Inoltre trattandosi di un file descriptor a tutti gli effetti, esso potrà
essere utilizzato come argomento per le funzioni \func{select} e \func{poll} e
con l'interfaccia di \textit{epoll}; siccome gli eventi vengono notificati
-come dati disponibili in lettura sul file descriptor, dette funzioni
-ritorneranno tutte le volte che si avrà un evento di notifica. Così, invece di
-dover utilizzare i segnali,\footnote{considerati una pessima scelta dal punto
- di vista dell'interfaccia utente.} si potrà gestire l'osservazione delle
-modifiche con una qualunque delle modalità di \textit{I/O multiplexing}
-illustrate in sez.~\ref{sec:file_multiplexing}.
+come dati disponibili in lettura, dette funzioni ritorneranno tutte le volte
+che si avrà un evento di notifica. Così, invece di dover utilizzare i
+segnali,\footnote{considerati una pessima scelta dal punto di vista
+ dell'interfaccia utente.} si potrà gestire l'osservazione degli eventi con
+una qualunque delle modalità di \textit{I/O multiplexing} illustrate in
+sez.~\ref{sec:file_multiplexing}. Qualora si voglia cessare l'osservazione,
+sarà sufficiente chiudere il file descriptor e tutte le risorse allocate
+saranno automaticamente rilasciate.
Infine l'interfaccia di \textit{inotify} consente di mettere sotto
-osservazione, oltre che una directory anche singoli file. Una volta creata la
-coda di notifica si devono definire gli eventi da tenere sotto osservazione;
-questo viene fatto attraverso una \textsl{lista di osservazione} (o
-\textit{watch list}) che è associata alla coda. Per gestire la lista di
+osservazione, oltre che una directory, anche singoli file. Una volta creata
+la coda di notifica si devono definire gli eventi da tenere sotto
+osservazione; questo viene fatto attraverso una \textsl{lista di osservazione}
+(o \textit{watch list}) che è associata alla coda. Per gestire la lista di
osservazione l'interfaccia fornisce due funzioni, la prima di queste è
\funcd{inotify\_add\_watch}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{sys/inotify.h}
\begin{errlist}
\item[\errcode{EACCESS}] non si ha accesso in lettura al file indicato.
\item[\errcode{EINVAL}] \param{mask} non contiene eventi legali o \param{fd}
- non è un filesystem di \textit{inotify}.
+ non è un file descriptor di \textit{inotify}.
\item[\errcode{ENOSPC}] si è raggiunto il numero massimo di voci di
osservazione o il kernel non ha potuto allocare una risorsa necessaria.
\end{errlist}
\footnotesize
\begin{tabular}[c]{|l|c|p{10cm}|}
\hline
- \textbf{Flag} & & \textbf{Significato} \\
+ \textbf{Valore} & & \textbf{Significato} \\
\hline
\hline
\const{IN\_ACCESS} &$\bullet$& C'è stato accesso al file in
\const{IN\_DELETE} &$\bullet$& È stato cancellato un file o una
directory in una directory sotto
osservazione.\\
- \const{IN\_DELETE\_SELF} & & È stato cancellato il file (o la
+ \const{IN\_DELETE\_SELF} & -- & È stato cancellato il file (o la
directory) sotto osservazione.\\
\const{IN\_MODIFY} &$\bullet$& È stato modificato il file.\\
- \const{IN\_MOVE\_SELF} & & è stato rinominato il file (o la
+ \const{IN\_MOVE\_SELF} & & È stato rinominato il file (o la
directory) sotto osservazione.\\
\const{IN\_MOVED\_FROM} &$\bullet$& Un file è stato spostato fuori dalla
directory sotto osservazione.\\
directory sotto osservazione.\\
\const{IN\_OPEN} &$\bullet$& Un file è stato aperto.\\
\hline
- \const{IN\_CLOSE} & -- & Combinazione di
+ \const{IN\_CLOSE} & & Combinazione di
\const{IN\_CLOSE\_WRITE} e
\const{IN\_CLOSE\_NOWRITE}.\\
- \const{IN\_MOVE} & -- & Combinazione di
+ \const{IN\_MOVE} & & Combinazione di
\const{IN\_MOVED\_FROM} e
\const{IN\_MOVED\_TO}.\\
- \const{IN\_ALL\_EVENTS} & -- & Combinazione di tutti i flag
+ \const{IN\_ALL\_EVENTS} & & Combinazione di tutti i flag
possibili.\\
\hline
\end{tabular}
- \caption{Le costanti che identificano i valori per la maschera binaria
+ \caption{Le costanti che identificano i bit della maschera binaria
dell'argomento \param{mask} di \func{inotify\_add\_watch} che indicano il
tipo di evento da tenere sotto osservazione.}
\label{tab:inotify_event_watch}
\footnotesize
\begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
\hline
- \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
\hline
\hline
\const{IN\_DONT\_FOLLOW}& Non dereferenzia \param{pathname} se questo è un
quelli per i file che contiene.\\
\hline
\end{tabular}
- \caption{Le costanti che identificano i valori per la maschera binaria
+ \caption{Le costanti che identificano i bit della maschera binaria
dell'argomento \param{mask} di \func{inotify\_add\_watch} che indicano le
modalità di osservazione.}
\label{tab:inotify_add_watch_flag}
ulteriori \textit{watch} per ciascuna sottodirectory.
Infine usando il flag \const{IN\_ONESHOT} è possibile richiedere una notifica
-singola;\footnote{questa funzionalità però è disponibile soltato a partire dal
+singola;\footnote{questa funzionalità però è disponibile soltanto a partire dal
kernel 2.6.16.} una volta verificatosi uno qualunque fra gli eventi
richiesti con \func{inotify\_add\_watch} l'\textsl{osservatore} verrà
automaticamente rimosso dalla lista di osservazione e nessun ulteriore evento
sarà più notificato.
In caso di successo \func{inotify\_add\_watch} ritorna un intero positivo,
-detto \textit{watch descriptor}; è tramite questo valore che si identifica
-univocamente un \textsl{osservatore} su una coda di notifica, sia per quanto
-riguarda i risultati restituiti da \textit{inotify}, che per quanto riguarda
-la eventuale rimozione dello stesso; la seconda funzione per la gestione delle
-liste di osservazione è infatti \funcd{inotify\_rm\_watch}, che permette di
-rimuovere un \textsl{osservatore}; il suo prototipo è:
+detto \textit{watch descriptor}, che identifica univocamente un
+\textsl{osservatore} su una coda di notifica; esso viene usato per farvi
+riferimento sia riguardo i risultati restituiti da \textit{inotify}, che per
+la eventuale rimozione dello stesso.
+
+La seconda funzione per la gestione delle code di notifica, che permette di
+rimuovere un \textsl{osservatore}, è \funcd{inotify\_rm\_watch}, ed il suo
+prototipo è:
\begin{prototype}{sys/inotify.h}
{int inotify\_rm\_watch(int fd, uint32\_t wd)}
\param{fd} l'osservatore identificato dal \textit{watch descriptor}
\param{wd};\footnote{ovviamente deve essere usato per questo argomento un
valore ritornato da \func{inotify\_add\_watch}, altrimenti si avrà un errore
- di \errval{EINVAL}.} inoltre, contemporaneamente alla rimozione
-dell'osservatore, sulla coda di notifica verrà generato un evento di tipo
-\const{IN\_IGNORED} (vedi tab.~\ref{tab:inotify_read_event_flag}).
-
-
-Oltre che per la rimozione, il \textit{watch descriptor} viene usato anche per
-identificare l'evento a cui si fa riferimento nella lista dei risultati
-restituiti da \textit{inotify}; questi ultimi infatti vengono notificati alle
-applicazioni che usano l'interfaccia di \textit{inotify} come dati presenti in
-lettura su file descriptor creato con \func{inotify\_init}.
-
+ di \errval{EINVAL}.} in caso di successo della rimozione, contemporaneamente
+alla cancellazione dell'osservatore, sulla coda di notifica verrà generato un
+evento di tipo \const{IN\_IGNORED} (vedi
+tab.~\ref{tab:inotify_read_event_flag}). Si tenga presente che se un file
+viene cancellato o un filesystem viene smontato i relativi osservatori vengono
+rimossi automaticamente e non è necessario utilizzare
+\func{inotify\_rm\_watch}.
+
+Come accennato l'interfaccia di \textit{inotify} prevede che gli eventi siano
+notificati come dati presenti in lettura sul file descriptor associato alla
+coda di notifica. Una applicazione pertanto dovrà leggere i dati da detto file
+con una \func{read}, che ritornerà sul buffer i dati presenti nella forma di
+una o più strutture di tipo \struct{inotify\_event} (la cui definizione è
+riportata in fig.~\ref{fig:inotify_event}). Qualora non siano presenti dati la
+\func{read} si bloccherà (a meno di non aver impostato il file descriptor in
+modalità non bloccante) fino all'arrivo di almeno un evento.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\includestruct{listati/inotify_event.h}
\end{minipage}
\normalsize
- \caption{La struttura \structd{inotify\_event}.}
+ \caption{La struttura \structd{inotify\_event} usata dall'interfaccia di
+ \textit{inotify} per riportare gli eventi.}
\label{fig:inotify_event}
\end{figure}
-
-Inoltre l'interfaccia di \textit{inotify} permette di conoscere, come avviene
-per i file descriptor associati ai socket (si veda al proposito quanto
-trattato in sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) il numero di byte disponibili in
-lettura sul nostro file descriptor, utilizzando su di esso l'operazione
-\const{FIONREAD} con \func{ioctl}.\footnote{questa è una delle operazioni
- speciali (che abbiamo visto in sez.~\ref{sec:file_ioctl}) che nel caso è
- disponibile solo per i socket e per i file descriptor creati con
- \func{inotify\_init}.} Questo consente anche di ottenere rapidamente il
-numero di file che sono cambiati.
-
-
-
-
+Una ulteriore caratteristica dell'interfaccia di \textit{inotify} è che essa
+permette di ottenere con \func{ioctl}, come per i file descriptor associati ai
+socket (si veda sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) il numero di byte disponibili in
+lettura sul file descriptor, utilizzando su di esso l'operazione
+\const{FIONREAD}.\footnote{questa è una delle operazioni speciali per i file
+ (vedi sez.~\ref{sec:file_ioctl}), che è disponibile solo per i socket e per
+ i file descriptor creati con \func{inotify\_init}.} Si può così utilizzare
+questa operazione, oltre che per predisporre una operazione di lettura con un
+buffer di dimensioni adeguate, anche per ottenere rapidamente il numero di
+file che sono cambiati.
+
+Una volta effettuata la lettura con \func{read} a ciascun evento sarà
+associata una struttura \struct{inotify\_event} contenente i rispettivi dati.
+Per identificare a quale file o directory l'evento corrisponde viene
+restituito nel campo \var{wd} il \textit{watch descriptor} con cui il relativo
+osservatore è stato registrato. Il campo \var{mask} contiene invece una
+maschera di bit che identifica il tipo di evento verificatosi; in essa
+compariranno sia i bit elencati nella prima parte di
+tab.~\ref{tab:inotify_event_watch}, che gli eventuali valori
+aggiuntivi\footnote{questi compaiono solo nel campo \var{mask} di
+ \struct{inotify\_event}, e non utilizzabili in fase di registrazione
+ dell'osservatore.} di tab.~\ref{tab:inotify_read_event_flag}.
\begin{table}[htb]
\centering
\footnotesize
\begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
\hline
- \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
\hline
\hline
- \const{IN\_IGNORED} & .\\
- \const{IN\_ISDIR} & .\\
- \const{IN\_Q\_OVERFLOW}& .\\
- \const{IN\_UNMOUNT} & .\\
+ \const{IN\_IGNORED} & L'osservatore è stato rimosso, sia in maniera
+ esplicita con l'uso di \func{inotify\_rm\_watch},
+ che in maniera implicita per la rimozione
+ dell'oggetto osservato o per lo smontaggio del
+ filesystem su cui questo si trova.\\
+ \const{IN\_ISDIR} & L'evento avvenuto fa riferimento ad una directory
+ (consente così di distinguere, quando si pone
+ sotto osservazione una directory, fra gli eventi
+ relativi ad essa e quelli relativi ai file che
+ essa contiene).\\
+ \const{IN\_Q\_OVERFLOW}& Si sono eccedute le dimensioni della coda degli
+ eventi (\textit{overflow} della coda); in questo
+ caso il valore di \var{wd} è $-1$.\footnotemark\\
+ \const{IN\_UNMOUNT} & Il filesystem contenente l'oggetto posto sotto
+ osservazione è stato smontato.\\
\hline
\end{tabular}
- \caption{Le costanti che identificano i flag aggiuntivi usati nella maschera
- binaria del campo \var{mask} di \structd{inotify\_event}.}
+ \caption{Le costanti che identificano i bit aggiuntivi usati nella maschera
+ binaria del campo \var{mask} di \struct{inotify\_event}.}
\label{tab:inotify_read_event_flag}
\end{table}
+\footnotetext{la coda di notifica ha una dimensione massima specificata dal
+ parametro di sistema \procfile{/proc/sys/fs/inotify/max\_queued\_events} che
+ indica il numero massimo di eventi che possono essere mantenuti sulla
+ stessa; quando detto valore viene ecceduto gli ulteriori eventi vengono
+ scartati, ma viene comunque generato un evento di tipo
+ \const{IN\_Q\_OVERFLOW}.}
+
+Il campo \var{cookie} contiene invece un intero univoco che permette di
+identificare eventi correlati (per i quali avrà lo stesso valore), al momento
+viene utilizzato soltanto per rilevare lo spostamento di un file, consentendo
+così all'applicazione di collegare la corrispondente coppia di eventi
+\const{IN\_MOVED\_TO} e \const{IN\_MOVED\_FROM}.
+
+Infine due campi \var{name} e \var{len} sono utilizzati soltanto quando
+l'evento è relativo ad un file presente in una directory posta sotto
+osservazione, in tal caso essi contengono rispettivamente il nome del file
+(come pathname relativo alla directory osservata) e la relativa dimensione in
+byte. Il campo \var{name} viene sempre restituito come stringa terminata da
+NUL, con uno o più zeri di terminazione, a seconda di eventuali necessità di
+allineamento del risultato, ed il valore di \var{len} corrisponde al totale
+della dimensione di \var{name}, zeri aggiuntivi compresi. La stringa con il
+nome del file viene restituita nella lettura subito dopo la struttura
+\struct{inotify\_event}; questo significa che le dimensioni di ciascun evento
+di \textit{inotify} saranno pari a \code{sizeof(\struct{inotify\_event}) +
+ len}.
+
+Vediamo allora un esempio dell'uso dell'interfaccia di \textit{inotify} con un
+semplice programma che permette di mettere sotto osservazione uno o più file e
+directory. Il programma si chiama \texttt{inotify\_monitor.c} ed il codice
+completo è disponibile coi sorgenti allegati alla guida, il corpo principale
+del programma, che non contiene la sezione di gestione delle opzioni e le
+funzioni di ausilio è riportato in fig.~\ref{fig:inotify_monitor_example}.
+
+\begin{figure}[!htbp]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includecodesample{listati/inotify_monitor.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Esempio di codice che usa l'interfaccia di \textit{inotify}.}
+ \label{fig:inotify_monitor_example}
+\end{figure}
+Una volta completata la scansione delle opzioni il corpo principale del
+programma inizia controllando (\texttt{\small 11--15}) che sia rimasto almeno
+un argomento che indichi quale file o directory mettere sotto osservazione (e
+qualora questo non avvenga esce stampando la pagina di aiuto); dopo di che
+passa (\texttt{\small 16--20}) all'inizializzazione di \textit{inotify}
+ottenendo con \func{inotify\_init} il relativo file descriptor (oppure usce in
+caso di errore).
+
+Il passo successivo è aggiungere (\texttt{\small 21--30}) alla coda di
+notifica gli opportuni osservatori per ciascuno dei file o directory indicati
+all'invocazione del comando; questo viene fatto eseguendo un ciclo
+(\texttt{\small 22--29}) fintanto che la variabile \var{i}, inizializzata a
+zero (\texttt{\small 21}) all'inizio del ciclo, è minore del numero totale di
+argomenti rimasti. All'interno del ciclo si invoca (\texttt{\small 23})
+\func{inotify\_add\_watch} per ciascuno degli argomenti, usando la maschera
+degli eventi data dalla variabile \var{mask} (il cui valore viene impostato
+nella scansione delle opzioni), in caso di errore si esce dal programma
+altrimenti si incrementa l'indice (\texttt{\small 29}).
+
+Completa l'inizializzazione di \textit{inotify} inizia il ciclo principale
+(\texttt{\small 32--56}) del programma, nel quale si resta in attesa degli
+eventi che si intendono osservare. Questo viene fatto eseguendo all'inizio del
+ciclo (\texttt{\small 33}) una \func{read} che si bloccherà fintanto che non
+si saranno verificati eventi.
+
+Dato che l'interfaccia di \textit{inotify} può riportare anche più eventi in
+una sola lettura, si è avuto cura di passare alla \func{read} un buffer di
+dimensioni adeguate, inizializzato in (\texttt{\small 7}) ad un valore di
+approssimativamente 512 eventi.\footnote{si ricordi che la quantità di dati
+ restituita da \textit{inotify} è variabile a causa della diversa lunghezza
+ del nome del file restituito insieme a \struct{inotify\_event}.} In caso di
+errore di lettura (\texttt{\small 35--40}) il programma esce con un messaggio
+di errore (\texttt{\small 37--39}), a meno che non si tratti di una
+interruzione della system call, nel qual caso (\texttt{\small 36}) si ripete la
+lettura.
+
+Se la lettura è andata a buon fine invece si esegue un ciclo (\texttt{\small
+ 43--52}) per leggere tutti gli eventi restituiti, al solito si inizializza
+l'indice \var{i} a zero (\texttt{\small 42}) e si ripetono le operazioni
+(\texttt{\small 43}) fintanto che esso non supera il numero di byte restituiti
+in lettura. Per ciascun evento all'interno del ciclo si assegna\footnote{si
+ noti come si sia eseguito un opportuno \textit{casting} del puntatore.} alla
+variabile \var{event} l'indirizzo nel buffer della corrispondente struttura
+\struct{inotify\_event} (\texttt{\small 44}), e poi si stampano il numero di
+\textit{watch descriptor} (\texttt{\small 45}) ed il file a cui questo fa
+riferimento (\texttt{\small 46}), ricavato dagli argomenti passati a riga di
+comando sfruttando il fatto che i \textit{watch descriptor} vengono assegnati
+in ordine progressivo crescente a partire da 1.
+
+Qualora sia presente il riferimento ad un nome di file associato all'evento lo
+si stampa (\texttt{\small 47--49}); si noti come in questo caso si sia
+utilizzato il valore del campo \var{event->len} e non al fatto che
+\var{event->name} riporti o meno un puntatore nullo.\footnote{l'interfaccia
+ infatti, qualora il nome non sia presente, non avvalora il campo
+ \var{event->name}, che si troverà a contenere quello che era precedentemente
+ presente nella rispettiva locazione di memoria, nel caso più comune il
+ puntatore al nome di un file osservato in precedenza.} Si utilizza poi
+(\texttt{\small 50}) la funzione \code{printevent}, che interpreta il valore
+del campo \var{event->mask} per stampare il tipo di eventi
+accaduti.\footnote{per il relativo codice, che non riportiamo in quanto non
+ essenziale alla comprensione dell'esempio, si possono utilizzare direttamente
+ i sorgenti allegati alla guida.} Infine (\texttt{\small 51}) si provvede ad
+aggiornare l'indice \var{i} per farlo puntare all'evento successivo.
+
+Se adesso usiamo il programma per mettere sotto osservazione una directory, e
+da un altro terminale eseguiamo il comando \texttt{ls} otterremo qualcosa del
+tipo di:
+\begin{verbatim}
+piccardi@gethen:~/gapil/sources$ ./inotify_monitor -a /home/piccardi/gapil/
+Watch descriptor 1
+Observed event on /home/piccardi/gapil/
+IN_OPEN,
+Watch descriptor 1
+Observed event on /home/piccardi/gapil/
+IN_CLOSE_NOWRITE,
+\end{verbatim}
-% TODO inserire anche inotify, vedi http://www.linuxjournal.com/article/8478
-% TODO e man inotify
+I lettori più accorti si saranno resi conto che nel ciclo di lettura degli
+eventi appena illustrato non viene trattato il caso particolare in cui la
+funzione \func{read} restituisce in \var{nread} un valore nullo. Lo si è fatto
+perché con \textit{inotify} il ritorno di una \func{read} con un valore nullo
+avviene soltanto, come forma di avviso, quando si sia eseguita la funzione
+specificando un buffer di dimensione insufficiente a contenere anche un solo
+evento. Nel nostro caso le dimensioni erano senz'altro sufficienti, per cui
+tale evenienza non si verificherà mai.
+
+Ci si potrà però chiedere cosa succede se il buffer è sufficiente per un
+evento, ma non per tutti gli eventi verificatisi. Come si potrà notare nel
+codice illustrato in precedenza non si è presa nessuna precauzione per
+verificare che non ci fossero stati troncamenti dei dati. Anche in questo caso
+il comportamento scelto è corretto, perché l'interfaccia di \textit{inotify}
+garantisce automaticamente, anche quando ne sono presenti in numero maggiore,
+di restituire soltanto il numero di eventi che possono rientrare completamente
+nelle dimensioni del buffer specificato.\footnote{si avrà cioè, facendo
+ riferimento sempre al codice di fig.~\ref{fig:inotify_monitor_example}, che
+ \var{read} sarà in genere minore delle dimensioni di \var{buffer} ed uguale
+ soltanto qualora gli eventi corrispondano esattamente alle dimensioni di
+ quest'ultimo.} Se gli eventi sono di più saranno restituiti solo quelli che
+entrano interamente nel buffer e gli altri saranno restituiti alla successiva
+chiamata di \func{read}.
+
+Infine un'ultima caratteristica dell'interfaccia di \textit{inotify} è che gli
+eventi restituiti nella lettura formano una sequenza ordinata, è cioè
+garantito che se si esegue uno spostamento di un file gli eventi vengano
+generati nella sequenza corretta. L'interfaccia garantisce anche che se si
+verificano più eventi consecutivi identici (vale a dire con gli stessi valori
+dei campi \var{wd}, \var{mask}, \var{cookie}, e \var{name}) questi vengono
+raggruppati in un solo evento.
\index{file!inotify|)}
\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo, e -1 in caso di
errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EBADF}] Si è specificato un file descriptor sbagliato.
- \item[\errcode{ENOSYS}] La funzione non è implementata.
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per i campi
+ \item[\errcode{EBADF}] si è specificato un file descriptor sbagliato.
+ \item[\errcode{ENOSYS}] la funzione non è implementata.
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per i campi
\var{aio\_offset} o \var{aio\_reqprio} di \param{aiocbp}.
- \item[\errcode{EAGAIN}] La coda delle richieste è momentaneamente piena.
+ \item[\errcode{EAGAIN}] la coda delle richieste è momentaneamente piena.
\end{errlist}
}
\end{functions}
completate, e -1 in caso di errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno
dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EAGAIN}] Nessuna operazione è stata completata entro
+ \item[\errcode{EAGAIN}] nessuna operazione è stata completata entro
\param{timeout}.
- \item[\errcode{ENOSYS}] La funzione non è implementata.
- \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale.
+ \item[\errcode{ENOSYS}] la funzione non è implementata.
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
\end{errlist}
}
\end{prototype}
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EAGAIN}] Nessuna operazione è stata completata entro
+ \item[\errcode{EAGAIN}] nessuna operazione è stata completata entro
\param{timeout}.
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è passato un valore di \param{mode} non valido
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è passato un valore di \param{mode} non valido
o un numero di operazioni \param{nent} maggiore di
\const{AIO\_LISTIO\_MAX}.
- \item[\errcode{ENOSYS}] La funzione non è implementata.
- \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale.
+ \item[\errcode{ENOSYS}] la funzione non è implementata.
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
\end{errlist}
}
\end{prototype}
asincrono}, esistono altre funzioni che implementano delle modalità di
accesso ai file più evolute rispetto alle normali funzioni di lettura e
scrittura che abbiamo esaminato in sez.~\ref{sec:file_base_func}. In questa
-sezione allora prenderemo in esame le interfacce per l'\textsl{I/O
- vettorizzato} e per l'\textsl{I/O mappato in memoria} e la funzione
-\func{sendfile}.
-
-
-\subsection{I/O vettorizzato}
-\label{sec:file_multiple_io}
-
-Un caso abbastanza comune è quello in cui ci si trova a dover eseguire una
-serie multipla di operazioni di I/O, come una serie di letture o scritture di
-vari buffer. Un esempio tipico è quando i dati sono strutturati nei campi di
-una struttura ed essi devono essere caricati o salvati su un file. Benché
-l'operazione sia facilmente eseguibile attraverso una serie multipla di
-chiamate, ci sono casi in cui si vuole poter contare sulla atomicità delle
-operazioni.
-
-Per questo motivo BSD 4.2\footnote{Le due funzioni sono riprese da BSD4.4 ed
- integrate anche dallo standard Unix 98. Fino alle libc5, Linux usava
- \type{size\_t} come tipo dell'argomento \param{count}, una scelta logica,
- che però è stata dismessa per restare aderenti allo standard.} ha introdotto
-due nuove system call, \funcd{readv} e \funcd{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:
-\begin{functions}
- \headdecl{sys/uio.h}
-
- \funcdecl{int readv(int fd, const struct iovec *vector, int count)}
- \funcdecl{int writev(int fd, const struct iovec *vector, int count)}
-
- Eseguono rispettivamente una lettura o una scrittura vettorizzata.
-
- \bodydesc{Le funzioni restituiscono il numero di byte letti o scritti in
- caso di successo, e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno}
- assumerà uno dei valori:
- \begin{errlist}
- \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per uno degli
- argomenti (ad esempio \param{count} è maggiore di \const{MAX\_IOVEC}).
- \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
- di avere eseguito una qualunque lettura o scrittura.
- \item[\errcode{EAGAIN}] \param{fd} è stato aperto in modalità non bloccante e
- non ci sono dati in lettura.
- \item[\errcode{EOPNOTSUPP}] la coda delle richieste è momentaneamente piena.
- \end{errlist}
- ed anche \errval{EISDIR}, \errval{EBADF}, \errval{ENOMEM}, \errval{EFAULT}
- (se non sono stati allocati correttamente i buffer specificati nei campi
- \var{iov\_base}), più gli eventuali errori delle funzioni di lettura e
- scrittura eseguite su \param{fd}.}
-\end{functions}
-
-Entrambe le funzioni usano una struttura \struct{iovec}, la cui definizione è
-riportata in fig.~\ref{fig:file_iovec}, che definisce dove i dati devono
-essere letti o scritti ed in che quantità. Il primo campo della struttura,
-\var{iov\_base}, contiene l'indirizzo del buffer ed il secondo,
-\var{iov\_len}, la dimensione dello stesso.
-
-\begin{figure}[!htb]
- \footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
- \includestruct{listati/iovec.h}
- \end{minipage}
- \normalsize
- \caption{La struttura \structd{iovec}, usata dalle operazioni di I/O
- vettorizzato.}
- \label{fig:file_iovec}
-\end{figure}
-
-La lista dei buffer da utilizzare viene indicata attraverso l'argomento
-\param{vector} che è un vettore di strutture \struct{iovec}, la cui lunghezza
-è specificata dall'argomento \param{count}. Ciascuna struttura dovrà essere
-inizializzata opportunamente per indicare i vari buffer da e verso i quali
-verrà eseguito il trasferimento dei dati. Essi verranno letti (o scritti)
-nell'ordine in cui li si sono specificati nel vettore \param{vector}.
+sezione allora prenderemo in esame le interfacce per l'\textsl{I/O mappato in
+ memoria}, per l'\textsl{I/O vettorizzato} e altre funzioni di I/O avanzato.
\subsection{File mappati in memoria}
che lo ha allocato
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=10cm]{img/mmap_layout}
+ \includegraphics[width=12cm]{img/mmap_layout}
\caption{Disposizione della memoria di un processo quando si esegue la
mappatura in memoria di un file.}
\label{fig:file_mmap_layout}
in caso di successo, e \const{MAP\_FAILED} (-1) in caso di errore, nel
qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EBADF}] Il file descriptor non è valido, e non si è usato
+ \item[\errcode{EBADF}] il file descriptor non è valido, e non si è usato
\const{MAP\_ANONYMOUS}.
\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,
o si è usato \const{MAP\_SHARED} e impostato \const{PROT\_WRITE} ed
\param{fd} non è aperto in lettura/scrittura, o si è impostato
\const{PROT\_WRITE} ed \param{fd} è in \textit{append-only}.
- \item[\errcode{EINVAL}] I valori di \param{start}, \param{length} o
+ \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).
- \item[\errcode{ETXTBSY}] Si è impostato \const{MAP\_DENYWRITE} ma
+ \item[\errcode{ETXTBSY}] si è impostato \const{MAP\_DENYWRITE} ma
\param{fd} è aperto in scrittura.
- \item[\errcode{EAGAIN}] Il file è bloccato, o si è bloccata troppa memoria
+ \item[\errcode{EAGAIN}] il file è bloccato, o si è bloccata troppa memoria
rispetto a quanto consentito dai limiti di sistema (vedi
sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
- \item[\errcode{ENOMEM}] Non c'è memoria o si è superato il limite sul
+ \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è memoria o si è superato il limite sul
numero di mappature possibili.
- \item[\errcode{ENODEV}] Il filesystem di \param{fd} non supporta il memory
+ \item[\errcode{ENODEV}] il filesystem di \param{fd} non supporta il memory
mapping.
- \item[\errcode{EPERM}] L'argomento \param{prot} ha richiesto
+ \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{ENFILE}] Si è superato il limite del sistema sul numero di
+ \item[\errcode{ENFILE}] si è superato il limite del sistema sul numero di
file aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
\end{errlist}
}
\label{tab:file_mmap_prot}
\end{table}
-
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
che si chiama una \textit{segment violation}, e la relativa emissione del
segnale \const{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 tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}; il valore specificato deve essere
+riportati in tab.~\ref{tab:file_mmap_prot}; il valore specificato deve essere
compatibile con la modalità di accesso con cui si è aperto il file.
L'argomento \param{flags} specifica infine qual è il tipo di oggetto mappato,
pagina, ed in generale queste potranno non corrispondere alle dimensioni
effettive del file o della sezione che si vuole mappare.
-\footnotetext[20]{Dato che tutti faranno riferimento alle stesse pagine di
+\footnotetext[68]{dato che tutti faranno riferimento alle stesse pagine di
memoria.}
-\footnotetext[21]{L'uso di questo flag con \const{MAP\_SHARED} è stato
+\footnotetext[69]{l'uso di questo flag con \const{MAP\_SHARED} è stato
implementato in Linux a partire dai kernel della serie 2.4.x; esso consente
di creare segmenti di memoria condivisa e torneremo sul suo utilizzo in
sez.~\ref{sec:ipc_mmap_anonymous}.}
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=12cm]{img/mmap_boundary}
+ \includegraphics[width=13cm]{img/mmap_boundary}
\caption{Schema della mappatura in memoria di una sezione di file di
dimensioni non corrispondenti al bordo di una pagina.}
\label{fig:file_mmap_boundary}
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=12cm]{img/mmap_exceed}
+ \includegraphics[width=13cm]{img/mmap_exceed}
\caption{Schema della mappatura in memoria di file di dimensioni inferiori
alla lunghezza richiesta.}
\label{fig:file_mmap_exceed}
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EINVAL}] O \param{start} non è multiplo di
+ \item[\errcode{EINVAL}] o \param{start} non è multiplo di
\const{PAGE\_SIZE}, o si è specificato un valore non valido per
\param{flags}.
- \item[\errcode{EFAULT}] L'intervallo specificato non ricade in una zona
+ \item[\errcode{EFAULT}] l'intervallo specificato non ricade in una zona
precedentemente mappata.
\end{errlist}
}
siano invalidate.\\
\hline
\end{tabular}
- \caption{Valori dell'argomento \param{flag} di \func{msync}.}
+ \caption{Le costanti che identificano i bit per la maschera binaria
+ dell'argomento \param{flag} di \func{msync}.}
\label{tab:file_mmap_rsync}
\end{table}
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EINVAL}] L'intervallo specificato non ricade in una zona
+ \item[\errcode{EINVAL}] l'intervallo specificato non ricade in una zona
precedentemente mappata.
\end{errlist}
}
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è usato un valore non valido per uno degli
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è usato un valore non valido per uno degli
argomenti o \param{start} non fa riferimento ad un \textit{memory
mapping} valido creato con \const{MAP\_SHARED}.
\end{errlist}
\itindend{memory~mapping}
-\subsection{L'I/O diretto fra file descriptor}
-\label{sec:file_sendfile_splice}
+\subsection{I/O vettorizzato: \func{readv} e \func{writev}}
+\label{sec:file_multiple_io}
+
+Un caso abbastanza comune è quello in cui ci si trova a dover eseguire una
+serie multipla di operazioni di I/O, come una serie di letture o scritture di
+vari buffer. Un esempio tipico è quando i dati sono strutturati nei campi di
+una struttura ed essi devono essere caricati o salvati su un file. Benché
+l'operazione sia facilmente eseguibile attraverso una serie multipla di
+chiamate, ci sono casi in cui si vuole poter contare sulla atomicità delle
+operazioni.
+
+Per questo motivo su BSD 4.2 sono state introdotte due nuove system call,
+\funcd{readv} e \funcd{writev},\footnote{in Linux le due funzioni sono riprese
+ da BSD4.4, esse sono previste anche dallo standard POSIX.1-2001.} 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:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/uio.h}
+
+ \funcdecl{int readv(int fd, const struct iovec *vector, int count)}
+ \funcdecl{int writev(int fd, const struct iovec *vector, int count)}
+
+ Eseguono rispettivamente una lettura o una scrittura vettorizzata.
+
+ \bodydesc{Le funzioni restituiscono il numero di byte letti o scritti in
+ caso di successo, e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno}
+ assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per uno degli
+ argomenti (ad esempio \param{count} è maggiore di \const{IOV\_MAX}).
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
+ di avere eseguito una qualunque lettura o scrittura.
+ \item[\errcode{EAGAIN}] \param{fd} è stato aperto in modalità non bloccante e
+ non ci sono dati in lettura.
+ \item[\errcode{EOPNOTSUPP}] la coda delle richieste è momentaneamente piena.
+ \end{errlist}
+ ed anche \errval{EISDIR}, \errval{EBADF}, \errval{ENOMEM}, \errval{EFAULT}
+ (se non sono stati allocati correttamente i buffer specificati nei campi
+ \var{iov\_base}), più gli eventuali errori delle funzioni di lettura e
+ scrittura eseguite su \param{fd}.}
+\end{functions}
+
+Entrambe le funzioni usano una struttura \struct{iovec}, la cui definizione è
+riportata in fig.~\ref{fig:file_iovec}, che definisce dove i dati devono
+essere letti o scritti ed in che quantità. Il primo campo della struttura,
+\var{iov\_base}, contiene l'indirizzo del buffer ed il secondo,
+\var{iov\_len}, la dimensione dello stesso.
-Uno dei problemi che si presenta nella gestione dell'I/O è quello in cui si
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includestruct{listati/iovec.h}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La struttura \structd{iovec}, usata dalle operazioni di I/O
+ vettorizzato.}
+ \label{fig:file_iovec}
+\end{figure}
+
+La lista dei buffer da utilizzare viene indicata attraverso l'argomento
+\param{vector} che è un vettore di strutture \struct{iovec}, la cui lunghezza
+è specificata dall'argomento \param{count}.\footnote{fino alle libc5, Linux
+ usava \type{size\_t} come tipo dell'argomento \param{count}, una scelta
+ logica, che però è stata dismessa per restare aderenti allo standard
+ POSIX.1-2001.} Ciascuna struttura dovrà essere inizializzata opportunamente
+per indicare i vari buffer da e verso i quali verrà eseguito il trasferimento
+dei dati. Essi verranno letti (o scritti) nell'ordine in cui li si sono
+specificati nel vettore \param{vector}.
+
+La standardizzazione delle due funzioni all'interno della revisione
+POSIX.1-2001 prevede anche che sia possibile avere un limite al numero di
+elementi del vettore \param{vector}. Qualora questo sussista, esso deve essere
+indicato dal valore dalla costante \const{IOV\_MAX}, definita come le altre
+costanti analoghe (vedi sez.~\ref{sec:sys_limits}) in \file{limits.h}; lo
+stesso valore deve essere ottenibile in esecuzione tramite la funzione
+\func{sysconf} richiedendo l'argomento \const{\_SC\_IOV\_MAX} (vedi
+sez.~\ref{sec:sys_sysconf}).
+
+Nel caso di Linux il limite di sistema è di 1024, però se si usano le
+\acr{glibc} queste forniscono un \textit{wrapper} per le system call che si
+accorge se una operazione supererà il precedente limite, in tal caso i dati
+verranno letti o scritti con le usuali \func{read} e \func{write} usando un
+buffer di dimensioni sufficienti appositamente allocato e sufficiente a
+contenere tutti i dati indicati da \param{vector}. L'operazione avrà successo
+ma si perderà l'atomicità del trasferimento da e verso la destinazione finale.
+
+% TODO verificare cosa succederà a preadv e pwritev o alla nuova niovec
+% vedi http://lwn.net/Articles/164887/
+
+
+\subsection{L'I/O diretto fra file descriptor: \func{sendfile} e \func{splice}}
+\label{sec:file_sendfile_splice}
+
+Uno dei problemi che si presentano nella gestione dell'I/O è quello in cui si
devono trasferire grandi quantità di dati da un file descriptor ed un altro;
questo usualmente comporta la lettura dei dati dal primo file descriptor in un
buffer in memoria, da cui essi vengono poi scritti sul secondo.
Benché il kernel ottimizzi la gestione di questo processo quando si ha a che
fare con file normali, in generale quando i dati da trasferire sono molti si
pone il problema di effettuare trasferimenti di grandi quantità di dati da
-kernel space a user space e all'indietro, quando in realtà sarebbe molto più
-efficiente tenere tutto in kernel space. Tratteremo in questa sezione alcune
-funzioni specialistiche che permettono di ottimizzare le prestazioni in questo
-tipo di situazioni.
+kernel space a user space e all'indietro, quando in realtà potrebbe essere più
+efficiente mantenere tutto in kernel space. Tratteremo in questa sezione
+alcune funzioni specialistiche che permettono di ottimizzare le prestazioni in
+questo tipo di situazioni.
La prima funzione che si pone l'obiettivo di ottimizzare il trasferimento dei
-dati fra due file descriptor è \funcd{sendfile}; la funzione è presente in
-diverse versioni di Unix,\footnote{la si ritrova ad esempio in FreeBSD, HPUX
- ed altri Unix.} ma non è presente né in POSIX.1-2001 né in altri standard,
-per cui vengono utilizzati diversi prototipi e semantiche
-differenti;\footnote{pertanto si eviti di utilizzarla se si devono scrivere
- programmi portabili.} nel caso di Linux il suo prototipo è:
+dati fra due file descriptor è \funcd{sendfile};\footnote{la funzione è stata
+ introdotta con i kernel della serie 2.2, e disponibile dalle \acr{glibc}
+ 2.1.} la funzione è presente in diverse versioni di Unix,\footnote{la si
+ ritrova ad esempio in FreeBSD, HPUX ed altri Unix.} ma non è presente né in
+POSIX.1-2001 né in altri standard,\footnote{pertanto si eviti di utilizzarla
+ se si devono scrivere programmi portabili.} per cui per essa vengono
+utilizzati prototipi e semantiche differenti; nel caso di Linux il suo
+prototipo è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/sendfile.h}
Copia dei dati da un file descriptor ad un altro.
- \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
- errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \bodydesc{La funzione restituisce il numero di byte trasferiti in caso di
+ successo e $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno
+ dei valori:
\begin{errlist}
\item[\errcode{EAGAIN}] si è impostata la modalità non bloccante su
\param{out\_fd} e la scrittura si bloccherebbe.
\item[\errcode{EINVAL}] i file descriptor non sono validi, o sono bloccati
- o una operazione di \func{mmap} non è disponibile per \param{in\_fd}.
+ (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}), o \func{mmap} non è disponibile per
+ \param{in\_fd}.
\item[\errcode{EIO}] si è avuto un errore di lettura da \param{in\_fd}.
\item[\errcode{ENOMEM}] non c'è memoria sufficiente per la lettura da
\param{in\_fd}.
}
\end{functions}
+La funzione copia direttamente \param{count} byte dal file descriptor
+\param{in\_fd} al file descriptor \param{out\_fd}; in caso di successo
+funzione ritorna il numero di byte effettivamente copiati da \param{in\_fd} a
+\param{out\_fd} o $-1$ in caso di errore, come le ordinarie \func{read} e
+\func{write} questo valore può essere inferiore a quanto richiesto con
+\param{count}.
+
+Se il puntatore \param{offset} è nullo la funzione legge i dati a partire
+dalla posizione corrente su \param{in\_fd}, altrimenti verrà usata la
+posizione indicata dal valore puntato da \param{offset}; in questo caso detto
+valore sarà aggiornato, come \textit{value result argument}, per indicare la
+posizione del byte successivo all'ultimo che è stato letto, mentre la
+posizione corrente sul file non sarà modificata. Se invece \param{offset} è
+nullo la posizione corrente sul file sarà aggiornata tenendo conto dei byte
+letti da \param{in\_fd}.
+
+Fino ai kernel della serie 2.4 la funzione è utilizzabile su un qualunque file
+descriptor, e permette di sostituire la invocazione successiva di una
+\func{read} e una \func{write} (e l'allocazione del relativo buffer) con una
+sola chiamata a \funcd{sendfile}. In questo modo si può diminuire il numero di
+chiamate al sistema e risparmiare in trasferimenti di dati da kernel space a
+user space e viceversa. La massima utilità della funzione si ha comunque per
+il trasferimento di dati da un file su disco ad un socket di
+rete,\footnote{questo è il caso classico del lavoro eseguito da un server web,
+ ed infatti Apache ha una opzione per il supporto esplicito di questa
+ funzione.} dato che in questo caso diventa possibile effettuare il
+trasferimento diretto via DMA dal controller del disco alla scheda di rete,
+senza neanche allocare un buffer nel kernel,\footnote{il meccanismo è detto
+ \textit{zerocopy} in quanto i dati non vengono mai copiati dal kernel, che
+ si limita a programmare solo le operazioni di lettura e scrittura via DMA.}
+ottenendo la massima efficienza possibile senza pesare neanche sul processore.
+
+In seguito però ci si è accorti che, fatta eccezione per il trasferimento
+diretto da file a socket, non sempre \func{sendfile} comportava miglioramenti
+significativi delle prestazioni rispetto all'uso in sequenza di \func{read} e
+\func{write},\footnote{nel caso generico infatti il kernel deve comunque
+ allocare un buffer ed effettuare la copia dei dati, e in tal caso spesso il
+ guadagno ottenibile nel ridurre il numero di chiamate al sistema non
+ compensa le ottimizzazioni che possono essere fatte da una applicazione in
+ user space che ha una conoscenza diretta su come questi sono strutturati.} e
+che anzi in certi casi si potevano avere anche dei peggioramenti. Questo ha
+portato, per i kernel della serie 2.6,\footnote{per alcune motivazioni di
+ questa scelta si può fare riferimento a quanto illustrato da Linus Torvalds
+ in \href{http://www.cs.helsinki.fi/linux/linux-kernel/2001-03/0200.html}
+ {\texttt{http://www.cs.helsinki.fi/linux/linux-kernel/2001-03/0200.html}}.}
+alla decisione di consentire l'uso della funzione soltanto quando il file da
+cui si legge supporta le operazioni di \textit{memory mapping} (vale a dire
+non è un socket) e quello su cui si scrive è un socket; in tutti gli altri
+casi l'uso di \func{sendfile} darà luogo ad un errore di \errcode{EINVAL}.
+
+Nonostante ci possano essere casi in cui \func{sendfile} non migliora le
+prestazioni, le motivazioni addotte non convincono del tutto e resta il dubbio
+se la scelta di disabilitarla sempre per il trasferimento di dati fra file di
+dati sia davvero corretta. Se ci sono peggioramenti di prestazioni infatti si
+può sempre fare ricorso all'uso successivo di, ma lasciare a disposizione la
+funzione consentirebbe se non altro, anche in assenza di guadagni di
+prestazioni, di semplificare la gestione della copia dei dati fra file,
+evitando di dover gestire l'allocazione di un buffer temporaneo per il loro
+trasferimento; inoltre si avrebbe comunque il vantaggio di evitare inutili
+trasferimenti di dati da kernel space a user space e viceversa.
+
+Questo dubbio si può comunque ritenere superato con l'introduzione, avvenuto a
+partire dal kernel 2.6.17, della nuova system call \func{splice}. Lo scopo di
+questa funzione è quello di fornire un meccanismo generico per il
+trasferimento di dati da o verso un file utilizzando un buffer gestito
+internamente dal kernel. Descritta in questi termini \func{splice} sembra
+semplicemente un ``\textsl{dimezzamento}'' di \func{sendfile}.\footnote{nel
+ senso che un trasferimento di dati fra due file con \func{sendfile} non
+ sarebbe altro che la lettura degli stessi su un buffer seguita dalla
+ relativa scrittura, cosa che in questo caso si dovrebbe eseguire con due
+ chiamate a \func{splice}.} In realtà le due system call sono profondamente
+diverse nel loro meccanismo di funzionamento; \func{sendfile} infatti, come
+accennato, non necessita affatto di avere a disposizione un buffer interno,
+perché esegue un trasferimento diretto di dati; questo la rende in generale
+molto più efficiente, ma anche limitata nelle sue applicazioni, dato che
+questo tipo di trasferimento è possibile solo in casi specifici.\footnote{e
+ nel caso di Linux questi sono anche solo quelli in cui essa può essere
+ effettivamente utilizzata.}
+
+Il concetto che sta dietro a \func{splice} invece è diverso,\footnote{in
+ realtà la proposta originale di Larry Mc Voy non differisce poi tanto negli
+ scopi da \func{sendfile}, quello che rende \func{splice} davvero diversa è
+ stata la reinterpretazione che ne è stata fatta nell'implementazione su
+ Linux realizzata da Jens Anxboe, concetti che sono esposti sinteticamente
+ dallo stesso Linus Torvalds in \href{http://kerneltrap.org/node/6505}
+ {\texttt{http://kerneltrap.org/node/6505}}.} si tratta semplicemente di una
+funzione che consente di fare in maniera del tutto generica delle operazioni
+di trasferimento di dati fra un file e un buffer gestito interamente in kernel
+space. In questo caso il cuore della funzione (e delle affini \func{vmsplice}
+e \func{tee}, che tratteremo più avanti) è appunto l'uso di un buffer in
+kernel space, e questo è anche quello che ne ha semplificato l'adozione,
+perché l'infrastruttura per la gestione di un tale buffer è presente fin dagli
+albori di Unix per la realizzazione delle \textit{pipe} (vedi
+sez.~\ref{sec:ipc_unix}). Dal punto di vista concettuale allora \func{splice}
+non è altro che una diversa interfaccia (rispetto alle \textit{pipe}) con cui
+utilizzare in user space l'oggetto ``\textsl{buffer in kernel space}''.
+
+Così se per una \textit{pipe} o una \textit{fifo} il buffer viene utilizzato
+come area di memoria (vedi fig.~\ref{fig:ipc_pipe_singular}) dove appoggiare i
+dati che vengono trasferiti da un capo all'altro della stessa per creare un
+meccanismo di comunicazione fra processi, nel caso di \func{splice} il buffer
+viene usato o come fonte dei dati che saranno scritti su un file, o come
+destinazione dei dati che vengono letti da un file. La funzione \funcd{splice}
+fornisce quindi una interfaccia generica che consente di trasferire dati da un
+buffer ad un file o viceversa; il suo prototipo, accessibile solo dopo aver
+definito la macro \macro{\_GNU\_SOURCE},\footnote{si ricordi che questa
+ funzione non è contemplata da nessuno standard, è presente solo su Linux, e
+ pertanto deve essere evitata se si vogliono scrivere programmi portabili.}
+è il seguente:
+\begin{functions}
+ \headdecl{fcntl.h}
+
+ \funcdecl{long splice(int fd\_in, off\_t *off\_in, int fd\_out, off\_t
+ *off\_out, size\_t len, unsigned int flags)}
+
+ Trasferisce dati da un file verso una pipe o viceversa.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce il numero di byte trasferiti in caso di
+ successo e $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno
+ dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] uno o entrambi fra \param{fd\_in} e \param{fd\_out}
+ non sono file descriptor validi o, rispettivamente, non sono stati
+ aperti in lettura o scrittura.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il filesystem su cui si opera non supporta
+ \func{splice}, oppure nessuno dei file descriptor è una pipe, oppure si
+ è dato un valore a \param{off\_in} o \param{off\_out} ma il
+ corrispondente file è un dispositivo che non supporta la funzione
+ \func{seek}.
+ \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è memoria sufficiente per l'operazione
+ richiesta.
+ \item[\errcode{ESPIPE}] o \param{off\_in} o \param{off\_out} non sono
+ \const{NULL} ma il corrispondente file descriptor è una \textit{pipe}.
+ \end{errlist}
+ }
+\end{functions}
+
+La funzione esegue un trasferimento di \param{len} byte dal file descriptor
+\param{fd\_in} al file descriptor \param{fd\_out}, uno dei quali deve essere
+una \textit{pipe}; l'altro file descriptor può essere
+qualunque.\footnote{questo significa che può essere, oltre che un file di
+ dati, anche un altra \textit{pipe}, o un socket.} Come accennato una
+\textit{pipe} non è altro che un buffer in kernel space, per cui a seconda che
+essa sia usata per \param{fd\_in} o \param{fd\_out} si avrà rispettivamente la
+copia dei dati dal buffer al file o viceversa.
+
+In caso di successo la funzione ritorna il numero di byte trasferiti, che può
+essere, come per le normali funzioni di lettura e scrittura su file, inferiore
+a quelli richiesti; un valore negativo indicherà un errore mentre un valore
+nullo indicherà che non ci sono dati da trasferire (ad esempio si è giunti
+alla fine del file in lettura). Si tenga presente che, a seconda del verso del
+trasferimento dei dati, la funzione si comporta nei confronti del file
+descriptor che fa riferimento al file ordinario, come \func{read} o
+\func{write}, e pertanto potrà anche bloccarsi (a meno che non si sia aperto
+il suddetto file in modalità non bloccante).
+
+I due argomenti \param{off\_in} e \param{off\_out} consentono di specificare,
+come per l'analogo \param{offset} di \func{sendfile}, la posizione all'interno
+del file da cui partire per il trasferimento dei dati. Come per
+\func{sendfile} un valore nullo indica di usare la posizione corrente sul
+file, ed essa sarà aggiornata automaticamente secondo il numero di byte
+trasferiti. Un valore non nullo invece deve essere un puntatore ad una
+variabile intera che indica la posizione da usare; questa verrà aggiornata, al
+ritorno della funzione, al byte successivo all'ultimo byte trasferito.
+Ovviamente soltanto uno di questi due argomenti, e più precisamente quello che
+fa riferimento al file descriptor non associato alla \textit{pipe}, può essere
+specificato come valore non nullo.
+
+Infine l'argomento \param{flags} consente di controllare alcune
+caratteristiche del funzionamento della funzione; il contenuto è una maschera
+binaria e deve essere specificato come OR aritmetico dei valori riportati in
+tab.~\ref{tab:splice_flag}. Alcuni di questi valori vengono utilizzati anche
+dalle funzioni \func{vmslice} e \func{tee} per cui la tabella riporta le
+descrizioni complete di tutti i valori possibili anche quando, come per
+\const{SPLICE\_F\_GIFT}, questi non hanno effetto su \func{splice}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \const{SPLICE\_F\_MOVE} & Suggerisce al kernel di spostare le pagine
+ di memoria contenenti i dati invece di
+ copiarle;\footnotemark viene usato soltanto
+ da \func{splice}.\\
+ \const{SPLICE\_F\_NONBLOCK}& Richiede di operare in modalità non
+ bloccante; questo flag influisce solo sulle
+ operazioni che riguardano l'I/O da e verso la
+ \textit{pipe}. Nel caso di \func{splice}
+ questo significa che la funzione potrà
+ comunque bloccarsi nell'accesso agli altri
+ file descriptor (a meno che anch'essi non
+ siano stati aperti in modalità non
+ bloccante).\\
+ \const{SPLICE\_F\_MORE} & Indica al kernel che ci sarà l'invio di
+ ulteriori dati in una \func{splice}
+ successiva, questo è un suggerimento utile
+ che viene usato quando \param{fd\_out} è un
+ socket.\footnotemark Attualmente viene usato
+ solo da \func{splice}, potrà essere
+ implementato in futuro anche per
+ \func{vmslice} e \func{tee}.\\
+ \const{SPLICE\_F\_GIFT} & Le pagine di memoria utente sono
+ ``\textsl{donate}'' al kernel;\footnotemark
+ se impostato una seguente \func{splice} che
+ usa \const{SPLICE\_F\_MOVE} potrà spostare le
+ pagine con successo, altrimenti esse dovranno
+ essere copiate; per usare questa opzione i
+ dati dovranno essere opportunamente allineati
+ in posizione ed in dimensione alle pagine di
+ memoria. Viene usato soltanto da
+ \func{vmsplice}.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Le costanti che identificano i bit della maschera binaria
+ dell'argomento \param{flags} di \func{slice}, \func{vmslice} e \func{tee}.}
+ \label{tab:splice_flag}
+\end{table}
+
+\footnotetext{per una maggiore efficienza \func{splice} usa quando possibile i
+ meccanismi della memoria virtuale per eseguire i trasferimenti di dati (in
+ maniera analoga a \func{mmap}), qualora le pagine non possano essere
+ spostate dalla pipe o il buffer non corrisponda a pagine intere esse saranno
+ comunque comunque copiate.}
+
+\footnotetext{questa opzione consente di utilizzare delle opzioni di gestione
+ dei socket che permettono di ottimizzare le trasmissioni via rete, si veda
+ la descrizione di \const{TCP\_CORK} in sez.~\ref{sec:sock_tcp_udp_options} e
+ quella di \const{MSG\_MORE} in sez.~\ref{sec:net_sendmsg}.}
+
+\footnotetext{questo significa che la cache delle pagine e i dati su disco
+ potranno differire, e che l'applicazione non potrà modificare quest'area di
+ memoria.}
+
+Per capire meglio il funzionamento di \func{splice} vediamo un esempio con un
+semplice programma che usa questa funzione per effettuare la copia di un file
+su un altro senza utilizzare buffer in user space. Il programma si chiama
+\texttt{splicecp.c} ed il codice completo è disponibile coi sorgenti allegati
+alla guida, il corpo principale del programma, che non contiene la sezione di
+gestione delle opzioni e le funzioni di ausilio è riportato in
+fig.~\ref{fig:splice_example}.
+
+Lo scopo del programma è quello di eseguire la copia dei con \func{splice},
+questo significa che si dovrà usare la funzione due volte, prima per leggere i
+dati e poi per scriverli, appoggiandosi ad un buffer in kernel space (vale a
+dire ad una \textit{pipe}); lo schema del flusso dei dati è illustrato in
+fig.~\ref{fig:splicecp_data_flux}.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[height=6cm]{img/splice_copy}
+ \caption{Struttura del flusso di dati usato dal programma \texttt{splicecp}.}
+ \label{fig:splicecp_data_flux}
+\end{figure}
+
+Una volta trattate le opzioni il programma verifica che restino
+(\texttt{\small 13--16}) i due argomenti che indicano il file sorgente ed il
+file destinazione. Il passo successivo è aprire il file sorgente
+(\texttt{\small 18--22}), quello di destinazione (\texttt{\small 23--27}) ed
+infine (\texttt{\small 28--31}) la \textit{pipe} che verrà usata come buffer.
+
+
+\begin{figure}[!htbp]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includecodesample{listati/splicecp.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Esempio di codice che usa \func{splice} per effettuare la copia di
+ un file.}
+ \label{fig:splice_example}
+\end{figure}
-%NdA è da finire, sul perché non è abilitata fra file vedi:
-%\href{http://www.cs.helsinki.fi/linux/linux-kernel/2001-03/0200.html}
-%{\texttt{http://www.cs.helsinki.fi/linux/linux-kernel/2001-03/0200.html}}
+Il ciclo principale (\texttt{\small 33--59}) inizia con la lettura dal file
+sorgente tramite la prima \func{splice} (\texttt{\small 34--35}), in questo
+caso si è usato come primo argomento il file descriptor del file sorgente e
+come terzo quello del capo in scrittura della \textit{pipe} (il funzionamento
+delle \textit{pipe} è trattato in dettaglio in sez.~\ref{sec:ipc_unix},
+nell'ottica dell'uso di \func{splice} questa operazione corrisponde
+semplicemente alla copia dei dati dal file al buffer).
+
+La lettura viene eseguita in blocchi pari alla dimensione specificata
+dall'opzione \texttt{-s} (il default è 4096); essendo in questo caso
+\func{splice} equivalente ad una \func{read} sul file, se ne controlla il
+valore di uscita in \var{nread} che indica quanti byte sono stati letti, se
+nullo (\texttt{\small 36}) questo significa che si è giunti alla fine del file
+sorgente e pertanto l'operazione di copia è conclusa e si può uscire dal
+ciclo. In caso di valore negativo c'è stato un errore ed allora si ripete la
+lettura se questo è dovuto ad una interruzione, o si esce altrimenti
+(\texttt{\small 37--44}).
+
+Una volta completata con successo la lettura si avvia il ciclo di scrittura
+(\texttt{\small 45--58}); questo inizia (\texttt{\small 46--47}) con la
+seconda \func{splice} che cerca di scrivere gli \var{nread} byte letti, si
+noti come in questo caso il primo argomento sia il capo in lettura della
+\textit{pipe} ed il terzo il file descriptor del file di destinazione.
+
+Di nuovo si controlla il numero di byte effettivamente scritti restituito in
+\var{nwrite} e se nullo (\texttt{\small 48}) si ripete la scrittura (in realtà
+questo non avverrà mai), in caso di errore (\texttt{\small 49--56}) al solito
+si ripete la scrittura se questo è dovuto a una interruzione o si esce con un
+messaggio negli altri casi.
+
+Infine si chiude il ciclo di scrittura sottraendo (\texttt{\small 57}) il
+numero di byte scritti a quelli letti, così che il ciclo di scrittura venga
+ripetuto (\texttt{\small 58}) qualora la chiamata a \func{splice} non abbia
+esaurito tutti i dati presenti sul buffer.
+
+Si noti come il programma sia concettualmente identico a quello che si sarebbe
+scritto usando \func{read} al posto della prima \func{splice} e \func{write} al
+posto della seconda, utilizzando un buffer in user space per eseguire la copia
+dei file, solo che in questo caso non è stato necessario allocare nessun
+buffer e non si è trasferito nessun dato in user space.
-% TODO documentare la funzione sendfile
% TODO documentare le funzioni tee e splice
% http://kerneltrap.org/node/6505 e http://lwn.net/Articles/178199/ e
% http://lwn.net/Articles/179492/
% e http://en.wikipedia.org/wiki/Splice_(system_call)
-% e http://kerneltrap.org/node/6505
% TODO documentare \func{posix\_fadvise}
% vedi http://insights.oetiker.ch/linux/fadvise.html
% questo tread? http://www.ussg.iu.edu/hypermail/linux/kernel/0703.1/0032.html
-% TODO documentare \func{fallocate}
+
+% TODO documentare \func{fallocate}, introdotta con il 2.6.23
% vedi http://lwn.net/Articles/226710/ e http://lwn.net/Articles/240571/
+
\section{Il file locking}
\label{sec:file_locking}
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] Il file ha già un blocco attivo, e si è
+ \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] il file ha già un blocco attivo, e si è
specificato \const{LOCK\_NB}.
\end{errlist}
}
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] L'operazione è proibita per la presenza di
+ \item[\errcode{EACCES}] l'operazione è proibita per la presenza di
\textit{file lock} da parte di altri processi.
- \item[\errcode{ENOLCK}] Il sistema non ha le risorse per il locking: ci
+ \item[\errcode{ENOLCK}] il sistema non ha le risorse per il locking: ci
sono troppi segmenti di lock aperti, si è esaurita la tabella dei lock,
o il protocollo per il locking remoto è fallito.
- \item[\errcode{EDEADLK}] Si è richiesto un lock su una regione bloccata da
+ \item[\errcode{EDEADLK}] si è richiesto un lock su una regione bloccata da
un altro processo che è a sua volta in attesa dello sblocco di un lock
mantenuto dal processo corrente; si avrebbe pertanto un
\itindex{deadlock} \textit{deadlock}. Non è garantito che il sistema
riconosca sempre questa situazione.
- \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale prima
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima
di poter acquisire un lock.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EFAULT}.
cerca di acquisire un lock che porterebbe ad un \itindex{deadlock}
\textit{deadlock}.
-\begin{figure}[!bht]
- \centering \includegraphics[width=13cm]{img/file_posix_lock}
- \caption{Schema dell'architettura del file locking, nel caso particolare
- del suo utilizzo secondo l'interfaccia standard POSIX.}
- \label{fig:file_posix_lock}
-\end{figure}
-
Per capire meglio il funzionamento del file locking in semantica POSIX (che
differisce alquanto rispetto da quello di BSD, visto
voce nella \itindex{file~table} \textit{file table}, ma con il valore del
\acr{pid} del processo.
+\begin{figure}[!bht]
+ \centering \includegraphics[width=13cm]{img/file_posix_lock}
+ \caption{Schema dell'architettura del file locking, nel caso particolare
+ del suo utilizzo secondo l'interfaccia standard POSIX.}
+ \label{fig:file_posix_lock}
+\end{figure}
+
Quando si richiede un lock il kernel effettua una scansione di tutti i lock
presenti sul file\footnote{scandisce cioè la \itindex{linked~list}
\textit{linked list} delle strutture \struct{file\_lock}, scartando
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] Non è possibile acquisire il lock, e si è
+ \item[\errcode{EWOULDBLOCK}] non è possibile acquisire il lock, e si è
selezionato \const{LOCK\_NB}, oppure l'operazione è proibita perché il
file è mappato in memoria.
- \item[\errcode{ENOLCK}] Il sistema non ha le risorse per il locking: ci
+ \item[\errcode{ENOLCK}] il sistema non ha le risorse per il locking: ci
sono troppi segmenti di lock aperti, si è esaurita la tabella dei lock.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EINVAL}.
% LocalWords: Lemon BSDCON edge Libenzi kevent backporting epfd EEXIST ENOENT
% LocalWords: MOD wait EPOLLIN EPOLLOUT EPOLLRDHUP SOCK EPOLLPRI EPOLLERR one
% LocalWords: EPOLLHUP EPOLLET EPOLLONESHOT shot maxevents ctlv ALL DONT HPUX
+% LocalWords: FOLLOW ONESHOT ONLYDIR FreeBSD EIO caching sysctl instances name
+% LocalWords: watches IGNORED ISDIR OVERFLOW overflow UNMOUNT queued cookie ls
+% LocalWords: NUL sizeof casting printevent nread limits sysconf SC wrapper
+% LocalWords: splice result argument DMA controller zerocopy Linus
%%% Local Variables:
%%% mode: latex
%%% TeX-master: "gapil"
%%% End:
-% LocalWords: FOLLOW ONESHOT ONLYDIR FreeBSD EIO caching
projects / gapil.git / blobdiff