Il campo \var{aio\_lio\_opcode} è usato soltanto dalla funzione
\func{lio\_listio}, che, come vedremo più avanti, permette di eseguire con una
-sola chiamanta una serie di operazioni, usando un vettore di \textit{control
+sola chiamata una serie di operazioni, usando un vettore di \textit{control
block}. Tramite questo campo si specifica quale è la natura di ciascuna di
esse.
\end{lstlisting}
\end{minipage}
\normalsize
- \caption{La struttura \type{sigevent}, usata per specificare le modailtà di
+ \caption{La struttura \type{sigevent}, usata per specificare le modalità di
notifica degli eventi relativi alle operazioni di I/O asincrono.}
\label{fig:file_sigevent}
\end{figure}
campi per eseguire l'operazione può avvenire in un momento qualsiasi dopo la
richiesta. Questo comporta che occorre evitare di usare per \param{aiocbp}
variabili automatiche e che non si deve riutilizzare la stessa struttura per
-un'ulteriore operazione fintanto che la precedente non sia stata ultimata. In
+un ulteriore operazione fintanto che la precedente non sia stata ultimata. In
generale per ogni operazione di I/O asincrono si deve utilizzare una diversa
struttura \type{aiocb}.
esaurimento.
Oltre alle operazioni di lettura e scrittura l'interfaccia POSIX.1b mette a
-disposizione un'altra operazione, quella di sincronizzazione delll'I/O, essa è
+disposizione un'altra operazione, quella di sincronizzazione dell'I/O, essa è
compiuta dalla funzione \func{aio\_fsync}, che ha lo stesso effetto della
-analoga \func{fsync}, ma viene esguita in maniera asincrona; il suo prototipo
+analoga \func{fsync}, ma viene eseguita in maniera asincrona; il suo prototipo
è:
\begin{prototype}{aio.h}
{ssize\_t aio\_return(int op, struct aiocb *aiocbp)}
operazioni di sincronizzazione dei dati saranno completate.
In alcuni casi può essere necessario interrompere le operazioni (in genere
-quando viene richiesta un'uscita immediata dal programam), per questo lo
+quando viene richiesta un'uscita immediata dal programma), per questo lo
standard POSIX.1b prevede una funzioni apposita, \func{aio\_cancel}, che
permette di cancellare una operazione richiesta in precedenza; il suo
prototipo è:
operazioni specificate da \param{list}.
\bodydesc{La funzione restituisce 0 se una (o più) operazioni sono state
- completate, e -1 in caso di errorem nel qual caso \var{errno} viene
+ completate, e -1 in caso di errore nel qual caso \var{errno} viene
settata ai valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EAGAIN}] Nessuna operazione è stata completata entro
secondo la modalità \param{mode}.
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
- errorem nel qual caso \var{errno} viene settata ai valori:
+ errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ai valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EAGAIN}] Nessuna operazione è stata completata entro
\param{timeout}.
L'argomento \param{mode} permette di stabilire il comportamento della
funzione, se viene specificato il valore \macro{LIO\_WAIT} la funzione si
blocca fino al completamento di tutte le operazioni richieste; se invece si
-spercifica \macro{LIO\_NOWAIT} la funzione ritorna immediatamente dopo aver
+specifica \macro{LIO\_NOWAIT} la funzione ritorna immediatamente dopo aver
messo in coda tutte le richieste. In questo caso il chiamante può richiedere
la notifica del completamento di tutte le richieste, settando l'argomento
\param{sig} in maniera analoga a come si fa per il campo \var{aio\_sigevent}
integrate anche dallo standard Unix 98; fino alle libc5 Linux usava
\type{size\_t} come tipo dell'argomento \param{count}, una scelta logica,
che è stata dismessa per restare aderenti allo standard.} ha introdotto due
-nuove system call, \func{readv} e \func{writev}, che permettono di effettare
+nuove system call, \func{readv} e \func{writev}, che permettono di effettuare
con una sola chiamata una lettura o una scrittura su una serie di buffer
(quello che viene chiamato \textsl{I/O vettorizzato}. I relativi prototipi
sono:
\label{fig:file_iovec}
\end{figure}
-I buffer da utlizzare sono specificati attraverso l'argomento \var{vector} che
-è un array di tale strutture, la cui lunghezza è specificata da \param{count}.
+I buffer da utilizzare sono specificati attraverso l'argomento \var{vector} che
+è un vettore di tale strutture, la cui lunghezza è specificata da \param{count}.
Essi verranno letti (o scritti) nell'ordine in cui li si sono specificati.
\label{sec:file_memory_map}
Una modalità alternativa di I/O, che usa una interfaccia completamente diversa
-rispetto a quella classica, è quella dei file \textsl{mappati in memoria}. In
-sostanza quello che si fa è usare il meccanismo della
-\textsl{paginazione}\index{paginazione} usato per la memoria virtuale (vedi
-\secref{sec:proc_mem_gen}) vedere il file in una sezione dello spazio di
-indirizzi del processo, in modo che l'accesso a quest'ultimo avvenga con le
-normali operazioni di lettura e scrittura delle variabili in memoria.
-
-Questa interfaccia è più efficiente dell'uso delle usuali funzioni di I/O, in
-quanto permette di caricare in memoria solo le parti del file che sono
-effettivamente usate ad un dato istante. Infatti, dato che l'accesso è fatto
-direttamente attraverso la memoria virtuale, non è necessario trasferire in un
-buffer tutti i dati che potrebbero servire, e poi riscrivere il tutto una
-volta completate le operazioni, la scrittura e la lettura avverranno invece
-direttamente sulla sezione di memoria mappata, che sarà a sua volta letta o
-scritta sul file, una pagina alla volta (e solo per le parti effettivamente
-usate) in maniera trasparente attraverso il meccanismo della paginazione.
-L'acceso alle pagine non ancora caricate avverrà allo stesso modo con cui
-vengono caricate in memoria le pagine che sono state salvate sullo swap.
-
-Inoltre in situazioni in cui la memoria è scarsa, le pagine che mappano un
+rispetto a quella classica vista in \capref{cha:file_unix_interface}, è il
+cosiddetto \textit{memory-mapped I/O}, che attraverso il meccanismo della
+\textsl{paginazione}\index{paginazione} usato dalla memoria virtuale (vedi
+\secref{sec:proc_mem_gen}) permette di \textsl{mappare} il contenuto di un
+file in una sezione dello spazio di indirizzi del processo.
+
+Tutto questo comporta una notevole semplificazione delle operazioni di I/O, in
+quanto non sarà più necessario utilizzare dei buffer intermedi su cui
+appoggiare i dati da traferire, ma questi potranno essere acceduti
+direttamente dalla sezione di memoria; inoltre questa interfaccia
+è più efficiente delle usuali funzioni di I/O, in quanto permette di caricare
+in memoria solo le parti del file che sono effettivamente usate ad un dato
+istante.
+
+Infatti, dato che l'accesso è fatto direttamente attraverso la memoria
+virtuale, la sezione di memoria mappata su 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'acceso
+alle pagine non ancora caricate avverrà allo stesso modo con cui vengono
+caricate in memoria le pagine che sono state salvate sullo 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 scritte sulla swap; questo consente di accedere ai file su dimensioni
-il cui solo limite è quello dello spazio di indirizzi disponibile,
+il cui solo limite è quello dello spazio di indirizzi disponibile, e non della
+memoria su cui possono esserne lette delle porzioni.
+
+L'interfaccia prevede varie funzioni per la gestione del \textit{memory
+ mapping}, la prima di queste è \func{mmap}, che esegue la mappatura in
+memoria un file; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+
+ \headdecl{unistd.h}
+ \headdecl{sys/mman.h}
+
+ \funcdecl{void * mmap(void *start, size\_t length, int prot, int flags, int
+ fd, off\_t offset)}
+
+ Esegue la mappatura in memoria del file \param{fd}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce il puntatore alla zona di memoria mappata
+ in caso di successo, e \macro{MAP\_FAILED} (-1) in caso di errore, nel
+ qual caso \var{errno} viene settata ai valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EBADF}] Il file descriptor non è valido, e non si è usato
+ \macro{MAP\_ANONYMOUS}.
+ \item[\macro{EACCES}] Il file descriptor non si riferisce ad un file
+ normale, o si è richiesto \macro{MAP\_PRIVATE} ma \param{fd} non è
+ aperto in lettura, o si è richiesto \macro{MAP\_SHARED} e settato
+ \macro{PROT\_WRITE} ed \param{fd} non è aperto in lettura/scrittura, o
+ si è settato \macro{PROT\_WRITE} ed \param{fd} è in
+ \textit{append-only}.
+ \item[\macro{EINVAL}] I valori di \param{start}, \param{length} o
+ \param{offset} non sono validi (o troppo grandi o non allineati sulla
+ dimensione delle pagine).
+ \item[\macro{ETXTBSY}] Si è settato \macro{MAP\_DENYWRITE} ma \param{fd} è
+ aperto in scrittura.
+ \item[\macro{EAGAIN}] Il file è bloccato, o si è bloccata troppa memoria.
+ \item[\macro{ENOMEM}] Non c'è memoria o si è superato il limite sul numero
+ di mappature possibili.
+ \item[\macro{ENODEV}] Il filesystem di \param{fd} no supporta il memory
+ mapping.
+ \end{errlist}
+ }
+\end{functions}
+
+La funzione richiede di mappare in memoria la sezione del file \param{fd} a
+partire da \param{offset} per \param{lenght} byte, preferibilmente
+all'indirizzo \param{start}. Il valore di \param{offset} deve essere un
+multiplo della dimensione di una pagina di memoria. Il valore dell'argomento
+\param{prot} indica la protezione\footnote{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
+ mantiene nella \textit{page table} la mappatura sulle pagine di memoria
+ reale, ed le modalità di accesso (lettura, esecuzione, scrittura); una loro
+ violazione causa quella che si chiama una \textit{segment violation}, e la
+ relativa emissione del segnale \macro{SIGSEGV}.} da applicare al segmento di
+memoria e deve essere specificato come maschera binaria ottenuta dall'OR di
+uno o più dei valori riportati in \tabref{tab:file_mmap_flag}; il valore
+specificato deve essere compatibile con la modalità con cui si è aperto il
+file.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{PROT\_EXEC} & Le pagine possono essere eseguite.\\
+ \macro{PROT\_READ} & Le pagine possono essere lette.\\
+ \macro{PROT\_WRITE} & Le pagine possono essere scritte.\\
+ \macro{PROT\_NONE} & L'accesso alle pagine è vietato.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori dell'argomento \param{prot} di \func{mmap}, relativi alla
+ protezione applicate alle pagine del file mappate in memoria.}
+ \label{tab:file_mmap_prot}
+\end{table}
+L'argomento \param{flags} specifica qual'è il tipo di oggetto mappato, le
+opzioni relative alle modalità con cui è effettuata la mappatura e alle
+modalità con cui le modifiche alla memoria mappata vengono condivise o
+mantenute private al processo che le ha effettuate. Deve essere specificato
+come maschera binaria ottenuta dall'OR di uno o più dei valori riportati in
+\tabref{tab:file_mmap_flag}.
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{MAP\_FIXED} & Non permette di restituire un indirizzo diverso
+ da \param{start}, se questo non può essere usato
+ \func{mmap} fallisce. Se si setta questo flag il
+ valore di \param{start} deve essere allineato
+ alle dimensioni di una pagina. \\
+ \macro{MAP\_SHARED} & I cambiamenti sulla memoria mappata vengono
+ riportati sul file e saranno immediatamente
+ visibili agli altri processi che mappano lo stesso
+ file.\footnotemark Il file su disco però non sarà
+ aggiornato fino alla chiamata di \func{msync} o
+ \func{unmap}), e solo allora le modifiche saranno
+ visibili per l'I/O convenzionale. Incompatibile
+ con \macro{MAP\_PRIVATE}. \\
+ \macro{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} e
+ salvate su swap in caso di necessità. Non è
+ specificato se i cambiamenti sul file originale
+ vengano riportati sulla regione
+ mappata. Incompatibile con \macro{MAP\_SHARED}. \\
+ \macro{MAP\_DENYWRITE} & In Linux viene ignorato per evitare
+ \textit{DoS}\index{DoS} (veniva usato per
+ segnalare che tentativi di scrittura sul file
+ dovevano fallire con \macro{ETXTBUSY}).\\
+ \macro{MAP\_EXECUTABLE}& Ignorato. \\
+ \macro{MAP\_NORESERVE} & Si usa con \macro{MAP\_PRIVATE}. Non riserva
+ delle pagine di swap ad uso del meccanismo di
+ \textit{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 \macro{SIGSEGV}. \\
+ \macro{MAP\_LOCKED} & Se settato impedisce lo swapping delle pagine
+ mappate. \\
+ \macro{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli stack. Indica
+ che la mappatura deve essere effettuata con gli
+ indirizzi crecenti verso il basso.\\
+ \macro{MAP\_ANONYMOUS} & La mappatura non è associata a nessun file. Gli
+ argomenti \param{fd} e \param{offset} sono
+ ignorati.\footnotemark\\
+ \macro{MAP\_ANON} & Sinonimo di \macro{MAP\_ANONYMOUS}, deprecato.\\
+ \macro{MAP\_FILE} & Valore di compatibiità, deprecato.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori possibili dell'argomento \param{flag} di \func{mmap}.}
+ \label{tab:file_mmap_flag}
+\end{table}
+
+\footnotetext{Dato che tutti faranno riferimento alle stesse pagine di
+ memoria.}
+\footnotetext{L'uso di questo flag con \macro{MAP\_SHARED} è
+ stato implementato in Linux a partire dai kernel della serie 2.4.x.}
+
+Un file viene sempre mappato su multipli delle dimensioni di una pagina,
+qualora esso sia più corto la parte restante è riempita con zeri; eventuali
+scritture in quella zona di memoria non vengono riportate sul file. Se le
+dimensioni del file cambiano (esso viene esteso o troncato), non è specificato
+quale effetto viene a aversi sulle pagine di memoria che corrispondono alle
+regioni aggiunte o tolte.
+
+Si tenga presente che non tutti i file possono venire mappati in memoria, la
+mappatura infatti introduce una corrispondenza biunivoca fra una sezione di un
+file ed una sezione di memoria, pertanto si può parlare tanto di file mappato
+in memoria, quanto di memoria mappata su file. Questo comporta che ad esempio
+non è possibile mappare in memoria pipe, socket e fifo, per le quali non ha
+senso parlare di \textsl{sezione}. Lo stesso vale anche per alcuni file di
+dispositivo, che non dispongono della relativa operazione \var{mmap} (si
+ricordi quanto esposto in \secref{sec:file_vfs_work}), ma esistono anche casi
+(un esempio è l'interfaccia ponte PCI-VME del chip Universe) di dispositivi
+che sono utilizzabili praticamente solo con questa interfaccia.
+
+Passando attraverso una \func{fork} i file mappati in memoria vengono
+ereditati in maniera trasparente dal processo figlio, mantenendo gli stessi
+attributi avuti nel padre; così se si è usato \macro{MAP\_SHARED} padre e
+figlio accederanno allo stesso file in maniera condivisa, mentre se si è usato
+\macro{MAP\_PRIVATE} ciascuno di essi manterrà una sua versione privata
+indipendente. Non c'è invece nessun passaggio attraverso una \func{exec}, dato
+che quest'ultima sostituisce tutto lo spazio degli indirizzi di un processo
+con quello di un nuovo programma.
+
+Quando si effettua la mappatura di un file vengono pure modificati i tempi ad
+esso associati (si ricordi quanto esposto in \secref{sec:file_file_times}). Il
+valore di \var{st\_atime} può venir cambiato in qualunque istante a partire
+dal momento in cui la mappatura è stata effettuata: il primo riferimento ad
+una pagina mappata su un file aggiorna questo tempo. I valori di
+\var{st\_ctime} e \var{st\_mtime} possono venir cambiati solo quando si è
+consentita la scrittura sul file (cioè per un file mappato con
+\macro{PROT\_WRITE} e \macro{MAP\_SHARED}) e sono aggiornati dopo la scrittura
+o in corrispondenza di una eventuale \func{msync}.
+
+Dato per i file mappati in memoria le operazioni di I/O sono gestite
+direttamente dalla memoria virtuale, occorre essere consapevoli delle
+interazioni che possono esserci con operazioni effettuate con l'interfaccia
+standard dei file di \capref{sec:file_unix_interface}. Il problema è che una
+volta che si è mappato un file, le operazioni di lettura e scrittura saranno
+eseguite sulla memoria, e riportate su disco in maniera autonoma dal sistema
+della memoria virtuale.
+
+Pertanto se si modifica un file con l'interfaccia standard queste modifiche
+potranno essere visibili o meno a seconda del momento in cui la memoria
+virtuale leggerà dal disco in memoria quella sezione del file, perciò è del
+tutto indefinito il risultato della modifica nei confronti del contenuto della
+memoria mappata.
+
+Se è, per quanto appena visto, sconsigliabile eseguire scritture su file
+attraverso l'interfaccia standard quando lo si è mappato in memoria, è invece
+possibile usare l'interfaccia standard per leggere un file mappato in memoria,
+purché si abbia una certa cura; infatti l'interfaccia dell'I/O mappato in
+memoria mette a disposizione la funzione \func{msync} per sincronizzare il
+contenuto della memoria mappata con il file su disco; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \headdecl{sys/mman.h}
+
+ \funcdecl{int msync(const void *start, size\_t length, int flags)}
+
+ Sincronizza i contenuti di una sezione di un file mappato in memoria.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
+ errore nel qual caso \var{errno} viene settata ai valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EINVAL}] O \param{start} non è multiplo di \macro{PAGESIZE},
+ o si è specificato un valore non valido per \param{flags}.
+ \item[\macro{EFAULT}] L'intervallo specificato non ricade in una zona
+ precedentemente mappata.
+ \end{errlist}
+ }
+\end{functions}
+
+La funzione esegue la sincronizzazione di quanto scritto nella sezione di
+memoria indicata da \param{start} e \param{offset}, scrivendo le modifiche sul
+file (qualora questo non sia già stato fatto). Provvede anche ad aggiornare i
+relativi tempi di modifica. In questo modo si è sicuri che dopo l'esecuzione
+di \func{msync} le funzioni dell'interfaccia standard troveranno un contenuto
+del file aggiornato.
+
+L'argomento \param{flag} è specificato come maschera binaria composta da un OR
+dei valori riportati in \tabref{tab:file_mmap_rsync}, di questi però
+\macro{MS\_ASYNC} e \macro{MS\_SYNC} sono incompatibili; con il primo valore
+infatti la funzione si limita ad inoltrare la richiesta di sincronizzazione al
+meccanismo della memoria virtuale, ritornando subito, mentre con il secondo
+attende che la sincronizzazione sia stata effettivamente eseguita. Il terzo
+flag fa invalidare le pagine di cui si richiede la sincronizzazione per tutte
+le mappature dello stesso file, così che esse possano essere immediatamente
+aggiornate ai nuovi valori.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{MS\_ASYNC} & Richiede la sincronizzazione.\\
+ \macro{MS\_SYNC} & Attende che la sincronizzazione si eseguita.\\
+ \macro{MS\_INVALIDATE}& Richiede che le altre mappature dello stesso file
+ siano invalidate.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori dell'argomento \param{flag} di \func{msync}.}
+ \label{tab:file_mmap_rsync}
+\end{table}
+
+Una volta che si sono completate le operazioni di I/O si può eliminare la
+mappatura della memoria usando la funzione \func{munmap}, il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \headdecl{sys/mman.h}
+
+ \funcdecl{int munmap(void *start, size\_t length)}
+
+ Rilascia la mappatura sulla sezione di memoria specificata.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
+ errore nel qual caso \var{errno} viene settata ai valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EINVAL}] L'intervallo specificato non ricade in una zona
+ precedentemente mappata.
+ \end{errlist}
+ }
+\end{functions}
+
+La funzione cancella la mappatura per l'intervallo specificato attraverso
+\param{start} e \param{length}, ed ogni successivo accesso a tale regione
+causerà un errore di accesso in memoria. L'argomento \param{start} deve essere
+allineato alle dimensioni di una pagina di memoria, e la mappatura di tutte le
+pagine contenute (anche parzialmente) nell'intervallo indicato, verrà rimossa.
+Indicare un intervallo che non contiene pagine mappate non è un errore.
+
+Alla conclusione del processo, ogni pagina mappata verrà automaticamente
+rilasciata, mentre la chiusura del file descriptor non ha alcun effetto sulla
+mappatura della memoria.
\section{Il file locking}
-
%%% Local Variables:
%%% mode: latex
%%% TeX-master: "gapil"
projects / gapil.git / blobdiff