Aggiunti un po' di prototipi
[gapil.git] / fileadv.tex
index d744a758905558b00fe24189ce811a6b41c9a064..7a47057864ed8a3403948cf6bebbc495e5c9be4d 100644 (file)
@@ -31,12 +31,11 @@ disponibili sul descrittore su cui si sta operando.
 Questo comportamento causa uno dei problemi più comuni che ci si trova ad
 affrontare nelle operazioni di I/O, che è quello che si verifica quando si
 devono eseguire operazioni che possono bloccarsi su più file descriptor:
 Questo comportamento causa uno dei problemi più comuni che ci si trova ad
 affrontare nelle operazioni di I/O, che è quello che si verifica quando si
 devono eseguire operazioni che possono bloccarsi su più file descriptor:
-mentre si è bloccati su uno di questi file su di un'altro potrebbero essere
-presenti dei dati, così che nel migliore dei casi si avrebbe una lettura
-ritardata inutilmente, e nel peggiore si potrebbe addirittura arrivare ad un
-deadlock.
+mentre si è bloccati su uno di essi su di un'altro potrebbero essere presenti
+dei dati; così che nel migliore dei casi si avrebbe una lettura ritardata
+inutilmente, e nel peggiore si potrebbe addirittura arrivare ad un deadlock.
 
 
-Abbiamo già accennato in \secref{sec:file_open} che però è possibile prevenire
+Abbiamo già accennato in \secref{sec:file_open} che è possibile prevenire
 questo tipo di comportamento aprendo un file in modalità
 \textsl{non-bloccante}, attraverso l'uso del flag \macro{O\_NONBLOCK} nella
 chiamata di \func{open}. In questo caso le funzioni di input/output che
 questo tipo di comportamento aprendo un file in modalità
 \textsl{non-bloccante}, attraverso l'uso del flag \macro{O\_NONBLOCK} nella
 chiamata di \func{open}. In questo caso le funzioni di input/output che
@@ -92,7 +91,7 @@ con la funzione \func{select}, il cui prototipo 
 
 La funzione mette il processo in stato di \textit{sleep} (vedi
 \tabref{tab:proc_proc_states}) fintanto che almeno uno dei file descriptor
 
 La funzione mette il processo in stato di \textit{sleep} (vedi
 \tabref{tab:proc_proc_states}) fintanto che almeno uno dei file descriptor
-degli insiemo specificati (\param{readfds}, \param{writefds} e
+degli insiemi specificati (\param{readfds}, \param{writefds} e
 \param{exceptfds}), non diventa attivo, per un tempo massimo specificato da
 \param{timeout}.
 
 \param{exceptfds}), non diventa attivo, per un tempo massimo specificato da
 \param{timeout}.
 
@@ -169,7 +168,7 @@ Come accennato l'interfaccia di \func{select} 
 System V ha introdotto una sua interfaccia per gestire l'\textit{I/O
   multiplexing}, basata sulla funzione \func{poll},\footnote{la funzione è
   prevista dallo standard XPG4, ed è stata introdotta in Linux come system
 System V ha introdotto una sua interfaccia per gestire l'\textit{I/O
   multiplexing}, basata sulla funzione \func{poll},\footnote{la funzione è
   prevista dallo standard XPG4, ed è stata introdotta in Linux come system
-  call a partire dal kernel 2.1.23 e dalle libc 5.4.28.} il cui prototipo è:
+  call a partire dal kernel 2.1.23 e dalle \acr{libc} 5.4.28.} il cui prototipo è:
 \begin{prototype}{sys/poll.h}
   {int poll(struct pollfd *ufds, unsigned int nfds, int timeout)}
 
 \begin{prototype}{sys/poll.h}
   {int poll(struct pollfd *ufds, unsigned int nfds, int timeout)}
 
@@ -192,7 +191,7 @@ specificati attraverso un vettore di puntatori a strutture di tipo
 \type{pollfd}, la cui definizione è riportata in \figref{fig:file_pollfd}.
 Come \func{select} anche \func{poll} permette di interrompere l'attesa dopo un
 certo tempo, che va specificato attraverso \param{timeout} in numero di
 \type{pollfd}, la cui definizione è riportata in \figref{fig:file_pollfd}.
 Come \func{select} anche \func{poll} permette di interrompere l'attesa dopo un
 certo tempo, che va specificato attraverso \param{timeout} in numero di
-millesecondi (un valore negativo indica un'attesa indefinita).
+millisecondi (un valore negativo indica un'attesa indefinita).
 
 \begin{figure}[!htb]
   \footnotesize \centering
 
 \begin{figure}[!htb]
   \footnotesize \centering
@@ -231,7 +230,7 @@ vengono utilizzati solo per \var{revents} come valori in uscita).
     \macro{POLLOUT}   & 0x004 & È possibile la scrittura immediata.\\
     \hline
     \macro{POLLERR}   & 0x008 & C'è una condizione di errore.\\
     \macro{POLLOUT}   & 0x004 & È possibile la scrittura immediata.\\
     \hline
     \macro{POLLERR}   & 0x008 & C'è una condizione di errore.\\
-    \macro{POLLHUP}   & 0x010 & Si è vericato un hung-up.\\
+    \macro{POLLHUP}   & 0x010 & Si è verificato un hung-up.\\
     \macro{POLLNVAL}  & 0x020 & Il file descriptor non è aperto.\\
     \hline
     \macro{POLLRDNORM}& 0x040 & Sono disponibili in lettura dati normali.\\ 
     \macro{POLLNVAL}  & 0x020 & Il file descriptor non è aperto.\\
     \hline
     \macro{POLLRDNORM}& 0x040 & Sono disponibili in lettura dati normali.\\ 
@@ -263,7 +262,7 @@ ad esso relative vengano dichiarate nell'header \file{sys/select.h}, che
 sostituisce i precedenti, ed aggiunge a \func{select} una nuova funzione
 \func{pselect},\footnote{il supporto per lo standard POSIX 1003.1-2001, ed
   l'header \file{sys/select.h}, compaiono in Linux a partire dalle \acr{glibc}
 sostituisce i precedenti, ed aggiunge a \func{select} una nuova funzione
 \func{pselect},\footnote{il supporto per lo standard POSIX 1003.1-2001, ed
   l'header \file{sys/select.h}, compaiono in Linux a partire dalle \acr{glibc}
-  2.0. Le \acr{libc4} e \acr{libc5} non contengono questo header, le
+  2.1. Le \acr{libc4} e \acr{libc5} non contengono questo header, le
   \acr{glibc} 2.0 contengono una definizione sbagliata di \func{psignal},
   senza l'argomento \param{sigmask}, la definizione corretta è presente dalle
   \acr{glibc} 2.1-2.2.1 se si è definito \macro{\_GNU\_SOURCE} e nelle
   \acr{glibc} 2.0 contengono una definizione sbagliata di \func{psignal},
   senza l'argomento \param{sigmask}, la definizione corretta è presente dalle
   \acr{glibc} 2.1-2.2.1 se si è definito \macro{\_GNU\_SOURCE} e nelle
@@ -325,7 +324,7 @@ del flag \macro{O\_ASYNC},\footnote{l'uso del flag di \macro{O\_ASYNC} e dei
   di Linux e BSD.} aprire un file in modalità asincrona, così come è possibile
 attivare in un secondo tempo questa modalità settando questo flag attraverso
 l'uso di \func{fcntl} con il comando \macro{F\_SETFL} (vedi
   di Linux e BSD.} aprire un file in modalità asincrona, così come è possibile
 attivare in un secondo tempo questa modalità settando questo flag attraverso
 l'uso di \func{fcntl} con il comando \macro{F\_SETFL} (vedi
-\secref{sec:file_fcntl}).
+\secref{sec:file_fcntl}). 
 
 In realtà in questo caso non si tratta di I/O asincrono vero e proprio, quanto
 di un meccanismo asincrono di notifica delle variazione dello stato del file
 
 In realtà in questo caso non si tratta di I/O asincrono vero e proprio, quanto
 di un meccanismo asincrono di notifica delle variazione dello stato del file
@@ -333,42 +332,54 @@ descriptor; quello che succede 
 \macro{SIGIO}, ma è possibile usarne altri) tutte le volte che diventa
 possibile leggere o scrivere dal file descriptor che si è posto in questa
 modalità. Si può inoltre selezionare, con il comando \macro{F\_SETOWN} di
 \macro{SIGIO}, ma è possibile usarne altri) tutte le volte che diventa
 possibile leggere o scrivere dal file descriptor che si è posto in questa
 modalità. Si può inoltre selezionare, con il comando \macro{F\_SETOWN} di
-\func{fcntl}, quale processo (o gruppo di processi) riceverà il segnale.
-
-Uno dei problemi che si presenta con l'implementazione usuale di questa
-modalità di I/O è che essa può essere usata in maniera immediata aprendo in
-modalità asincrona un solo file per processo, altrimenti ad ogni segnale si
-dovrebbe provvedere ad effettuare un controllo (utilizzando di nuovo
-\func{select}) su tutti i file tenuti in modalità asincrona per distinguere
-quelli cui è dovuta l'emissione del segnale.
-
-Linux però supporta una estensione che permette di evitare tutto questo
-facendo ricorso alle informazioni aggiuntive restituite attraverso la
-struttura \type{siginfo\_t} quando il manipolatore del segnale viene
-installato come \macro{SA\_SIGINFO} (si riveda quanto illustrato in
+\func{fcntl}, quale processo (o gruppo di processi) riceverà il segnale. 
+
+In questo modo si può evitare l'uso delle funzioni \func{poll} o \func{select}
+che, quando vengono usate con un numero molto grande di file descriptor, non
+hanno buone prestazioni. In tal caso infatti la maggior parte del loro tempo
+di esecuzione è impegnato ad eseguire una scansione su tutti i file descriptor
+tenuti sotto controllo per determinare quali di essi (in genere una piccola
+percentuale) sono diventati attivi.
+
+Tuttavia con l'implementazione classica dei segnali questa modalità di I/O
+presenta notevoli problemi, dato che non è possibile determinare, quando sono
+più di uno, qual'è il file descriptor responsabile dell'emissione del segnale.
+Linux però supporta le estensioni POSIX.1b dei segnali che permettono di
+superare il problema facendo ricorso alle informazioni aggiuntive restituite
+attraverso la struttura \type{siginfo\_t}, utilizzando la forma estesa
+\var{sa\_sigaction} del manipolatore (si riveda quanto illustrato in
 \secref{sec:sig_sigaction}).
 
 \secref{sec:sig_sigaction}).
 
-Per attivare questa caratteristica occorre settare esplicitamente il segnale
-da inviare in caso di I/O asincrono (di norma sempre \macro{SIGIO}) con il
-comando \macro{F\_SETSIG} di \func{fcntl}. In questo caso il manipolatore
-tutte le volte che riceverà \macro{SI\_SIGIO} come valore del campo
-\var{si\_code}\footnote{il valore resta \macro{SI\_SIGIO} qualunque sia il
-  segnale che si è associato all'I/O asincrono, ed indica appunto che il
+Per far questo però occorre utilizzare le funzionalità dei segnali real-time
+(vedi \secref{sec:sig_real_time}) settando esplicitamente con il comando
+\macro{F\_SETSIG} di \func{fcntl} un segnale real-time da inviare in caso di
+I/O asincrono (il segnale di default è \macro{SIGIO}). In questo caso il
+manipolatore tutte le volte che riceverà \macro{SI\_SIGIO} come valore del
+campo \var{si\_code}\footnote{il valore resta \macro{SI\_SIGIO} qualunque sia
+  il segnale che si è associato all'I/O asincrono, ed indica appunto che il
   segnale è stato generato a causa di attività nell'I/O asincrono.} di
 \type{siginfo\_t}, troverà nel campo \var{si\_fd} il valore del file
   segnale è stato generato a causa di attività nell'I/O asincrono.} di
 \type{siginfo\_t}, troverà nel campo \var{si\_fd} il valore del file
-descriptor che ha generato il segnale. In questo modo è possibile identificare
-immediatamente il file evitando completamente l'uso di funzioni come
-\func{poll} o \func{select}. Inoltre, a differenza degli altri segnali, il
-sistema mantiene una coda per \macro{SIGIO}, in modo che arrivi un segnale per
-ogni file attivo.
+descriptor che ha generato il segnale.
+
+Un secondo vantaggio dell'uso dei segnali real-time è che essendo dotati di
+una coda di consegna ogni segnale sarà associato ad uno solo file descriptor;
+inoltre sarà possibile stabilire delle priorità nella risposta a seconda del
+segnale usato. In questo modo si può identificare immediatamente un file su
+cui l'accesso è diventato possibile evitando completamente l'uso di funzioni
+come \func{poll} e \func{select}, almeno fintanto che non si satura la coda;
+si eccedono le dimensioni di quest'ultima; in tal caso infatti il kernel, non
+potendo più assicurare il comportamento corretto per un segnale real-time,
+invierà al suo posto un \var{SIGIO}, su cui si accumuleranno tutti i segnali
+in eccesso, e si dovrà determinare al solito modo quali sono i file diventati
+attivi.
 
 Benché la modalità di apertura asincrona di un file possa risultare utile in
 varie occasioni (in particolar modo con i socket e gli altri file per i quali
 le funzioni di I/O sono system call lente), essa è comunque limitata alla
 notifica della disponibilità del file descriptor per le operazioni di I/O, e
 non ad uno svolgimento asincrono delle medesime.  Lo standard POSIX.1b
 
 Benché la modalità di apertura asincrona di un file possa risultare utile in
 varie occasioni (in particolar modo con i socket e gli altri file per i quali
 le funzioni di I/O sono system call lente), essa è comunque limitata alla
 notifica della disponibilità del file descriptor per le operazioni di I/O, e
 non ad uno svolgimento asincrono delle medesime.  Lo standard POSIX.1b
-definisce invece una interfaccia apposita per l'I/O asincrono, che prevede un
-insieme di funzioni dedicate, completamente separato rispetto a quelle usate
+definisce anche una interfaccia apposita per l'I/O asincrono, che prevede un
+insieme di funzioni dedicate, completamente separate rispetto a quelle usate
 normalmente.
 
 In generale questa interfaccia è completamente astratta e può essere
 normalmente.
 
 In generale questa interfaccia è completamente astratta e può essere
@@ -376,29 +387,518 @@ implementata sia direttamente nel kernel, che in user space attraverso l'uso
 di thread. Al momento\footnote{fino ai kernel della serie 2.4.x, nella serie
   2.5.x è però iniziato un lavoro completo di riscrittura di tutto il sistema
   di I/O, che prevede anche l'introduzione di un nuovo layer per l'I/O
 di thread. Al momento\footnote{fino ai kernel della serie 2.4.x, nella serie
   2.5.x è però iniziato un lavoro completo di riscrittura di tutto il sistema
   di I/O, che prevede anche l'introduzione di un nuovo layer per l'I/O
-  asincrono.} esiste una sola versione stabile, quella delle \acr{glibc}, che
-è realizzata completamente in user space; esistono comunque vari progetti
-(come il KAIO della SGI, o i patch di Benjamin La Haise) che prevedono un
-supporto diretto all'interno del kernel.
+  asincrono.} esiste una sola versione stabile di questa interfaccia, quella
+delle \acr{glibc}, che è realizzata completamente in user space.  Esistono
+comunque vari progetti sperimentali (come il KAIO della SGI, o i patch di
+Benjamin La Haise) che prevedono un supporto diretto da parte del kernel.
+
+Lo standard prevede che tutte le operazioni di I/O asincrono siano controllate
+attraverso l'uso di una apposita struttura \type{aiocb} (il cui nome sta per
+\textit{asyncronous I/O control block}), che viene passata come argomento a
+tutte le funzioni dell'interfaccia. La sua definizione, come effettuata in
+\file{aio.h}, è riportata in \figref{fig:file_aiocb}. Nello steso file è
+definita la macro \macro{\_POSIX\_ASYNCHRONOUS\_IO}, che dichiara la
+disponibilità dell'interfaccia per l'I/O asincrono.
 
 
+\begin{figure}[!htb]
+  \footnotesize \centering
+  \begin{minipage}[c]{15cm}
+    \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
+struct aiocb
+{
+    int aio_fildes;               /* File descriptor.  */
+    off_t aio_offset;             /* File offset */
+    int aio_lio_opcode;           /* Operation to be performed.  */
+    int aio_reqprio;              /* Request priority offset.  */
+    volatile void *aio_buf;       /* Location of buffer.  */
+    size_t aio_nbytes;            /* Length of transfer.  */
+    struct sigevent aio_sigevent; /* Signal number and value.  */
+};
+    \end{lstlisting}
+  \end{minipage} 
+  \normalsize 
+  \caption{La struttura \type{aiocb}, usata per il controllo dell'I/O
+    asincrono.}
+  \label{fig:file_aiocb}
+\end{figure}
+
+Le operazioni di I/O asincrono possono essere effettuate solo su un file già
+aperto; il file deve inoltre supportare la funzione \func{lseek},
+pertanto terminali e pipe sono esclusi. Non c'è limite al numero di operazioni
+contemporanee effettuabili su un singolo file.
+
+Ogni operazione deve inizializzare opportunamente un \textit{control block}.
+Il file descriptor su cui operare deve essere specificato tramite il campo
+\var{aio\_fildes}; dato che più operazioni possono essere eseguita in maniera
+asincrona, il concetto di posizione corrente sul file viene a mancare;
+pertanto si deve sempre specificare nel campo \var{aio\_offset} la posizione
+sul file da cui i dati saranno letti o scritti.  Nel campo \var{aio\_buf} deve
+essere specificato l'indirizzo del buffer usato per l'I/O, ed in
+\var{aio\_nbytes} la lunghezza del blocco di dati da trasferire.
+
+Il campo \var{aio\_reqprio} permette di settare la priorità delle operazioni
+di I/O.\footnote{in generale perché ciò sia possibile occorre che la
+  piattaforma supporti questa caratteristica, questo viene indicato definendo
+  le macro \macro{\_POSIX\_PRIORITIZED\_IO}, e
+  \macro{\_POSIX\_PRIORITY\_SCHEDULING}.} La priorità viene settata a partire
+da quella del processo chiamante (vedi \secref{sec:proc_priority}), cui viene
+sottratto il valore di questo campo.
+
+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
+  block}. Tramite questo campo si specifica quale è la natura di ciascuna di
+esse.
+
+\begin{figure}[!htb]
+  \footnotesize \centering
+  \begin{minipage}[c]{15cm}
+    \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
+struct sigevent
+{
+    sigval_t sigev_value;
+    int sigev_signo;
+    int sigev_notify;
+    sigev_notify_function;
+    sigev_notify_attributes;
+};
+    \end{lstlisting}
+  \end{minipage} 
+  \normalsize 
+  \caption{La struttura \type{sigevent}, usata per specificare le modailtà di
+    notifica degli eventi relativi alle operazioni di I/O asincrono.}
+  \label{fig:file_sigevent}
+\end{figure}
 
 
+Infine il campo \var{aio\_sigevent} è una struttura di tipo \type{sigevent}
+che serve a specificare il modo in cui si vuole che venga effettuata la
+notifica del completamento delle operazioni richieste. La struttura è
+riportata in \secref{fig:file_sigevent}; il campo \var{sigev\_notify} è quello
+che indica le modalità della notifica, esso può assumere i tre valori:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
+\item[\macro{SIGEV\_NONE}]   Non viene inviata nessuna notifica.
+\item[\macro{SIGEV\_SIGNAL}] La notifica viene effettuata inviando al processo
+  chiamante il segnale specificato nel campo \var{sigev\_signo}, se il
+  manipolatore è installato con \macro{SA\_SIGINFO}, il gli verrà restituito
+  il valore di \var{sigev\_value} in come valore del campo \var{si\_value} per
+  \type{siginfo\_t}.
+\item[\macro{SIGEV\_THREAD}] La notifica viene effettuata creando un nuovo
+  thread che esegue la funzione specificata da \var{sigev\_notify\_function},
+  con gli attributi specificati da \var{sigev\_notify\_attribute}.
+\end{basedescript}
+
+Le due funzioni base dell'interfaccia per l'I/O asincrono sono
+\func{aio\_read} ed \func{aio\_write}.  Esse permettono di richiedere una
+lettura od una scrittura asincrona di dati, usando la struttura \type{aiocb}
+appena descritta; i rispettivi prototipi sono:
+\begin{functions}
+  \headdecl{aio.h}
+
+  \funcdecl{int aio\_read(struct aiocb *aiocbp)}
+  Richiede una lettura asincrona secondo quanto specificato con \param{aiocbp}.
+
+  \funcdecl{int aio\_write(struct aiocb *aiocbp)}
+  Richiede una scrittura asincrona secondo quanto specificato con
+  \param{aiocbp}.
+  
+  \bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo, e -1 in caso di
+    errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ai valori:
+  \begin{errlist}
+  \item[\macro{EBADF}] Si è specificato un file descriptor sbagliato.
+  \item[\macro{ENOSYS}] La funzione non è implementata.
+  \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per i campi
+    \var{aio\_offset} o \var{aio\_reqprio} di \param{aiocbp}.
+  \item[\macro{EAGAIN}] La coda delle richieste è momentaneamente piena.
+  \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+Entrambe le funzioni ritornano immediatamente dopo aver messo in coda la
+richiesta, o in caso di errore. Non è detto che gli errori \macro{EBADF} ed
+\macro{EINVAL} siano rilevati immediatamente al momento della chiamata,
+potrebbero anche emergere nelle fasi successive delle operazioni. Lettura e
+scrittura avvengono alla posizione indicata da \var{aio\_offset}, a meno che
+il file non sia stato aperto in \textit{append mode} (vedi
+\secref{sec:file_open}), nel qual caso le scritture vengono effettuate
+comunque alla fine de file, nell'ordine delle chiamate a \func{aio\_write}.
+
+Si tenga inoltre presente che deallocare la memoria indirizzata da
+\param{aiocbp} o modificarne i valori prima della conclusione di una
+operazione può dar luogo a risultati impredicibili, perché l'accesso ai vari
+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
+generale per ogni operazione di I/O asincrono si deve utilizzare una diversa
+struttura \type{aiocb}.
+
+Dato che si opera in modalità asincrona, il successo di \func{aio\_read} o
+\func{aio\_write} non implica che le operazioni siano state effettivamente
+eseguite in maniera corretta; per verificarne l'esito l'interfaccia prevede
+altre due funzioni, che permettono di controllare lo stato di esecuzione. La
+prima è \func{aio\_error}, che serve a determinare un eventuale stato di
+errore; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{aio.h}
+  {int aio\_error(const struct aiocb *aiocbp)}  
+
+  Determina lo stato di errore delle operazioni di I/O associate a
+  \param{aiocbp}.
+  
+  \bodydesc{La funzione restituisce 0 se le operazioni si sono concluse con
+    successo, altrimenti restituisce il codice di errore.}
+% }, che viene salvato  
+%     anche in \var{errno}, i valori possibili sono:
+%   \begin{errlist}
+%   \item[\macro{ENOSYS}] La funzione non è implementata.
+%   \item[\macro{EINPROGRESS}] L'operazione è ancora in corso.
+%   \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per i campi
+%     \var{aio\_offset} o \var{aio\_reqprio} di \param{aiocbp}.
+%   \item[\macro{EBADF}] Si è specificato un file descriptor sbagliato.
+%   \end{errlist}
+%   più tutti quelli possibili per le sottostanti operazioni, .}
+\end{prototype}
+
+Se l'operazione non si è ancora completata viene restituito l'errore di
+\macro{EINPROGRESS}. La funzione ritorna zero quando l'operazione si è
+conclusa con successo, altrimenti restituisce il codice dell'errore
+verificatosi, ed esegue il corrispondente settaggio di \var{errno}. Il codice
+può essere sia \macro{EINVAL} ed \macro{EBADF}, dovuti ad un valore errato per
+\param{aiocbp}, che uno degli errori possibili durante l'esecuzione
+dell'operazione di I/O richiesta, nel qual caso saranno restituiti, a seconda
+del caso, i codici di errore delle system call \func{read}, \func{write} e
+\func{fsync}.
+
+Una volta che si sia certi che le operazioni siano state concluse (cioè dopo
+che una chiamata ad \func{aio\_error} non ha restituito \macro{EINPROGRESS},
+si potrà usare la seconda funzione dell'interfaccia, \func{aio\_return}, che
+permette di verificare il completamento delle operazioni di I/O asincrono; il
+suo prototipo è:
+\begin{prototype}{aio.h}
+{ssize\_t aio\_return(const struct aiocb *aiocbp)} 
+
+Recupera il valore dello stato di ritorno delle operazioni di I/O associate a
+\param{aiocbp}.
+  
+\bodydesc{La funzione restituisce lo stato di uscita dell'operazione
+  eseguita.}
+\end{prototype}
+
+La funzione deve essere chiamata una sola volte per ciascuna operazione
+asincrona, essa infatti fa sì che il sistema rilasci le risorse ad essa
+associate. É per questo motivo che occorre chiamare la funzione solo dopo che
+l'operazione cui \param{aiocbp} fa riferimento si è completata. Una chiamata
+precedente il completamento delle operazioni darebbe risultati indeterminati.
+
+La funzione restituisce il valore di ritorno relativo all'operazione eseguita,
+così come ricavato dalla sottostante system call (il numero di byte letti,
+scritti o il valore di ritorno di \func{fsync}).  É importante chiamare sempre
+questa funzione, altrimenti le risorse disponibili per le operazioni di I/O
+asincrono non verrebbero liberate, rischiando di arrivare ad un loro
+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
+compiuta dalla funzione \func{aio\_fsync}, che ha lo stesso effetto della
+analoga \func{fsync}, ma viene esguita in maniera asincrona; il suo prototipo
+è:
+\begin{prototype}{aio.h}
+{ssize\_t aio\_return(int op, struct aiocb *aiocbp)} 
+
+Richiede la sincronizzazione dei dati per il file indicato da \param{aiocbp}.
+  
+\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+  errore, che può essere, con le stesse modalità di \func{aio\_read},
+  \macro{EAGAIN}, \macro{EBADF} o \macro{EINVAL}.}
+\end{prototype}
 
 
+La funzione richiede la sincronizzazione delle operazioni di I/O, ritornando
+immediatamente. L'esecuzione effettiva della sincronizzazione dovrà essere
+verificata con \func{aio\_error} e \func{aio\_return} come per le operazioni
+di lettura e scrittura. L'argomento \param{op} permette di indicare la
+modalità di esecuzione, se si specifica il valore \macro{O\_DSYNC} le
+operazioni saranno completate con una chiamata a \func{fdatasync}, se si
+specifica \macro{O\_SYNC} con una chiamata a \func{fsync} (per i dettagli vedi
+\secref{sec:file_sync}).
+
+Il successo della chiamata assicura la sincronizzazione delle operazioni fino
+allora richieste, niente è garantito riguardo la sincronizzazione dei dati
+relativi ad eventuali operazioni richieste successivamente. Se si è
+specificato un meccanismo di notifica questo sarà innescato una volta che le
+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
+standard POSIX.1b prevede una funzioni apposita, \func{aio\_cancel}, che
+permette di cancellare una operazione richiesta in precedenza; il suo
+prototipo è:
+\begin{prototype}{aio.h}
+{int aio\_cancel(int fildes, struct aiocb *aiocbp)} 
+
+Richiede la cancellazione delle operazioni sul file \param{fildes} specificate
+da \param{aiocbp}.
+  
+\bodydesc{La funzione restituisce il risultato dell'operazione con un codice
+  di positivo, e -1 in caso di errore, che avviene qualora si sia specificato
+  un valore non valido di \param{fildes}, setta \var{errno} al valore
+  \macro{EBADF}.}
+\end{prototype}
 
 
-\subsection{I/O multiplo}
+La funzione permette di cancellare una operazione specifica sul file
+\param{fildes}, o tutte le operazioni pendenti, specificando \macro{NULL} come
+valore di \param{aiocbp}.  Quando una operazione viene cancellata una
+successiva chiamata ad \func{aio\_error} riporterà \macro{ECANCELED} come
+codice di errore, ed il suo codice di ritorno sarà -1, inoltre il meccanismo
+di notifica non verrà invocato. Se si specifica una operazione relativa ad un
+altro file descriptor il risultato è indeterminato.
+
+In caso di successo, i possibili valori di ritorno per \func{aio\_cancel} sono
+tre (anch'essi definiti in \file{aio.h}):
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
+\item[\macro{AIO\_ALLDONE}] indica che le operazioni di cui si è richiesta la
+  cancellazione sono state già completate,
+  
+\item[\macro{AIO\_CANCELED}] indica che tutte le operazioni richieste sono
+  state cancellate,  
+  
+\item[\macro{AIO\_NOTCANCELED}] indica che alcune delle operazioni erano in
+  corso e non sono state cancellate.
+\end{basedescript}
+
+Nel caso si abbia \macro{AIO\_NOTCANCELED} occorrerà chiamare
+\func{aio\_error} per determinare quali sono le operazioni effettivamente
+cancellate. Le operazioni che non sono state cancellate proseguiranno il loro
+corso normale, compreso quanto richiesto riguardo al meccanismo di notifica
+del loro avvenuto completamento.
+
+Benché l'I/O asincrono preveda un meccanismo di notifica, l'interfaccia
+fornisce anche una apposita funzione, \func{aio\_suspend}, che permette di
+sospendere l'esecuzione del processo chiamante fino al completamento di una
+specifica operazione; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{aio.h}
+{int aio\_suspend(const struct aiocb * const list[], int nent, const struct
+    timespec *timeout)}
+  
+  Attende, per un massimo di \param{timeout}, il completamento di una delle
+  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
+    settata ai valori:
+    \begin{errlist}
+    \item[\macro{EAGAIN}] Nessuna operazione è stata completata entro
+      \param{timeout}.
+    \item[\macro{ENOSYS}] La funzione non è implementata.
+    \item[\macro{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale.
+    \end{errlist}
+  }
+\end{prototype}
+
+La funzione permette di bloccare il processo fintanto che almeno una delle
+\param{nent} operazioni specificate nella lista \param{list} è completata, per
+un tempo massimo specificato da \param{timout}, o fintanto che non arrivi un
+segnale.\footnote{si tenga conto che questo segnale può anche essere quello
+  utilizzato come meccanismo di notifica.} La lista deve essere inizializzata
+con delle strutture \var{aiocb} relative ad operazioni effettivamente
+richieste, ma può contenere puntatori nulli, che saranno ignorati. In caso si
+siano specificati valori non validi l'effetto è indefinito.  Un valore
+\macro{NULL} per \param{timout} comporta l'assenza di timeout.
+
+Lo standard POSIX.1b infine ha previsto pure una funzione, \func{lio\_listio},
+che permette di effettuare la richiesta di una intera lista di operazioni di
+lettura o scrittura; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{aio.h}
+  {int lio\_listio(int mode, struct aiocb * const list[], int nent, struct
+    sigevent *sig)}
+  
+  Richiede l'esecuzione delle operazioni di I/O elencata da \param{list},
+  secondo la modalità \param{mode}.
+  
+  \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{EAGAIN}] Nessuna operazione è stata completata entro
+      \param{timeout}.
+    \item[\macro{ENOSYS}] La funzione non è implementata.
+    \item[\macro{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale.
+    \end{errlist}
+  }
+\end{prototype}
+
+La funzione esegue la richiesta delle \param{nent} operazioni indicate dalla
+lista \param{list}; questa deve contenere gli indirizzi di altrettanti
+\textit{control block}, opportunamente inizializzati; in particolare nel caso
+dovrà essere specificato il tipo di operazione tramite il campo
+\var{aio\_lio\_opcode}, che può prendere i tre valori:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
+\item[\macro{LIO\_READ}]  si richiede una operazione di lettura.
+\item[\macro{LIO\_WRITE}] si richiede una operazione di scrittura.
+\item[\macro{LIO\_NOP}] non si effettua nessuna operazione.
+\end{basedescript}
+l'ultimo valore viene usato quando si ha a che fare con un vettore di
+dimensione fissa, per poter specificare solo alcune operazioni, o quando si è
+dovuto cancellare delle operazioni e si deve ripetere la richiesta per quelle
+non completate.
+
+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
+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}
+di \type{aiocb}.
+
+
+
+\subsection{I/O vettorizzato}
 \label{sec:file_multiple_io}
 
 \label{sec:file_multiple_io}
 
-Un caso abbastanza comune è quello in cui ci si trova a dover affrontare una
+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
 serie multipla di operazioni di I/O, come una serie di letture o scritture di
-vari buffer. In questo caso 
+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 è stata dismessa per restare aderenti allo standard.} ha introdotto due
+nuove system call, \func{readv} e \func{writev}, che permettono di effettare
+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)} Esegue
+  una lettura vettorizzata da \param{fd} nei \param{count} buffer specificati
+  da \param{vector}.
+  
+  \funcdecl{int writev(int fd, const struct iovec *vector, int count)} Esegue
+  una scrittura vettorizzata da \param{fd} nei \param{count} buffer
+  specificati da \param{vector}.
+  
+  \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} viene
+    settata ai valori:
+  \begin{errlist}
+  \item[\macro{EBADF}] si è specificato un file descriptor sbagliato.
+  \item[\macro{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per uno degli
+    argomenti (ad esempio \param{count} è maggiore di \macro{MAX\_IOVEC}).
+  \item[\macro{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima di
+    di avere eseguito una qualunque lettura o scrittura.
+  \item[\macro{EAGAIN}] \param{fd} è stato aperto in modalità non bloccante e
+  non ci sono dati in lettura.
+  \item[\macro{EOPNOTSUPP}] La coda delle richieste è momentaneamente piena.
+  \end{errlist}
+  ed inoltre \macro{EISDIR}, \macro{ENOMEM}, \macro{EFAULT} (se non sono stato
+  allocati correttamente i buffer specificati nei campi \func{iov\_base}), più
+  tutti gli ulteriori errori che potrebbero avere le usuali funzioni di
+  lettura e scrittura eseguite su \param{fd}.}
+\end{functions}
+
+Entrambe le funzioni usano una struttura \type{iovec}, definita in
+\figref{fig:file_iovec}, che definisce dove i dati devono essere letti o
+scritti. Il primo campo, \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}
+    \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
+struct iovec {
+    __ptr_t iov_base;    /* Starting address */
+    size_t iov_len;      /* Length in bytes  */
+};
+    \end{lstlisting}
+  \end{minipage} 
+  \normalsize 
+  \caption{La struttura \type{iovec}, usata dalle operazioni di I/O
+    vettorizzato.} 
+  \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}.
+Essi verranno letti (o scritti) nell'ordine in cui li si sono specificati.
 
 
 
 \subsection{File mappati in memoria}
 \label{sec:file_memory_map}
 
 
 
 
 \subsection{File mappati in memoria}
 \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} (il
+cosiddetto \textit{memory-mapped I/O}). 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
+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, 
+
+
+La funzione che permette di attivare il memory mapping di un file è
+\func{mmap}, 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 0 in caso di successo, e -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}] \macro{MAP\_PRIVATE}.
+    \item[\macro{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale.
+    \end{errlist}
+  ed inoltre \macro{ENOMEM}.}
+\end{functions}
 
 
+Una volta completate le operazioni di I/O si può eliminare la mappatura della
+memoria usando la funzione \func{munmap}, il cui prototipo è:
+\begin{functions}  
+  \headdecl{unistd.h}
+  \headdecl{sys/mman.h} 
 
 
+  \funcdecl{int munmap(void *start, size\_t length)}
+  
+  Esegue la mappatura in memoria del file \param{fd}.
+
+  \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{EBADF}] Il file descriptor non è valido, e non si è usato
+      \macro{MAP\_ANONYMOUS}.
+    \item[\macro{EACCES}] \macro{MAP\_PRIVATE}.
+    \item[\macro{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale.
+    \end{errlist}
+  ed inoltre \macro{ENOMEM}.}
+\end{functions}
 
 
 \section{Il file locking}
 
 
 \section{Il file locking}
@@ -443,7 +943,6 @@ Il \textit{mandatory locking} 
 
 
 
 
 
 
-
 %%% Local Variables: 
 %%% mode: latex
 %%% TeX-master: "gapil"
 %%% Local Variables: 
 %%% mode: latex
 %%% TeX-master: "gapil"