di esso.  Per questo motivo si può parlare tanto di \textsl{file
+  mappato in memoria}, quanto di \textsl{memoria mappata su file}.

 
 L'uso del \textit{memory-mapping} comporta una notevole semplificazione delle
 operazioni di I/O, in quanto non sarà più necessario utilizzare dei buffer
 
 L'uso del \textit{memory-mapping} comporta una notevole semplificazione delle
 operazioni di I/O, in quanto non sarà più necessario utilizzare dei buffer


@@ -3928,12 +3928,12 @@ cui si opera sarà a sua volta letta o scritta sul file una pagina alla volta e
 solo per le parti effettivamente usate, il tutto in maniera completamente
 trasparente al processo; l'accesso alle pagine non ancora caricate avverrà
 allo stesso modo con cui vengono caricate in memoria le pagine che sono state
 solo per le parti effettivamente usate, il tutto in maniera completamente
 trasparente al processo; l'accesso alle pagine non ancora caricate avverrà
 allo stesso modo con cui vengono caricate in memoria le pagine che sono state

-salvate sullo swap.
+salvate sullo \textit{swap}.

 
 Infine in situazioni in cui la memoria è scarsa, le pagine che mappano un file
 vengono salvate automaticamente, così come le pagine dei programmi vengono
 
 Infine in situazioni in cui la memoria è scarsa, le pagine che mappano un file
 vengono salvate automaticamente, così come le pagine dei programmi vengono

-scritte sulla swap; questo consente di accedere ai file su dimensioni il cui
-solo limite è quello dello spazio di indirizzi disponibile, e non della
+scritte sulla \textit{swap}; questo consente di accedere ai file su dimensioni
+il cui solo limite è quello dello spazio di indirizzi disponibile, e non della

 memoria su cui possono esserne lette delle porzioni.
 
 L'interfaccia POSIX implementata da Linux prevede varie funzioni di sistema
 memoria su cui possono esserne lette delle porzioni.
 
 L'interfaccia POSIX implementata da Linux prevede varie funzioni di sistema


@@ -3941,7 +3941,6 @@ per la gestione del \textit{memory mapped I/O}, la prima di queste, che serve
 ad eseguire la mappatura in memoria di un file, è \funcd{mmap}; il suo
 prototipo è:
 
 ad eseguire la mappatura in memoria di un file, è \funcd{mmap}; il suo
 prototipo è:
 

-

 \begin{funcproto}{
 \fhead{unistd.h}
 \fhead{sys/mman.h} 
 \begin{funcproto}{
 \fhead{unistd.h}
 \fhead{sys/mman.h} 


@@ -3951,8 +3950,8 @@ prototipo è:
 }
 
 {La funzione ritorna il puntatore alla zona di memoria mappata in caso di
 }
 
 {La funzione ritorna il puntatore alla zona di memoria mappata in caso di

-  successo, e \const{MAP\_FAILED} ($-1$) per un errore, nel qual caso
-  \var{errno} assumerà uno dei valori:
+  successo, e \const{MAP\_FAILED} (\texttt{(void *) -1}) per un errore, nel
+  qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:

   \begin{errlist}
     \item[\errcode{EACCES}] o \param{fd} non si riferisce ad un file regolare,
       o si è usato \const{MAP\_PRIVATE} ma \param{fd} non è aperto in lettura,
   \begin{errlist}
     \item[\errcode{EACCES}] o \param{fd} non si riferisce ad un file regolare,
       o si è usato \const{MAP\_PRIVATE} ma \param{fd} non è aperto in lettura,


@@ -3966,13 +3965,19 @@ prototipo è:
       \const{MAP\_ANONYMOUS}.
     \item[\errcode{EINVAL}] i valori di \param{start}, \param{length} o
       \param{offset} non sono validi (o troppo grandi o non allineati sulla
       \const{MAP\_ANONYMOUS}.
     \item[\errcode{EINVAL}] i valori di \param{start}, \param{length} o
       \param{offset} non sono validi (o troppo grandi o non allineati sulla

-      dimensione delle pagine).
+      dimensione delle pagine), o \param{lengh} è zero (solo dal 2.6.12)
+      o \param{flags} contiene sia \const{MAP\_PRIVATE} che
+      \const{MAP\_SHARED} o nessuno dei due.

     \item[\errcode{ENFILE}] si è superato il limite del sistema sul numero di
       file aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
     \item[\errcode{ENODEV}] il filesystem di \param{fd} non supporta il memory
       mapping.
     \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è memoria o si è superato il limite sul
       numero di mappature possibili.
     \item[\errcode{ENFILE}] si è superato il limite del sistema sul numero di
       file aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
     \item[\errcode{ENODEV}] il filesystem di \param{fd} non supporta il memory
       mapping.
     \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è memoria o si è superato il limite sul
       numero di mappature possibili.

+    \item[\errcode{EOVERFLOW}] su architettura a 32 bit con il supporto per i
+      \textit{large file} (che hanno una dimensione a 64 bit) il numero di
+      pagine usato per \param{lenght} aggiunto a quello usato
+      per \param{offset} eccede i 32 bit (\texttt{unsigned long}).

     \item[\errcode{EPERM}] l'argomento \param{prot} ha richiesto
       \const{PROT\_EXEC}, ma il filesystem di \param{fd} è montato con
       l'opzione \texttt{noexec}.
     \item[\errcode{EPERM}] l'argomento \param{prot} ha richiesto
       \const{PROT\_EXEC}, ma il filesystem di \param{fd} è montato con
       l'opzione \texttt{noexec}.


@@ -3982,14 +3987,14 @@ prototipo è:
 }
 \end{funcproto}
 
 }
 \end{funcproto}
 

-

 La funzione richiede di mappare in memoria la sezione del file \param{fd} a
 partire da \param{offset} per \param{length} byte, preferibilmente
 all'indirizzo \param{start}. Il valore \param{start} viene normalmente
 La funzione richiede di mappare in memoria la sezione del file \param{fd} a
 partire da \param{offset} per \param{length} byte, preferibilmente
 all'indirizzo \param{start}. Il valore \param{start} viene normalmente

-considerato come un suggerimento, ma l'uso di un valore diverso da \val{NULL},
-in cui di rimette completamente al kernel la scelta dell'indirizzo, viene
-sconsigliato per ragioni di portabilità. Il valore di \param{offset} deve
-essere un multiplo della dimensione di una pagina di memoria.
+considerato come un suggerimento, ma l'uso di un qualunque valore diverso da
+\val{NULL}, in cui si rimette completamente al kernel la scelta
+dell'indirizzo, viene sconsigliato per ragioni di portabilità. Il valore
+di \param{offset} deve essere un multiplo della dimensione di una pagina di
+memoria.

 
 \begin{table}[htb]
   \centering
 
 \begin{table}[htb]
   \centering


@@ -4012,8 +4017,8 @@ essere un multiplo della dimensione di una pagina di memoria.
 
 Il valore dell'argomento \param{prot} indica la protezione\footnote{come
   accennato in sez.~\ref{sec:proc_memory} in Linux la memoria reale è divisa
 
 Il valore dell'argomento \param{prot} indica la protezione\footnote{come
   accennato in sez.~\ref{sec:proc_memory} in Linux la memoria reale è divisa

-  in pagine: ogni processo vede la sua memoria attraverso uno o più segmenti
-  lineari di memoria virtuale.  Per ciascuno di questi segmenti il kernel
+  in pagine, ogni processo vede la sua memoria attraverso uno o più segmenti
+  lineari di memoria virtuale; per ciascuno di questi segmenti il kernel

   mantiene nella \itindex{page~table} \textit{page table} la mappatura sulle
   pagine di memoria reale, ed le modalità di accesso (lettura, esecuzione,
   scrittura); una loro violazione causa quella una \itindex{segment~violation}
   mantiene nella \itindex{page~table} \textit{page table} la mappatura sulle
   pagine di memoria reale, ed le modalità di accesso (lettura, esecuzione,
   scrittura); una loro violazione causa quella una \itindex{segment~violation}


@@ -4062,26 +4067,25 @@ tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}.
     \const{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli \itindex{stack} \textit{stack}. 
                              Indica che la mappatura deve essere effettuata 
                              con gli indirizzi crescenti verso il basso.\\
     \const{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli \itindex{stack} \textit{stack}. 
                              Indica che la mappatura deve essere effettuata 
                              con gli indirizzi crescenti verso il basso.\\

-    \const{MAP\_HUGETLB}   & da trattare (dal 2.6.32).\\
-    \const{MAP\_LOCKED}    & Se impostato impedisce lo swapping delle pagine
-                             mappate (dal 2.5.37).\\
+    \const{MAP\_HUGETLB}   & Esegue la mappatura usando le cosiddette
+                             ``\textit{huge pages}'' (dal 2.6.32).\\
+    \const{MAP\_LOCKED}    & Se impostato impedisce lo \textit{swapping} delle
+                             pagine mappate (dal 2.5.37).\\

     \const{MAP\_NONBLOCK}  & Esegue un \textit{prefaulting} più limitato che
                              non causa I/O (dal 2.5.46).\\
     \const{MAP\_NORESERVE} & Si usa con \const{MAP\_PRIVATE}. Non riserva
     \const{MAP\_NONBLOCK}  & Esegue un \textit{prefaulting} più limitato che
                              non causa I/O (dal 2.5.46).\\
     \const{MAP\_NORESERVE} & Si usa con \const{MAP\_PRIVATE}. Non riserva

-                             delle pagine di swap ad uso del meccanismo del
-                             \textit{copy on write} \itindex{copy~on~write}
-                             per mantenere le
-                             modifiche fatte alla regione mappata, in
-                             questo caso dopo una scrittura, se non c'è più
-                             memoria disponibile, si ha l'emissione di
-                             un \signal{SIGSEGV}.\\
+                             delle pagine di \textit{swap} ad uso del meccanismo
+                             del \textit{copy on write} \itindex{copy~on~write}
+                             per mantenere le modifiche fatte alla regione
+                             mappata, in questo caso dopo una scrittura, se
+                             non c'è più memoria disponibile, si ha
+                             l'emissione di un \signal{SIGSEGV}.\\

     \const{MAP\_PRIVATE}   & I cambiamenti sulla memoria mappata non vengono
                              riportati sul file. Ne viene fatta una copia
                              privata cui solo il processo chiamante ha
                              accesso.  Le modifiche sono mantenute attraverso
     \const{MAP\_PRIVATE}   & I cambiamenti sulla memoria mappata non vengono
                              riportati sul file. Ne viene fatta una copia
                              privata cui solo il processo chiamante ha
                              accesso.  Le modifiche sono mantenute attraverso

-                             il meccanismo del \textit{copy on
-                               write} \itindex{copy~on~write} e 
-                             salvate su swap in caso di necessità. Non è
+                             il meccanismo del \textit{copy on write} e 
+                             salvate su \textit{swap} in caso di necessità. Non è

                              specificato se i cambiamenti sul file originale
                              vengano riportati sulla regione
                              mappata. Incompatibile con \const{MAP\_SHARED}.\\
                              specificato se i cambiamenti sul file originale
                              vengano riportati sulla regione
                              mappata. Incompatibile con \const{MAP\_SHARED}.\\


@@ -4144,25 +4148,22 @@ effettive del file o della sezione che si vuole mappare.
 Il caso più comune è quello illustrato in fig.~\ref{fig:file_mmap_boundary},
 in cui la sezione di file non rientra nei confini di una pagina: in tal caso
 verrà il file sarà mappato su un segmento di memoria che si estende fino al
 Il caso più comune è quello illustrato in fig.~\ref{fig:file_mmap_boundary},
 in cui la sezione di file non rientra nei confini di una pagina: in tal caso
 verrà il file sarà mappato su un segmento di memoria che si estende fino al

-bordo della pagina successiva.
-
-In questo caso è possibile accedere a quella zona di memoria che eccede le
-dimensioni specificate da \param{length}, senza ottenere un \signal{SIGSEGV}
-poiché essa è presente nello spazio di indirizzi del processo, anche se non è
-mappata sul file. Il comportamento del sistema è quello di restituire un
-valore nullo per quanto viene letto, e di non riportare su file quanto viene
-scritto.
+bordo della pagina successiva.  In questo caso è possibile accedere a quella
+zona di memoria che eccede le dimensioni specificate da \param{length}, senza
+ottenere un \signal{SIGSEGV} poiché essa è presente nello spazio di indirizzi
+del processo, anche se non è mappata sul file. Il comportamento del sistema è
+quello di restituire un valore nullo per quanto viene letto, e di non
+riportare su file quanto viene scritto.

 
 Un caso più complesso è quello che si viene a creare quando le dimensioni del
 file mappato sono più corte delle dimensioni della mappatura, oppure quando il
 file è stato troncato, dopo che è stato mappato, ad una dimensione inferiore a
 
 Un caso più complesso è quello che si viene a creare quando le dimensioni del
 file mappato sono più corte delle dimensioni della mappatura, oppure quando il
 file è stato troncato, dopo che è stato mappato, ad una dimensione inferiore a

-quella della mappatura in memoria.
-
-In questa situazione, per la sezione di pagina parzialmente coperta dal
-contenuto del file, vale esattamente quanto visto in precedenza; invece per la
-parte che eccede, fino alle dimensioni date da \param{length}, l'accesso non
-sarà più possibile, ma il segnale emesso non sarà \signal{SIGSEGV}, ma
-\signal{SIGBUS}, come illustrato in fig.~\ref{fig:file_mmap_exceed}.
+quella della mappatura in memoria.  In questa situazione, per la sezione di
+pagina parzialmente coperta dal contenuto del file, vale esattamente quanto
+visto in precedenza; invece per la parte che eccede, fino alle dimensioni date
+da \param{length}, l'accesso non sarà più possibile, ma il segnale emesso non
+sarà \signal{SIGSEGV}, ma \signal{SIGBUS}, come illustrato in
+fig.~\ref{fig:file_mmap_exceed}.

 
 Non tutti i file possono venire mappati in memoria, dato che, come illustrato
 in fig.~\ref{fig:file_mmap_layout}, la mappatura introduce una corrispondenza
 
 Non tutti i file possono venire mappati in memoria, dato che, come illustrato
 in fig.~\ref{fig:file_mmap_layout}, la mappatura introduce una corrispondenza


@@ -4477,38 +4478,39 @@ partire dal quale la sezione di file indicata verrà rimappata. L'argomento
 valori di \func{mmap} (quelli di tab.~\ref{tab:file_mmap_prot}) ma di tutti i
 flag solo \const{MAP\_NONBLOCK} non viene ignorato.
 
 valori di \func{mmap} (quelli di tab.~\ref{tab:file_mmap_prot}) ma di tutti i
 flag solo \const{MAP\_NONBLOCK} non viene ignorato.
 

+\itindbeg{prefaulting} 
+

 Insieme alla funzione \func{remap\_file\_pages} nel kernel 2.5.46 con sono
 stati introdotti anche due nuovi flag per \func{mmap}: \const{MAP\_POPULATE} e
 \const{MAP\_NONBLOCK}.  Il primo dei due consente di abilitare il meccanismo
 Insieme alla funzione \func{remap\_file\_pages} nel kernel 2.5.46 con sono
 stati introdotti anche due nuovi flag per \func{mmap}: \const{MAP\_POPULATE} e
 \const{MAP\_NONBLOCK}.  Il primo dei due consente di abilitare il meccanismo

-del \itindex{prefaulting} \textit{prefaulting}. Questo viene di nuovo in aiuto
-per migliorare le prestazioni in certe condizioni di utilizzo del
-\textit{memory mapping}. 
+del \textit{prefaulting}. Questo viene di nuovo in aiuto per migliorare le
+prestazioni in certe condizioni di utilizzo del \textit{memory mapping}.

 
 Il problema si pone tutte le volte che si vuole mappare in memoria un file di
 
 Il problema si pone tutte le volte che si vuole mappare in memoria un file di

-grosse dimensioni. Il comportamento normale del sistema della
-\index{memoria~virtuale} memoria virtuale è quello per cui la regione mappata
-viene aggiunta alla \itindex{page~table} \textit{page table} del processo, ma
-i dati verranno effettivamente utilizzati (si avrà cioè un
-\itindex{page~fault} \textit{page fault} che li trasferisce dal disco alla
-memoria) soltanto in corrispondenza dell'accesso a ciascuna delle pagine
-interessate dal \textit{memory mapping}. 
+grosse dimensioni. Il comportamento normale del sistema della memoria virtuale
+è quello per cui la regione mappata viene aggiunta alla \textit{page table}
+del processo, ma i dati verranno effettivamente utilizzati (si avrà cioè un
+\textit{page fault} che li trasferisce dal disco alla memoria) soltanto in
+corrispondenza dell'accesso a ciascuna delle pagine interessate dal
+\textit{memory mapping}.

 
 Questo vuol dire che il passaggio dei dati dal disco alla memoria avverrà una
 pagina alla volta con un gran numero di \itindex{page~fault} \textit{page
   fault}, chiaramente se si sa in anticipo che il file verrà utilizzato
 
 Questo vuol dire che il passaggio dei dati dal disco alla memoria avverrà una
 pagina alla volta con un gran numero di \itindex{page~fault} \textit{page
   fault}, chiaramente se si sa in anticipo che il file verrà utilizzato

-immediatamente, è molto più efficiente eseguire un \itindex{prefaulting}
-\textit{prefaulting} in cui tutte le pagine di memoria interessate alla
-mappatura vengono ``\textsl{popolate}'' in una sola volta, questo
-comportamento viene abilitato quando si usa con \func{mmap} il flag
-\const{MAP\_POPULATE}.
+immediatamente, è molto più efficiente eseguire un \textit{prefaulting} in cui
+tutte le pagine di memoria interessate alla mappatura vengono
+``\textsl{popolate}'' in una sola volta, questo comportamento viene abilitato
+quando si usa con \func{mmap} il flag \const{MAP\_POPULATE}.

 
 Dato che l'uso di \const{MAP\_POPULATE} comporta dell'I/O su disco che può
 rallentare l'esecuzione di \func{mmap} è stato introdotto anche un secondo
 
 Dato che l'uso di \const{MAP\_POPULATE} comporta dell'I/O su disco che può
 rallentare l'esecuzione di \func{mmap} è stato introdotto anche un secondo

-flag, \const{MAP\_NONBLOCK}, che esegue un \itindex{prefaulting}
-\textit{prefaulting} più limitato in cui vengono popolate solo le pagine della
-mappatura che già si trovano nella cache del kernel.\footnote{questo può
-  essere utile per il linker dinamico, in particolare quando viene effettuato
-  il \textit{prelink} delle applicazioni.}
+flag, \const{MAP\_NONBLOCK}, che esegue un \textit{prefaulting} più limitato
+in cui vengono popolate solo le pagine della mappatura che già si trovano
+nella cache del kernel.\footnote{questo può essere utile per il linker
+  dinamico, in particolare quando viene effettuato il \textit{prelink} delle
+  applicazioni.}
+
+\itindend{prefaulting}

 
 Per i vantaggi illustrati all'inizio del paragrafo l'interfaccia del
 \textit{memory mapped I/O} viene usata da una grande varietà di programmi,
 
 Per i vantaggi illustrati all'inizio del paragrafo l'interfaccia del
 \textit{memory mapped I/O} viene usata da una grande varietà di programmi,


@@ -5381,11 +5383,10 @@ all'accesso al disco; il suo prototipo è:
 
 La funzione richiede che venga letto in anticipo il contenuto del file
 \param{fd} a partire dalla posizione \param{offset} e per un ammontare di
 
 La funzione richiede che venga letto in anticipo il contenuto del file
 \param{fd} a partire dalla posizione \param{offset} e per un ammontare di

-\param{count} byte, in modo da portarlo in cache.  La funzione usa la
-\index{memoria~virtuale} memoria virtuale ed il meccanismo della
-\index{paginazione} paginazione per cui la lettura viene eseguita in blocchi
-corrispondenti alle dimensioni delle pagine di memoria, ed i valori di
-\param{offset} e \param{count} vengono arrotondati di conseguenza.
+\param{count} byte, in modo da portarlo in cache.  La funzione usa la memoria
+virtuale ed il meccanismo della paginazione per cui la lettura viene eseguita
+in blocchi corrispondenti alle dimensioni delle pagine di memoria, ed i valori
+di \param{offset} e \param{count} vengono arrotondati di conseguenza.

 
 La funzione estende quello che è un comportamento normale del kernel che
 quando si legge un file, aspettandosi che l'accesso prosegua, esegue sempre
 
 La funzione estende quello che è un comportamento normale del kernel che
 quando si legge un file, aspettandosi che l'accesso prosegua, esegue sempre