\itindbeg{file~locking}
-In sez.~\ref{sec:file_sharing} abbiamo preso in esame le modalità in cui un
-sistema unix-like gestisce la condivisione dei file da parte di processi
-diversi. In quell'occasione si è visto come, con l'eccezione dei file aperti
-in \itindex{append~mode} \textit{append mode}, quando più processi scrivono
-contemporaneamente sullo stesso file non è possibile determinare la sequenza
-in cui essi opereranno.
+In sez.~\ref{sec:file_shared_access} abbiamo preso in esame le modalità in cui
+un sistema unix-like gestisce l'accesso concorrente ai file da parte di
+processi diversi. In quell'occasione si è visto come, con l'eccezione dei file
+aperti in \itindex{append~mode} \textit{append mode}, quando più processi
+scrivono contemporaneamente sullo stesso file non è possibile determinare la
+sequenza in cui essi opereranno.
Questo causa la possibilità di una \itindex{race~condition} \textit{race
condition}; in generale le situazioni più comuni sono due: l'interazione fra
La richiesta di un \textit{file lock} prevede una scansione della lista per
determinare se l'acquisizione è possibile, ed in caso positivo l'aggiunta di
-un nuovo elemento.\footnote{cioè una nuova struttura \struct{file\_lock}.}
+un nuovo elemento.\footnote{cioè una nuova struttura \kstruct{file\_lock}.}
Nel caso dei blocchi creati con \func{flock} la semantica della funzione
prevede che sia \func{dup} che \func{fork} non creino ulteriori istanze di un
\textit{file lock} quanto piuttosto degli ulteriori riferimenti allo
stesso. Questo viene realizzato dal kernel secondo lo schema di
fig.~\ref{fig:file_flock_struct}, associando ad ogni nuovo \textit{file lock}
un puntatore\footnote{il puntatore è mantenuto nel campo \var{fl\_file} di
- \struct{file\_lock}, e viene utilizzato solo per i \textit{file lock} creati
+ \kstruct{file\_lock}, e viene utilizzato solo per i \textit{file lock} creati
con la semantica BSD.} alla voce nella \itindex{file~table} \textit{file
table} da cui si è richiesto il blocco, che così ne identifica il titolare.
file descriptor che fa riferimento ad una voce nella \itindex{file~table}
\textit{file table} corrispondente a quella registrata nel blocco. Allora se
ricordiamo quanto visto in sez.~\ref{sec:file_dup} e
-sez.~\ref{sec:file_sharing}, e cioè che i file descriptor duplicati e quelli
-ereditati in un processo figlio puntano sempre alla stessa voce nella
+sez.~\ref{sec:file_shared_access}, e cioè che i file descriptor duplicati e
+quelli ereditati in un processo figlio puntano sempre alla stessa voce nella
\itindex{file~table} \textit{file table}, si può capire immediatamente quali
sono le conseguenze nei confronti delle funzioni \func{dup} e \func{fork}.
kernel. Lo schema delle strutture utilizzate è riportato in
fig.~\ref{fig:file_posix_lock}; come si vede esso è molto simile all'analogo
di fig.~\ref{fig:file_flock_struct}:\footnote{in questo caso nella figura si
- sono evidenziati solo i campi di \struct{file\_lock} significativi per la
+ sono evidenziati solo i campi di \kstruct{file\_lock} significativi per la
semantica POSIX, in particolare adesso ciascuna struttura contiene, oltre al
\ids{PID} del processo in \var{fl\_pid}, la sezione di file che viene
bloccata grazie ai campi \var{fl\_start} e \var{fl\_end}. La struttura è
Quando si richiede un \textit{file lock} il kernel effettua una scansione di
tutti i blocchi presenti sul file\footnote{scandisce cioè la
\itindex{linked~list} \textit{linked list} delle strutture
- \struct{file\_lock}, scartando automaticamente quelle per cui
+ \kstruct{file\_lock}, scartando automaticamente quelle per cui
\var{fl\_flags} non è \const{FL\_POSIX}, così che le due interfacce restano
ben separate.} per verificare se la regione richiesta non si sovrappone ad
una già bloccata, in caso affermativo decide in base al tipo di blocco, in
è attivo un blocco. Per questo motivo l'abilitazione del \textit{mandatory
locking} è di norma disabilitata, e deve essere attivata filesystem per
filesystem in fase di montaggio (specificando l'apposita opzione di
-\func{mount} riportata in sez.~\ref{sec:sys_file_config}), o con l'opzione
+\func{mount} riportata in sez.~\ref{sec:filesystem_mounting}), o con l'opzione
\code{-o mand} per il comando omonimo).
Si tenga presente inoltre che il \textit{mandatory locking} funziona solo
Uno dei problemi che si presentano quando si deve operare contemporaneamente
su molti file usando le funzioni illustrate in
-cap.~\ref{cha:file_unix_interface} e cap.~\ref{cha:files_std_interface} è che
+sez.~\ref{sec:file_unix_interface} e sez.~\ref{sec:files_std_interface} è che
si può essere bloccati nelle operazioni su un file mentre un altro potrebbe
essere disponibile. L'\textit{I/O multiplexing} nasce risposta a questo
problema. In questa sezione forniremo una introduzione a questa problematica
da quanto si otterrebbe dal file descriptor ``\textsl{disponibile}'') si
potrebbe addirittura arrivare ad un \itindex{deadlock} \textit{deadlock}.
-Abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:file_open} che è possibile prevenire
-questo tipo di comportamento delle funzioni di I/O aprendo un file in
-\textsl{modalità non-bloccante}, attraverso l'uso del flag \const{O\_NONBLOCK}
-nella chiamata di \func{open}. In questo caso le funzioni di input/output
-eseguite sul file che si sarebbero bloccate, ritornano immediatamente,
-restituendo l'errore \errcode{EAGAIN}. L'utilizzo di questa modalità di I/O
-permette di risolvere il problema controllando a turno i vari file descriptor,
-in un ciclo in cui si ripete l'accesso fintanto che esso non viene garantito.
-Ovviamente questa tecnica, detta \itindex{polling} \textit{polling}, è
-estremamente inefficiente: si tiene costantemente impiegata la CPU solo per
-eseguire in continuazione delle system call che nella gran parte dei casi
-falliranno.
+Abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} che è possibile
+prevenire questo tipo di comportamento delle funzioni di I/O aprendo un file
+in \textsl{modalità non-bloccante}, attraverso l'uso del flag
+\const{O\_NONBLOCK} nella chiamata di \func{open}. In questo caso le funzioni
+di input/output eseguite sul file che si sarebbero bloccate, ritornano
+immediatamente, restituendo l'errore \errcode{EAGAIN}. L'utilizzo di questa
+modalità di I/O permette di risolvere il problema controllando a turno i vari
+file descriptor, in un ciclo in cui si ripete l'accesso fintanto che esso non
+viene garantito. Ovviamente questa tecnica, detta \itindex{polling}
+\textit{polling}, è estremamente inefficiente: si tiene costantemente
+impiegata la CPU solo per eseguire in continuazione delle system call che
+nella gran parte dei casi falliranno.
Per superare questo problema è stato introdotto il concetto di \textit{I/O
multiplexing}, una nuova modalità di operazioni che consente di tenere sotto
valore legale per \param{flags} (a parte lo zero) è \const{EPOLL\_CLOEXEC},
che consente di impostare in maniera atomica sul file descriptor il flag di
\itindex{close-on-exec} \textit{close-on-exec} (si veda il significato di
-\const{O\_CLOEXEC} in tab.~\ref{tab:file_open_flags}), senza che sia
+\const{O\_CLOEXEC} in sez.~\ref{sec:file_open_close}), senza che sia
necessaria una successiva chiamata a \func{fcntl}.
Una volta ottenuto un file descriptor per \textit{epoll} il passo successivo è
chiamate devono essere ripetute per ciascun file descriptor, incorrendo in
una perdita di prestazioni qualora il numero di file descriptor sia molto
grande; per questo è stato proposto di introdurre come estensione una
- funzione \func{epoll\_ctlv} che consenta di effettuare con una sola chiamata
+ funzione \code{epoll\_ctlv} che consenta di effettuare con una sola chiamata
le impostazioni per un blocco di file descriptor.} L'uso di
\const{EPOLL\_CTL\_MOD} consente in seguito di modificare le modalità di
osservazione di un file descriptor che sia già stato aggiunto alla lista di
osservazione.
+% TODO verificare se prima o poi epoll_ctlv verrà introdotta
+
Le impostazioni di default prevedono che la notifica degli eventi richiesti
sia effettuata in modalità \textit{level triggered}, a meno che sul file
descriptor non si sia impostata la modalità \textit{edge triggered},
versioni diverse della \textit{system call}; una prima versione,
\func{signalfd}, introdotta nel kernel 2.6.22 e disponibile con le
\acr{glibc} 2.8 che non supporta l'argomento \texttt{flags}, ed una seconda
- versione, \func{signalfd4}, introdotta con il kernel 2.6.27 e che è quella
+ versione, \funcm{signalfd4}, introdotta con il kernel 2.6.27 e che è quella
che viene sempre usata a partire dalle \acr{glibc} 2.9, che prende un
argomento aggiuntivo \code{size\_t sizemask} che indica la dimensione della
maschera dei segnali, il cui valore viene impostato automaticamente dalle
In presenza di dati invece il programma proseguirà l'esecuzione stampando
(\texttt{\small 19--20}) il nome del segnale ottenuto all'interno della
-struttura \const{signalfd\_siginfo} letta in \var{siginf}\footnote{per la
+struttura \struct{signalfd\_siginfo} letta in \var{siginf}\footnote{per la
stampa si è usato il vettore \var{sig\_names} a ciascun elemento del quale
corrisponde il nome del segnale avente il numero corrispondente, la cui
definizione si è omessa dal codice di fig.~\ref{fig:fiforeporter_code_init}
\itindbeg{signal~driven~I/O}
-Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:file_open} che è possibile, attraverso
-l'uso del flag \const{O\_ASYNC},\footnote{l'uso del flag di \const{O\_ASYNC} e
- dei comandi \const{F\_SETOWN} e \const{F\_GETOWN} per \func{fcntl} è
- specifico di Linux e BSD.} aprire un file in modalità asincrona, così come è
-possibile attivare in un secondo tempo questa modalità impostando questo flag
-attraverso l'uso di \func{fcntl} con il comando \const{F\_SETFL} (vedi
-sez.~\ref{sec:file_fcntl}). In realtà parlare di apertura in modalità
-asincrona non significa che le operazioni di lettura o scrittura del file
-vengono eseguite in modo asincrono (tratteremo questo, che è ciò che più
+Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:file_open_close} che è definito un flag
+\const{O\_ASYNC}, che consentirebbe di aprire un file in modalità asincrona,
+anche se in realtà è opportuno attivare in un secondo tempo questa modalità
+impostando questo flag attraverso l'uso di \func{fcntl} con il comando
+\const{F\_SETFL} (vedi sez.~\ref{sec:file_fcntl}).\footnote{l'uso del flag di
+ \const{O\_ASYNC} e dei comandi \const{F\_SETOWN} e \const{F\_GETOWN} per
+ \func{fcntl} è specifico di Linux e BSD.} In realtà parlare di apertura in
+modalità asincrona non significa che le operazioni di lettura o scrittura del
+file vengono eseguite in modo asincrono (tratteremo questo, che è ciò che più
propriamente viene chiamato \textsl{I/O asincrono}, in
sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}), quanto dell'attivazione un meccanismo di
notifica asincrona delle variazione dello stato del file descriptor aperto in
-questo modo.
+questo modo.
Quello che succede è che per tutti i file posti in questa modalità\footnote{si
tenga presente però che essa non è utilizzabile con i file ordinari ma solo
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}.
+(come \itindsub{pathname}{relativo} \textit{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
\subsection{L'interfaccia POSIX per l'I/O asincrono}
\label{sec:file_asyncronous_io}
-% vedere anche http://davmac.org/davpage/linux/async-io.html
+% vedere anche http://davmac.org/davpage/linux/async-io.html e
+% http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-async/
+
Una modalità alternativa all'uso dell'\textit{I/O multiplexing} per gestione
dell'I/O simultaneo su molti file è costituita dal cosiddetto \textsl{I/O
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 \itindex{append~mode} \textit{append mode}
-(vedi sez.~\ref{sec:file_open}), nel qual caso le scritture vengono effettuate
-comunque alla fine de file, nell'ordine delle chiamate a \func{aio\_write}.
+(vedi sez.~\ref{sec:file_open_close}), 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
Oltre alle precedenti modalità di \textit{I/O multiplexing} e \textsl{I/O
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 mappato in
- memoria}, per l'\textsl{I/O vettorizzato} e altre funzioni di I/O avanzato.
+scrittura che abbiamo esaminato in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}. In
+questa 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}
\itindbeg{memory~mapping}
Una modalità alternativa di I/O, che usa una interfaccia completamente diversa
-rispetto a quella classica vista in cap.~\ref{cha:file_unix_interface}, è il
+rispetto a quella classica vista in sez.~\ref{sec:file_unix_interface}, è il
cosiddetto \textit{memory-mapped I/O}, che, attraverso il meccanismo della
\textsl{paginazione} \index{paginazione} usato dalla memoria virtuale (vedi
sez.~\ref{sec:proc_mem_gen}), permette di \textsl{mappare} il contenuto di un
o in corrispondenza di una eventuale \func{msync}.
Dato per i file mappati in memoria le operazioni di I/O sono gestite
-direttamente dalla \index{memoria~virtuale}memoria virtuale, occorre essere
+direttamente dalla \index{memoria~virtuale} memoria virtuale, occorre essere
consapevoli delle interazioni che possono esserci con operazioni effettuate
-con l'interfaccia standard dei file di cap.~\ref{cha:file_unix_interface}. Il
-problema è che una volta che si è mappato un file, le operazioni di lettura e
-scrittura saranno eseguite sulla memoria, e riportate su disco in maniera
-autonoma dal sistema della memoria virtuale.
+con l'interfaccia dei file di sez.~\ref{sec:file_unix_interface}. Il problema
+è che una volta che si è mappato un file, le operazioni di lettura e scrittura
+saranno eseguite sulla memoria, e riportate su disco in maniera autonoma dal
+sistema della memoria virtuale.
Pertanto se si modifica un file con l'interfaccia standard queste modifiche
potranno essere visibili o meno a seconda del momento in cui la memoria
Si tenga presente infine che queste funzioni operano sui file con
l'interfaccia dei file descriptor, e non è consigliabile mescolarle con
l'interfaccia classica dei \textit{file stream} di
-cap.~\ref{cha:files_std_interface}; a causa delle bufferizzazioni interne di
+sez.~\ref{sec:files_std_interface}; a causa delle bufferizzazioni interne di
quest'ultima infatti si potrebbero avere risultati indefiniti e non
corrispondenti a quanto aspettato.
partire dal kernel 2.6.30 sono state introdotte anche per l'\textsl{I/O
vettorizzato} le analoghe delle funzioni \func{pread} e \func{pwrite} (vedi
sez.~\ref{sec:file_read} e \ref{sec:file_write}); le due funzioni sono
-\funcd{preadv} e \func{pwritev} ed i rispettivi prototipi sono:\footnote{le
+\funcd{preadv} e \funcd{pwritev} ed i rispettivi prototipi sono:\footnote{le
due funzioni sono analoghe alle omonime presenti in BSD; le \textit{system
call} usate da Linux (introdotte a partire dalla versione 2.6.30)
utilizzano degli argomenti diversi per problemi collegati al formato a 64
\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}.
+ \func{lseek}.
\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
un'altra; \param{fd\_in} deve essere il capo in lettura della \textit{pipe}
sorgente e \param{fd\_out} il capo in scrittura della \textit{pipe}
destinazione; a differenza di quanto avviene con \func{read} i dati letti con
-\func{tee} da \func{fd\_in} non vengono \textsl{consumati} e restano
+\func{tee} da \param{fd\_in} non vengono \textsl{consumati} e restano
disponibili sulla \textit{pipe} per una successiva lettura (di nuovo per il
comportamento delle \textit{pipe} si veda sez.~\ref{sec:ipc_unix}). Al
momento\footnote{quello della stesura di questo paragrafo, avvenuta il Gennaio
% vedi http://lwn.net/Articles/226710/ e http://lwn.net/Articles/240571/
% http://kernelnewbies.org/Linux_2_6_23
-
-
-
-
% TODO non so dove trattarli, ma dal 2.6.39 ci sono i file handle, vedi
% http://lwn.net/Articles/432757/
projects / gapil.git / blobdiff