Aggiornamenti vari, in particolare sui segnali ed i timer.
[gapil.git] / prochand.tex
index b879a1da05fbe55e448c0a223b838e1f1f45fc9f..f3329a855b5c0c9ccbbaee18210dc83584b5a6c1 100644 (file)
@@ -146,20 +146,21 @@ fig.~\ref{fig:proc_task_struct}.
 
 % TODO la task_struct è cambiata per qualche dettaglio vedi anche
 % http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-linux-process-management/
 
 % TODO la task_struct è cambiata per qualche dettaglio vedi anche
 % http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-linux-process-management/
+% TODO completare la parte su quando viene chiamato lo scheduler.
 
 Come accennato in sez.~\ref{sec:intro_unix_struct} è lo \itindex{scheduler}
 \textit{scheduler} che decide quale processo mettere in esecuzione; esso viene
 eseguito ad ogni system call ed ad ogni interrupt,\footnote{più in una serie
 
 Come accennato in sez.~\ref{sec:intro_unix_struct} è lo \itindex{scheduler}
 \textit{scheduler} che decide quale processo mettere in esecuzione; esso viene
 eseguito ad ogni system call ed ad ogni interrupt,\footnote{più in una serie
-  di altre occasioni.}
-% TODO completare questa parte su quando viene chiamato lo scheduler.
-(ma può essere anche attivato esplicitamente). Il timer di sistema provvede
-comunque a che esso sia invocato periodicamente; generando un interrupt
-periodico secondo la frequenza specificata dalla costante
-\const{HZ},\footnote{fino al kernel 2.4 il valore usuale di questa costante
-  era 100, per tutte le architetture eccetto l'alpha, per la quale era 1000,
-  nel 2.6 è stato portato a 1000 su tutte le architetture; occorre fare
-  attenzione a non confondere questo valore con quello dei
-  \itindex{clock~tick} \textit{clock tick} (vedi
+  di altre occasioni.} ma può essere anche attivato esplicitamente. Il timer
+di sistema provvede comunque a che esso sia invocato periodicamente; generando
+un interrupt periodico secondo la frequenza specificata dalla costante
+\const{HZ},\footnote{fino al kernel 2.4 il valore di \const{HZ} era 100 su
+  tutte le architetture tranne l'alpha, per cui era 1000, nel 2.6 è stato
+  portato a 1000 su tutte; dal 2.6.13 lo si può impostare in fase di
+  compilazione del kernel, con un default di 250 e valori possibili di 100,
+  250, 1000 e dal 2.6.20 anche 300 (che è divisibile per le frequenze di
+  refresh della televisione); occorre fare attenzione a non confondere questo
+  valore con quello dei \itindex{clock~tick} \textit{clock tick} (vedi
   sez.~\ref{sec:sys_unix_time}).} definita in \file{asm/param.h}, ed il cui
 valore è espresso in Hertz.\footnote{a partire dal kernel 2.6.21 è stato
   introdotto (a cura di Ingo Molnar) un meccanismo completamente diverso,
   sez.~\ref{sec:sys_unix_time}).} definita in \file{asm/param.h}, ed il cui
 valore è espresso in Hertz.\footnote{a partire dal kernel 2.6.21 è stato
   introdotto (a cura di Ingo Molnar) un meccanismo completamente diverso,
@@ -171,7 +172,6 @@ valore 
   da parte del processore che può essere messo in stato di sospensione anche
   per lunghi periodi di tempo.}
 
   da parte del processore che può essere messo in stato di sospensione anche
   per lunghi periodi di tempo.}
 
-
 Ogni volta che viene eseguito, lo \itindex{scheduler} \textit{scheduler}
 effettua il calcolo delle priorità dei vari processi attivi (torneremo su
 questo in sez.~\ref{sec:proc_priority}) e stabilisce quale di essi debba
 Ogni volta che viene eseguito, lo \itindex{scheduler} \textit{scheduler}
 effettua il calcolo delle priorità dei vari processi attivi (torneremo su
 questo in sez.~\ref{sec:proc_priority}) e stabilisce quale di essi debba
@@ -2146,21 +2146,21 @@ fintanto che esso si trova in uno qualunque degli altri stati.
 \begin{table}[htb]
   \footnotesize
   \centering
 \begin{table}[htb]
   \footnotesize
   \centering
-  \begin{tabular}[c]{|p{2.8cm}|c|p{10cm}|}
+  \begin{tabular}[c]{|p{2.4cm}|c|p{9cm}|}
     \hline
     \textbf{Stato} & \texttt{STAT} & \textbf{Descrizione} \\
     \hline
     \hline
     \textbf{Runnable}& \texttt{R} & Il processo è in esecuzione o è pronto ad
                                     essere eseguito (cioè è in attesa che gli
     \hline
     \textbf{Stato} & \texttt{STAT} & \textbf{Descrizione} \\
     \hline
     \hline
     \textbf{Runnable}& \texttt{R} & Il processo è in esecuzione o è pronto ad
                                     essere eseguito (cioè è in attesa che gli
-                                    venga assegnata la CPU). \\
+                                    venga assegnata la CPU).\\
     \textbf{Sleep}   & \texttt{S} & Il processo  è in attesa di un
                                     risposta dal sistema, ma può essere 
     \textbf{Sleep}   & \texttt{S} & Il processo  è in attesa di un
                                     risposta dal sistema, ma può essere 
-                                    interrotto da un segnale. \\
+                                    interrotto da un segnale.\\
     \textbf{Uninterrutible Sleep}& \texttt{D} & Il  processo è in
                                     attesa di un risposta dal sistema (in 
                                     genere per I/O), e non può essere
     \textbf{Uninterrutible Sleep}& \texttt{D} & Il  processo è in
                                     attesa di un risposta dal sistema (in 
                                     genere per I/O), e non può essere
-                                    interrotto in nessuna circostanza. \\
+                                    interrotto in nessuna circostanza.\\
     \textbf{Stopped} & \texttt{T} & Il processo è stato fermato con un
                                     \const{SIGSTOP}, o è tracciato.\\
     \textbf{Zombie}\index{zombie} & \texttt{Z} & Il processo è terminato ma il
     \textbf{Stopped} & \texttt{T} & Il processo è stato fermato con un
                                     \const{SIGSTOP}, o è tracciato.\\
     \textbf{Zombie}\index{zombie} & \texttt{Z} & Il processo è terminato ma il
@@ -2998,7 +2998,7 @@ disco scrivendo nel file \texttt{/sys/block/\textit{dev}/queue/scheduler}
 scheduler disponibili sono mostrati dal contenuto dello stesso file che
 riporta fra parentesi quadre quello attivo, il default in tutti i kernel
 recenti è proprio il \texttt{cfq},\footnote{nome con cui si indica appunto lo
 scheduler disponibili sono mostrati dal contenuto dello stesso file che
 riporta fra parentesi quadre quello attivo, il default in tutti i kernel
 recenti è proprio il \texttt{cfq},\footnote{nome con cui si indica appunto lo
-  scheduler \textit{Completely Fair Queuing}.} che supporta le priorità; per i
+  scheduler \textit{Completely Fair Queuing}.} che supporta le priorità. Per i
 dettagli sulle caratteristiche specifiche degli altri scheduler, la cui
 discussione attiene a problematiche di ambito sistemistico, si consulti la
 documentazione nella directory \texttt{Documentation/block/} dei sorgenti del
 dettagli sulle caratteristiche specifiche degli altri scheduler, la cui
 discussione attiene a problematiche di ambito sistemistico, si consulti la
 documentazione nella directory \texttt{Documentation/block/} dei sorgenti del
@@ -3006,17 +3006,172 @@ kernel.
 
 Una volta che si sia impostato lo scheduler CFQ ci sono due specifiche system
 call, specifiche di Linux, che consentono di leggere ed impostare le priorità
 
 Una volta che si sia impostato lo scheduler CFQ ci sono due specifiche system
 call, specifiche di Linux, che consentono di leggere ed impostare le priorità
-di I/O.\footnote{se usate in corrisponenza ad uno scheduler diverso il loro
+di I/O.\footnote{se usate in corrispondenza ad uno scheduler diverso il loro
   utilizzo non avrà alcun effetto.} Dato che non esiste una interfaccia
   utilizzo non avrà alcun effetto.} Dato che non esiste una interfaccia
-diretta nelle librerie del C per queste due funzioni occorrerà invocarle
-tramite la funzione \func{syscall} (come illustrato in
-sez.~\ref{sec:intro_syscall}).
+diretta nelle \acr{glibc} per queste due funzioni occorrerà invocarle tramite
+la funzione \func{syscall} (come illustrato in
+sez.~\ref{sec:intro_syscall}). Le due funzioni sono \funcd{ioprio\_get} ed
+\funcd{ioprio\_set}; i rispettivi prototipi sono:
+\begin{functions}
+  \headdecl{linux/ioprio.h}
+  \funcdecl{int ioprio\_get(int which, int who)} 
+  \funcdecl{int ioprio\_set(int which, int who, int ioprio)} 
+
+  Rileva o imposta la priorità di I/O di un processo.
+  
+  \bodydesc{Le funzioni ritornano rispettivamente un intero positivo
+    (indicante la priorità) o 0 in caso di successo e $-1$ in caso di errore,
+    nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+    \begin{errlist}
+    \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il processo indicato.
+    \item[\errcode{EINVAL}] i valori di \param{which} e \param{who} non sono
+      validi. 
+    \item[\errcode{EPERM}] non si hanno i privilegi per eseguire
+      l'impostazione (solo per \func{ioprio\_set}). 
+  \end{errlist} }
+\end{functions}
+
+Le funzioni leggono o impostano la priorità di I/O sulla base dell'indicazione
+dei due argomenti \param{which} e \param{who} che hanno lo stesso significato
+già visto per gli omonimi argomenti di \func{getpriority} e
+\func{setpriority}. Anche in questo caso si deve specificare il valore
+di \param{which} tramite le opportune costanti riportate in
+tab.~\ref{tab:ioprio_args} che consentono di indicare un singolo processo, i
+processi di un \textit{process group} (tratteremo questo argomento in
+sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) o tutti o processi di un utente.
+
+\begin{table}[htb]
+  \centering
+  \footnotesize
+  \begin{tabular}[c]{|c|c|l|}
+    \hline
+    \param{which} & \param{who} & \textbf{Significato} \\
+    \hline
+    \hline
+    \const{IPRIO\_WHO\_PROCESS} & \type{pid\_t} & processo\\
+    \const{IPRIO\_WHO\_PRGR}    & \type{pid\_t} & \itindex{process~group}
+                                                  \textit{process group}\\ 
+    \const{IPRIO\_WHO\_USER}    & \type{uid\_t} & utente\\
+    \hline
+  \end{tabular}
+  \caption{Legenda del valore dell'argomento \param{which} e del tipo
+    dell'argomento \param{who} delle funzioni \func{ioprio\_get} e
+    \func{ioprio\_set} per le tre possibili scelte.}
+  \label{tab:ioprio_args}
+\end{table}
+
+In caso di successo \func{ioprio\_get} restituisce un intero positivo che
+esprime il valore della priorità di I/O, questo valore è una maschera binaria
+composta da due parti, una che esprime la \textsl{classe} di scheduling di I/O
+del processo, l'altra che esprime, quando la classe di scheduling lo prevede,
+la priorità del processo all'interno della classe stessa. Questo stesso
+formato viene utilizzato per indicare il valore della priorità da impostare
+con l'argomento \param{ioprio} di \func{ioprio\_set}.
+
+Per la gestione dei valori che esprimono le priorità di I/O sono state
+definite delle opportune macro di preprocessore, riportate in
+tab.~\ref{tab:IOsched_class_macro}. I valori delle priorità si ottengono o si
+impostano usando queste macro.  Le prime due si usano con il valore restituito
+da \func{ioprio\_get} e per ottenere rispettivamente la classe di
+scheduling\footnote{restituita dalla macro con i valori di
+  tab.~\ref{tab:IOsched_class}.} e l'eventuale valore della priorità. La terza
+macro viene invece usata per creare un valore di priorità da usare come
+argomento di \func{ioprio\_set} per eseguire una impostazione.
+
+\begin{table}[htb]
+  \centering
+  \footnotesize
+  \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
+    \hline
+    \textbf{Macro} & \textbf{Significato}\\
+    \hline
+    \hline
+    \macro{IOPRIO\_PRIO\_CLASS}\texttt{(\textit{value})}
+                                & dato il valore di una priorità come
+                                  restituito da \func{ioprio\_get} estrae il
+                                  valore della classe.\\
+    \macro{IOPRIO\_PRIO\_DATA}\texttt{(\textit{value})}
+                                & dato il valore di una priorità come
+                                  restituito da \func{ioprio\_get} estrae il
+                                  valore della priorità.\\
+    \macro{IOPRIO\_PRIO\_VALUE}\texttt{(\textit{class},\textit{prio})}
+                                & dato un valore di priorità ed una classe
+                                  ottiene il valore numerico da passare a
+                                  \func{ioprio\_set}.\\
+    \hline
+  \end{tabular}
+  \caption{Le macro per la gestione dei valori numerici .}
+  \label{tab:IOsched_class_macro}
+\end{table}
+
+Le classi di scheduling previste dallo scheduler CFQ sono tre, e ricalcano tre
+diverse modalità di distribuzione delle risorse analoghe a quelle già adottate
+anche nel funzionamento dello scheduler del processore. Ciascuna di esse è
+identificata tramite una opportuna costante, secondo quanto riportato in
+tab.~\ref{tab:IOsched_class}.
+
+La classe di priorità più bassa è \const{IOPRIO\_CLASS\_IDLE}; i processi in
+questa classe riescono ad accedere a disco soltanto quando nessun altro
+processo richiede l'accesso. Occorre pertanto usarla con molta attenzione,
+perché un processo in questa classe può venire completamente bloccato quando
+ci sono altri processi in una qualunque delle altre due classi che stanno
+accedendo al disco. Quando si usa questa classe non ha senso indicare un
+valore di priorità, dato che in questo caso non esiste nessuna gerarchia e la
+priorità è identica, la minima possibile, per tutti i processi.
+
+\begin{table}[htb]
+  \centering
+  \footnotesize
+  \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+    \hline
+    \textbf{Classe}  & \textbf{Significato} \\
+    \hline
+    \hline
+    \const{IOPRIO\_CLASS\_RT}  & Scheduling di I/O \textit{real time}.\\
+    \const{IOPRIO\_CLASS\_BE}  & Scheduling di I/O ordinario.\\ 
+    \const{IOPRIO\_CLASS\_IDLE}& Scheduling di I/O di priorità minima.\\
+    \hline
+  \end{tabular}
+  \caption{Costanti che identificano le classi di scheduling di I/O.}
+  \label{tab:IOsched_class}
+\end{table}
 
 
-Lo scheduler CFQ prevede la presenza di tre diverse classi, e ricalcando i
-concetti dello scheduler della CPU, 
+La seconda classe di priorità di I/O è \const{IOPRIO\_CLASS\_BE} (il nome sta
+per \textit{best-effort}) che è quella usata ordinariamente da tutti
+processi. In questo caso esistono priorità diverse che consentono di
+assegnazione di una maggiore banda passante nell'accesso a disco ad un
+processo rispetto agli altri, con meccanismo simile a quello dei valori di
+\textit{nice} in cui si evita che un processo a priorità più alta possa
+bloccare indefinitamente quelli a priorità più bassa. In questo caso però le
+diverse priorità sono soltanto otto, indicate da un valore numerico fra 0 e 7
+e come per \textit{nice} anche in questo caso un valore più basso indica una
+priorità maggiore. 
+
+
+Infine la classe di priorità di I/O \textit{real-time}
+\const{IOPRIO\_CLASS\_RT} ricalca le omonime priorità di processore: un
+processo in questa classe ha sempre la precedenza nell'accesso a disco
+rispetto a tutti i processi delle altre classi e di un processo nella stessa
+classe ma con priorità inferiore, ed è pertanto in grado di bloccare
+completamente tutti gli altri. Anche in questo caso ci sono 8 priorità diverse
+con un valore numerico fra 0 e 7, con una priorità più elevata per valori più
+bassi.
+
+In generale nel funzionamento ordinario la priorità di I/O di un processo
+viene impostata in maniera automatica nella classe \const{IOPRIO\_CLASS\_BE}
+con un valore ottenuto a partire dal corrispondente valore di \textit{nice}
+tramite la formula: $\mathtt{\mathit{prio}}=(\mathtt{\mathit{nice}}+20)/5$. Un
+utente ordinario può modificare con \func{ioprio\_set} soltanto le priorità
+dei processi che gli appartengono,\footnote{per la modifica delle priorità di
+  altri processi occorrono privilegi amministrativi, ed in particolare la
+  capacità \const{CAP\_SYS\_NICE} (vedi sez.~\ref{sec:proc_capabilities}).}
+cioè quelli il cui user-ID reale corrisponde all'user-ID reale o effettivo del
+chiamante. Data la possibilità di ottenere un blocco totale dello stesso, solo
+l'amministratore\footnote{o un processo con la capacità
+  \const{CAP\_SYS\_ADMIN} (vedi sez.~\ref{sec:proc_capabilities}).} può
+impostare un processo ad una priorità di I/O nella classe
+\const{IOPRIO\_CLASS\_RT} o \const{IOPRIO\_CLASS\_IDLE}.
 
 
-%TODO trattare le priorità di I/O
-% vedi man ioprio_set e Documentation/block/ioprio.txt
 
 %TODO trattare le funzionalità per il NUMA
 % vedi man numa e le pagine di manuale relative
 
 %TODO trattare le funzionalità per il NUMA
 % vedi man numa e le pagine di manuale relative
@@ -3231,7 +3386,8 @@ varie funzioni di libreria, che sono identificate aggiungendo il suffisso
 % LocalWords:  CONTINUED sources forking Spawned successfully executing exiting
 % LocalWords:  next cat for COMMAND pts bash defunct TRAPPED DUMPED Killable PR
 % LocalWords:  SIGKILL static RLIMIT preemption PREEMPT VOLUNTARY IDLE RTPRIO
 % LocalWords:  CONTINUED sources forking Spawned successfully executing exiting
 % LocalWords:  next cat for COMMAND pts bash defunct TRAPPED DUMPED Killable PR
 % LocalWords:  SIGKILL static RLIMIT preemption PREEMPT VOLUNTARY IDLE RTPRIO
-% LocalWords:  Completely Fair compat Uniform
+% LocalWords:  Completely Fair compat Uniform CFQ Queuing elevator dev cfq RT
+% LocalWords:  Documentation block syscall ioprio IPRIO CLASS class best effort
 
 %%% Local Variables: 
 %%% mode: latex
 
 %%% Local Variables: 
 %%% mode: latex