Finita madvise, trattata posix_madvise

[gapil.git] / fileadv.tex

diff --git a/fileadv.tex b/fileadv.tex
index aecd73e5fcc3ab66c91508d0fb8b03560ad8e7a2..a255851500e3df6f31b39457cfc58da36b883175 100644 (file)
--- a/fileadv.tex
+++ b/fileadv.tex
@@ -4547,17 +4547,20 @@ verranno eseguiti gli accessi ad un file; è ad esempio molto comune per i
 database effettuare accessi ai dati in maniera pressoché casuale, mentre un
 riproduttore audio o video eseguirà per lo più letture sequenziali.
 
 database effettuare accessi ai dati in maniera pressoché casuale, mentre un
 riproduttore audio o video eseguirà per lo più letture sequenziali.
 

+\itindend{memory~mapping}
+

 Per migliorare le prestazioni a seconda di queste modalità di accesso è
 disponibile una apposita funzione, \funcd{madvise},\footnote{tratteremo in
   sez.~\ref{sec:file_fadvise} le funzioni che consentono di ottimizzare
   l'accesso ai file con l'interfaccia classica.} che consente di fornire al
 Per migliorare le prestazioni a seconda di queste modalità di accesso è
 disponibile una apposita funzione, \funcd{madvise},\footnote{tratteremo in
   sez.~\ref{sec:file_fadvise} le funzioni che consentono di ottimizzare
   l'accesso ai file con l'interfaccia classica.} che consente di fornire al

-kernel delle indicazioni su dette modalità, così che possano essere adottate
-le opportune strategie di ottimizzazione. Il suo prototipo è:
+kernel delle indicazioni su come un processo intende accedere ad un segmento
+di memoria, anche al di là delle mappature dei file, così che possano essere
+adottate le opportune strategie di ottimizzazione. Il suo prototipo è:

 
 \begin{funcproto}{
 \fhead{sys/mman.h}
 \fdecl{int madvise(void *start, size\_t length, int advice)}
 
 \begin{funcproto}{
 \fhead{sys/mman.h}
 \fdecl{int madvise(void *start, size\_t length, int advice)}

-\fdesc{Fornisce indicazioni sull'uso previsto di un \textit{memory mapping}.} 
+\fdesc{Fornisce indicazioni sull'uso previsto di un segmento di memoria.} 

 }
 
 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
 }
 
 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual


@@ -4567,7 +4570,9 @@ le opportune strategie di ottimizzazione. Il suo prototipo è:
     \item[\errcode{EINVAL}] \param{start} non è allineato alla dimensione di
       una pagina, \param{length} ha un valore negativo, o \param{advice} non è
       un valore valido, o si è richiesto il rilascio (con
     \item[\errcode{EINVAL}] \param{start} non è allineato alla dimensione di
       una pagina, \param{length} ha un valore negativo, o \param{advice} non è
       un valore valido, o si è richiesto il rilascio (con

-      \const{MADV\_DONTNEED}) di pagine bloccate o condivise.
+      \const{MADV\_DONTNEED}) di pagine bloccate o condivise o si è usato
+      \const{MADV\_MERGEABLE} o \const{MADV\_UNMERGEABLE} ma il kernel non è
+      stato compilato per il relativo supporto.

     \item[\errcode{EIO}] la paginazione richiesta eccederebbe i limiti (vedi
       sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}) sulle pagine residenti in memoria del
       processo (solo in caso di \const{MADV\_WILLNEED}).
     \item[\errcode{EIO}] la paginazione richiesta eccederebbe i limiti (vedi
       sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}) sulle pagine residenti in memoria del
       processo (solo in caso di \const{MADV\_WILLNEED}).


@@ -4578,7 +4583,6 @@ le opportune strategie di ottimizzazione. Il suo prototipo è:
   ed inoltre \errval{EAGAIN} e \errval{ENOSYS} nel loro significato generico.}
 \end{funcproto}
 
   ed inoltre \errval{EAGAIN} e \errval{ENOSYS} nel loro significato generico.}
 \end{funcproto}
 

-

 La sezione di memoria sulla quale si intendono fornire le indicazioni deve
 essere indicata con l'indirizzo iniziale \param{start} e l'estensione
 \param{length}, il valore di \param{start} deve essere allineato,
 La sezione di memoria sulla quale si intendono fornire le indicazioni deve
 essere indicata con l'indirizzo iniziale \param{start} e l'estensione
 \param{length}, il valore di \param{start} deve essere allineato,


@@ -4591,10 +4595,15 @@ applicata alle restanti parti, anche se la funzione ritorna un errore di
 L'indicazione viene espressa dall'argomento \param{advice} che deve essere
 specificato con uno dei valori riportati in
 tab.~\ref{tab:madvise_advice_values}; si tenga presente che i valori indicati
 L'indicazione viene espressa dall'argomento \param{advice} che deve essere
 specificato con uno dei valori riportati in
 tab.~\ref{tab:madvise_advice_values}; si tenga presente che i valori indicati

-nella seconda parte sono specifici di Linux e non sono previsti dallo standard
-POSIX.1b.
+nella seconda parte della tabella sono specifici di Linux e non sono previsti
+dallo standard POSIX.1b.
+La funzione non ha, tranne il caso di \const{MADV\_DONTFORK}, nessun effetto
+sul comportamento di un programma, ma può influenzarne le prestazioni fornendo
+al kernel indicazioni sulle esigenze dello stesso, così che sia possibile
+scegliere le opportune strategie per la gestione del \itindex{read-ahead}
+\textit{read-ahead} e del caching dei dati.

 
 

-\begin{table}[htb]
+\begin{table}[!htb]

   \centering
   \footnotesize
   \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}
   \centering
   \footnotesize
   \begin{tabular}[c]{|l|p{10 cm}|}


@@ -4613,7 +4622,8 @@ POSIX.1b.
                             \func{madvise}.\\
     \const{MADV\_RANDOM}  & ci si aspetta un accesso casuale all'area
                             indicata, pertanto l'applicazione di una lettura
                             \func{madvise}.\\
     \const{MADV\_RANDOM}  & ci si aspetta un accesso casuale all'area
                             indicata, pertanto l'applicazione di una lettura

-                            anticipata con il meccanismo del \textit{read-ahead} (vedi
+                            anticipata con il meccanismo del
+                            \textit{read-ahead} (vedi 

                             sez.~\ref{sec:file_fadvise}) è di
                             scarsa utilità e verrà disabilitata.\\
     \const{MADV\_SEQUENTIAL}& ci si aspetta un accesso sequenziale al file,
                             sez.~\ref{sec:file_fadvise}) è di
                             scarsa utilità e verrà disabilitata.\\
     \const{MADV\_SEQUENTIAL}& ci si aspetta un accesso sequenziale al file,


@@ -4625,35 +4635,63 @@ POSIX.1b.
                             pertanto l'applicazione del \textit{read-ahead}
                             deve essere incentivata.\\
     \hline
                             pertanto l'applicazione del \textit{read-ahead}
                             deve essere incentivata.\\
     \hline

-    \const{MADV\_REMOVE}  & libera un intervallo di pagine di memoria ed il
-                            relativo supporto sottostante; è supportato
-                            soltanto sui filesystem in RAM \textit{tmpfs} e
-                            \textit{shmfs} se usato su altri tipi di
-                            filesystem causa un errore di \errcode{ENOSYS}
-                            (dal kernel 2.6.16).\\
+    \const{MADV\_DONTDUMP}& esclude da un \textit{core dump} (vedi
+                            sez.~\ref{sec:sig_standard}) le pagine 
+                            specificate, viene usato per evitare di scrivere
+                            su disco dati relativi a zone di memoria che si sa
+                            non essere utili in un \textit{core dump}.\\
+    \const{MADV\_DODUMP}  & rimuove l'effetto della precedente
+                            \const{MADV\_DONTDUMP} (dal kernel 3.4).\\ 

     \const{MADV\_DONTFORK}& impedisce che l'intervallo specificato venga
                             ereditato dal processo figlio dopo una
                             \func{fork}; questo consente di evitare che il
                             meccanismo del \textit{copy on write} effettui la
                             rilocazione delle pagine quando il padre scrive
     \const{MADV\_DONTFORK}& impedisce che l'intervallo specificato venga
                             ereditato dal processo figlio dopo una
                             \func{fork}; questo consente di evitare che il
                             meccanismo del \textit{copy on write} effettui la
                             rilocazione delle pagine quando il padre scrive

-                            sull'area di memoria dopo la \func{fork}, cosa che può
-                            causare problemi per l'hardware che esegue
+                            sull'area di memoria dopo la \func{fork}, cosa che
+                            può causare problemi per l'hardware che esegue

                             operazioni in DMA su quelle pagine (dal kernel
                             2.6.16).\\
     \const{MADV\_DOFORK}  & rimuove l'effetto della precedente
                             \const{MADV\_DONTFORK} (dal kernel 2.6.16).\\ 
                             operazioni in DMA su quelle pagine (dal kernel
                             2.6.16).\\
     \const{MADV\_DOFORK}  & rimuove l'effetto della precedente
                             \const{MADV\_DONTFORK} (dal kernel 2.6.16).\\ 

-    \const{MADV\_MERGEABLE}& marca la pagina come accorpabile (indicazione
+    \const{MADV\_HUGEPAGE}& abilita il meccanismo delle \textit{Transparent
+                              Huge Page} (vedi sez.~\ref{sec:huge_pages})
+                            sulla regione indicata; se questa è allineata
+                            alle relative dimensioni il kernel alloca
+                            direttamente delle \textit{huge page}; è
+                            utilizzabile solo con mappature anomime private
+                            (dal kernel 2.6.38).\\
+    \const{MADV\_NOHUGEPAGE}& impedisce che la regione indicata venga
+                            collassata in eventuali \textit{huge page} (dal
+                            kernel 2.6.38).\\
+    \const{MADV\_HWPOISON} &opzione ad uso di debug per verificare codice
+                            che debba gestire errori nella gestione della
+                            memoria; richiede una apposita opzione di
+                            compilazione del kernel, privilegi amministrativi
+                            (la capacità \const{CAP\_SYS\_ADMIN}) e provoca
+                            l'emissione di un segnale di \const{SIGBUS} dal
+                            programma chiamante e rimozione della mappatura
+                            (dal kernel 2.6.32).\\
+    \const{MADV\_SOFT\_OFFLINE}&opzione utilizzata per il debug del
+                            codice di verifica degli errori di gestione
+                            memoria, richiede una apposita opzione di
+                            compilazione (dal kernel 2.6.33).\\
+    \const{MADV\_MERGEABLE}& marca la pagina come accorpabile, indicazione

                             principalmente ad uso dei sistemi di
                             principalmente ad uso dei sistemi di

-                            virtualizzazione).\footnotemark\\
-    \const{MADV\_UNMERGEABLE}& \\
+                            virtualizzazione\footnotemark (dal kernel 2.6.32).\\
+    \const{MADV\_REMOVE}  & libera un intervallo di pagine di memoria ed il
+                            relativo supporto sottostante; è supportato
+                            soltanto sui filesystem in RAM \textit{tmpfs} e
+                            \textit{shmfs} se usato su altri tipi di
+                            filesystem causa un errore di \errcode{ENOSYS}
+                            (dal kernel 2.6.16).\\
+    \const{MADV\_UNMERGEABLE}& rimuove l'effetto della precedente
+                            \const{MADV\_MERGEABLE} (dal kernel 2.6.32). \\

      \hline
   \end{tabular}
   \caption{Valori dell'argomento \param{advice} di \func{madvise}.}
   \label{tab:madvise_advice_values}
 \end{table}
 
      \hline
   \end{tabular}
   \caption{Valori dell'argomento \param{advice} di \func{madvise}.}
   \label{tab:madvise_advice_values}
 \end{table}
 

-\footnotetext{.}
-

 \footnotetext{a partire dal kernel 2.6.32 è stato introdotto un meccanismo che
   identifica pagine di memoria identiche e le accorpa in una unica pagina
   (soggetta al \textit{copy-on-write} per successive modifiche); per evitare
 \footnotetext{a partire dal kernel 2.6.32 è stato introdotto un meccanismo che
   identifica pagine di memoria identiche e le accorpa in una unica pagina
   (soggetta al \textit{copy-on-write} per successive modifiche); per evitare


@@ -4663,19 +4701,70 @@ POSIX.1b.
   la loro occupazione di memoria, ma il meccanismo può essere usato anche in
   altre applicazioni in cui sian presenti numerosi processi che usano gli
   stessi dati; per maggiori dettagli si veda
   la loro occupazione di memoria, ma il meccanismo può essere usato anche in
   altre applicazioni in cui sian presenti numerosi processi che usano gli
   stessi dati; per maggiori dettagli si veda

-  \href{http://kernelnewbies.org/Linux_2_6_32\#head-d3f32e41df508090810388a57efce73f52660ccb}{\texttt{http://kernelnewbies.org/Linux\_2\_6\_32}}.}
+  \href{http://kernelnewbies.org/Linux_2_6_32\#head-d3f32e41df508090810388a57efce73f52660ccb}{\texttt{http://kernelnewbies.org/Linux\_2\_6\_32}}
+  e la documentazione nei sorgenti del kernel
+  (\texttt{Documentation/vm/ksm.txt}).} 

 
 

-La funzione non ha, tranne il caso di \const{MADV\_DONTFORK}, nessun effetto
-sul comportamento di un programma, ma può influenzarne le prestazioni fornendo
-al kernel indicazioni sulle esigenze dello stesso, così che sia possibile
-scegliere le opportune strategie per la gestione del \itindex{read-ahead}
-\textit{read-ahead} e del caching dei dati. A differenza da quanto specificato
-nello standard POSIX.1b, per il quale l'uso di \func{madvise} è a scopo
-puramente indicativo, Linux considera queste richieste come imperative, per
-cui ritorna un errore qualora non possa soddisfarle.\footnote{questo
-  comportamento differisce da quanto specificato nello standard.}

 
 

-\itindend{memory~mapping}
+A differenza da quanto specificato nello standard POSIX.1b, per il quale l'uso
+di \func{madvise} è a scopo puramente indicativo, Linux considera queste
+richieste come imperative, per cui ritorna un errore qualora non possa
+soddisfarle; questo comportamento differisce da quanto specificato nello
+standard.
+
+Nello standard POSIX.1-2001 è prevista una ulteriore funzione
+\funcd{posix\_madvise} che su Linux viene reimplementata utilizzando
+\func{madvise}; il suo prototipo è:
+
+\begin{funcproto}{
+\fhead{sys/mman.h}
+\fdecl{int posix\_madvise(void *start, size\_t lenght, int advice)}
+\fdesc{Fornisce indicazioni sull'uso previsto di un segmento di memoria.} 
+}
+
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un valore positivo per un
+  errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+  \begin{errlist}
+    \item[\errcode{EINVAL}] \param{start} non è allineato alla dimensione di
+      una pagina, \param{length} ha un valore negativo, o \param{advice} non è
+      un valore valido.
+    \item[\errcode{ENOMEM}] gli indirizzi specificati non sono nello spazio di
+      indirizzi del processo.
+  \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
+
+Gli argomenti \param{addr} e \param{len} hanno lo stesso significato degli
+analoghi di \func{madvise}, mentre \param{advice} può assumere solo i valori
+indicati in tab.~\ref{tab:posix_madvise_advice_values}, che riflettono gli
+analoghi di \func{madvise}. 
+
+\begin{table}[!htb]
+  \centering
+  \footnotesize
+  \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+    \hline
+    \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+    \hline
+    \hline
+    \const{POSIX\_MADV\_DONTNEED}& analogo a \const{MADV\_DONTNEED}.\\
+    \const{POSIX\_MADV\_NORMAL}  & identico a \const{MADV\_NORMAL}.\\
+    \const{POSIX\_MADV\_RANDOM}  & identico a \const{MADV\_RANDOM}.\\
+    \const{POSIX\_MADV\_SEQUENTIAL}& identico a \const{MADV\_SEQUENTIAL}.\\
+    \const{POSIX\_MADV\_WILLNEED}& identico a \const{MADV\_WILLNEED}.\\
+     \hline
+  \end{tabular}
+  \caption{Valori dell'argomento \param{advice} di \func{posix\_madvise}.}
+  \label{tab:posix_madvise_advice_values}
+\end{table}
+
+A differenza di quanto indicato dallo standard su Linux un valore nullo
+di \param{len} è consentito. Inoltre a partire dalle \acr{glibc} 2.6
+\const{POSIX\_MADV\_DONTNEED} viene ignorato, in quanto l'uso del
+corrispondente \const{MADV\_DONTNEED} di \func{madvise} ha, per la semantica
+imperativa, l'effetto immediato di far liberare le pagine da parte del kernel,
+che viene considerato distruttivo.
+

 
 
 \subsection{I/O vettorizzato: \func{readv} e \func{writev}}
 
 
 \subsection{I/O vettorizzato: \func{readv} e \func{writev}}