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\chapter{La gestione avanzata dei file}
\label{cha:file_advanced}
In questo capitolo affronteremo le tematiche relative alla gestione avanzata
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.
+aperti in \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
Abbiamo visto in sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}, affrontando la suddivisione fra
\textit{fast} e \textit{slow} \textit{system call},\index{system~call~lente}
-che in certi casi le funzioni di I/O eseguite su un file descritor possono
+che in certi casi le funzioni di I/O eseguite su un file descriptor possono
bloccarsi indefinitamente. Questo non avviene mai per i file normali, per i
quali le funzioni di lettura e scrittura ritornano sempre subito, ma può
avvenire per alcuni \index{file!di~dispositivo} file di dispositivo, come ad
caso di errore.
Si tenga presente infine che su Linux, in caso di programmazione
-\textit{multithread} se un file descriptor viene chiuso in un altro
+\textit{multi-thread} se un file descriptor viene chiuso in un altro
\textit{thread} rispetto a quello in cui si sta usando \func{select}, questa
non subisce nessun effetto. In altre varianti di sistemi unix-like invece
\func{select} ritorna indicando che il file descriptor è pronto, con
richiede che il valore di \param{timeout} non sia modificato.
Rispetto a \func{select} la nuova funzione prende un argomento
-aggiuntivo \param{sigmask}, un puntatore ad una \index{maschera~dei~segnali}
-maschera di segnali (si veda sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). Nell'esecuzione la
-maschera dei segnali corrente viene sostituita da quella così indicata
-immediatamente prima di eseguire l'attesa, e viene poi ripristinata al ritorno
-della funzione. L'uso di \param{sigmask} è stato introdotto allo scopo di
-prevenire possibili \textit{race condition} \itindex{race~condition} quando
-oltre alla presenza di dati sui file descriptor come nella \func{select}
-ordinaria, ci si deve porre in attesa anche dell'arrivo di un segnale.
+aggiuntivo \param{sigmask}, un puntatore ad una maschera di segnali (si veda
+sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). Nell'esecuzione la maschera dei segnali corrente
+viene sostituita da quella così indicata immediatamente prima di eseguire
+l'attesa, e viene poi ripristinata al ritorno della funzione. L'uso
+di \param{sigmask} è stato introdotto allo scopo di prevenire possibili
+\textit{race condition} \itindex{race~condition} quando oltre alla presenza di
+dati sui file descriptor come nella \func{select} ordinaria, ci si deve porre
+in attesa anche dell'arrivo di un segnale.
Come abbiamo visto in sez.~\ref{sec:sig_example} la tecnica classica per
rilevare l'arrivo di un segnale è quella di utilizzare il gestore per
\func{select}, che è una estensione tipica di BSD, è stata introdotta una
interfaccia completamente diversa, basata sulla funzione di sistema
\funcd{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 ed inserita
- nelle \acr{libc} 5.4.28, originariamente l'argomento \param{nfds} era di
- tipo \ctyp{unsigned int}, la funzione è stata inserita nello standard
+ introdotta in Linux come \textit{system call} a partire dal kernel 2.1.23 ed
+ inserita nelle \acr{libc} 5.4.28, originariamente l'argomento \param{nfds}
+ era di tipo \ctyp{unsigned int}, la funzione è stata inserita nello standard
POSIX.1-2001 in cui è stato introdotto il tipo nativo \type{nfds\_t}.} il
cui prototipo è:
\end{funcproto}
La funzione ha lo stesso comportamento di \func{poll}, solo che si può
-specificare, con l'argomento \param{sigmask}, il puntatore ad una
-\index{maschera~dei~segnali} maschera di segnali; questa sarà la maschera
-utilizzata per tutto il tempo che la funzione resterà in attesa, all'uscita
-viene ripristinata la maschera originale. L'uso di questa funzione è cioè
-equivalente, come illustrato nella pagina di manuale, all'esecuzione atomica
-del seguente codice:
+specificare, con l'argomento \param{sigmask}, il puntatore ad una maschera di
+segnali; questa sarà la maschera utilizzata per tutto il tempo che la funzione
+resterà in attesa, all'uscita viene ripristinata la maschera originale. L'uso
+di questa funzione è cioè equivalente, come illustrato nella pagina di
+manuale, all'esecuzione atomica del seguente codice:
\includecodesnip{listati/ppoll_means.c}
Eccetto per \param{timeout}, che come per \func{pselect} deve essere un
in questo caso non esiste nessuno standard che richieda questo comportamento.
Infine anche per \func{poll} e \func{ppoll} valgono le considerazioni relative
-alla possibilità di avere delle notificazione spurie della disponibilita di
+alla possibilità di avere delle notificazione spurie della disponibilità di
accesso ai file descriptor illustrate per \func{select} in
sez.~\ref{sec:file_select}, che non staremo a ripetere qui.
di creazione del file descriptor. Al momento l'unico 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 è trattato il significato
-di \const{O\_CLOEXEC} in sez.~\ref{sec:file_open_close}), senza che sia
-necessaria una successiva chiamata a \func{fcntl}.
+\textit{close-on-exec} (si è trattato il significato di \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
indicare quali file descriptor mettere sotto osservazione e quali operazioni
contemporaneamente. Valgono le osservazioni fatte in
sez.~\ref{sec:file_select}, e per poterlo fare di nuovo è necessaria una
variante della funzione di attesa che consenta di reimpostare all'uscita una
-\index{maschera~dei~segnali} maschera di segnali, analoga alle estensioni
-\func{pselect} e \func{ppoll} che abbiamo visto in precedenza per
-\func{select} e \func{poll}. In questo caso la funzione di sistema si chiama
-\funcd{epoll\_pwait}\footnote{la funzione è stata introdotta a partire dal
- kernel 2.6.19, ed è come tutta l'interfaccia di \textit{epoll}, specifica di
- Linux.} ed il suo prototipo è:
+maschera di segnali, analoga alle estensioni \func{pselect} e \func{ppoll} che
+abbiamo visto in precedenza per \func{select} e \func{poll}. In questo caso la
+funzione di sistema si chiama \funcd{epoll\_pwait}\footnote{la funzione è
+ stata introdotta a partire dal kernel 2.6.19, ed è, come tutta l'interfaccia
+ di \textit{epoll}, specifica di Linux.} ed il suo prototipo è:
\begin{funcproto}{
\fhead{sys/epoll.h}
\end{funcproto}
La funzione è del tutto analoga \funcd{epoll\_wait}, soltanto che alla sua
-uscita viene ripristinata la \index{maschera~dei~segnali} maschera di segnali
-originale, sostituita durante l'esecuzione da quella impostata con
-l'argomento \param{sigmask}; in sostanza la chiamata a questa funzione è
-equivalente al seguente codice, eseguito però in maniera atomica:
+uscita viene ripristinata la maschera di segnali originale, sostituita durante
+l'esecuzione da quella impostata con l'argomento \param{sigmask}; in sostanza
+la chiamata a questa funzione è equivalente al seguente codice, eseguito però
+in maniera atomica:
\includecodesnip{listati/epoll_pwait_means.c}
Si tenga presente che come le precedenti funzioni di \textit{I/O multiplexing}
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
- \index{maschera~dei~segnali} maschera dei segnali, il cui valore viene
- impostato automaticamente dalle \acr{glibc}.} il cui prototipo è:
+ maschera dei segnali, il cui valore viene impostato automaticamente dalle
+ \acr{glibc}.} il cui prototipo è:
\begin{funcproto}{
\fhead{sys/signalfd.h}
L'elenco dei segnali che si vogliono gestire con \func{signalfd} deve essere
specificato tramite l'argomento \param{mask}. Questo deve essere passato come
-puntatore ad una \index{maschera~dei~segnali} maschera di segnali creata con
-l'uso delle apposite macro già illustrate in sez.~\ref{sec:sig_sigset}. La
-maschera deve indicare su quali segnali si intende operare con
-\func{signalfd}; l'elenco può essere modificato con una successiva chiamata a
-\func{signalfd}. Dato che \signal{SIGKILL} e \signal{SIGSTOP} non possono
-essere intercettati (e non prevedono neanche la possibilità di un gestore) un
-loro inserimento nella maschera verrà ignorato senza generare errori.
+puntatore ad una maschera di segnali creata con l'uso delle apposite macro già
+illustrate in sez.~\ref{sec:sig_sigset}. La maschera deve indicare su quali
+segnali si intende operare con \func{signalfd}; l'elenco può essere modificato
+con una successiva chiamata a \func{signalfd}. Dato che \signal{SIGKILL} e
+\signal{SIGSTOP} non possono essere intercettati (e non prevedono neanche la
+possibilità di un gestore) un loro inserimento nella maschera verrà ignorato
+senza generare errori.
L'argomento \param{flags} consente di impostare direttamente in fase di
creazione due flag per il file descriptor analoghi a quelli che si possono
quello che useremo per il controllo degli altri. É poi necessario
disabilitare la ricezione dei segnali (nel caso \signal{SIGINT},
\signal{SIGQUIT} e \signal{SIGTERM}) per i quali si vuole la notifica tramite
-file descriptor. Per questo prima li si inseriscono (\texttt{\small 22-25})
-in una \index{maschera~dei~segnali} maschera di segnali \texttt{sigmask} che
-useremo con (\texttt{\small 26}) \func{sigprocmask} per disabilitarli. Con la
-stessa maschera si potrà per passare all'uso (\texttt{\small 28-29}) di
-\func{signalfd} per abilitare la notifica sul file descriptor
-\var{sigfd}. Questo poi (\texttt{\small 30-33}) dovrà essere aggiunto con
-\func{epoll\_ctl} all'elenco di file descriptor controllati con \texttt{epfd}.
+file descriptor. Per questo prima li si inseriscono (\texttt{\small 22-25}) in
+una maschera di segnali \texttt{sigmask} che useremo con (\texttt{\small 26})
+\func{sigprocmask} per disabilitarli. Con la stessa maschera si potrà per
+passare all'uso (\texttt{\small 28-29}) di \func{signalfd} per abilitare la
+notifica sul file descriptor \var{sigfd}. Questo poi (\texttt{\small 30-33})
+dovrà essere aggiunto con \func{epoll\_ctl} all'elenco di file descriptor
+controllati con \texttt{epfd}.
Occorrerà infine (\texttt{\small 35-38}) creare la \textit{named fifo} se
questa non esiste ed aprirla per la lettura (\texttt{\small 39-40}); una
rispetto a quelle usate normalmente.
In generale questa interfaccia è completamente astratta e può essere
-implementata sia direttamente nel kernel, che in user space attraverso l'uso
-di \itindex{thread} \textit{thread}. Per le versioni del kernel meno recenti
+implementata sia direttamente nel kernel che in user space attraverso l'uso di
+\itindex{thread} \textit{thread}. Per le versioni del kernel meno recenti
esiste una implementazione di questa interfaccia fornita completamente delle
\acr{glibc} a partire dalla versione 2.1, che è realizzata completamente in
user space, ed è accessibile linkando i programmi con la libreria
-\file{librt}. Nelle versioni più recenti (a partire dalla 2.5.32) è stato
-introdotto nel kernel un nuovo layer per l'I/O asincrono, ma ancora il
-supporto è parziale ed insufficiente ad implementare l'AIO POSIX.
+\file{librt}. A partire dalla versione 2.5.32 è stato introdotto nel kernel
+una nuova infrastruttura per l'I/O asincrono, ma ancora il supporto è parziale
+ed insufficiente ad implementare tutto l'AIO POSIX.
Lo standard POSIX prevede che tutte le operazioni di I/O asincrono siano
controllate attraverso l'uso di una apposita struttura \struct{aiocb} (il cui
del blocco di dati da trasferire.
Il campo \var{aio\_reqprio} permette di impostare 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 impostata a
-partire da quella del processo chiamante (vedi sez.~\ref{sec:proc_priority}),
-cui viene sottratto il valore di questo campo. Il campo
-\var{aio\_lio\_opcode} è usato solo dalla funzione \func{lio\_listio}, che,
-come vedremo, permette di eseguire con una sola chiamata una serie di
-operazioni, usando un vettore di \textit{control block}. Tramite questo campo
-si specifica quale è la natura di ciascuna di esse.
+di I/O, in generale perché ciò sia possibile occorre che la piattaforma
+supporti questa caratteristica, questo viene indicato dal fatto che le macro
+\macro{\_POSIX\_PRIORITIZED\_IO}, e \macro{\_POSIX\_PRIORITY\_SCHEDULING} sono
+definite. La priorità viene impostata a partire da quella del processo
+chiamante (vedi sez.~\ref{sec:proc_priority}), cui viene sottratto il valore
+di questo campo. Il campo \var{aio\_lio\_opcode} è usato solo dalla funzione
+\func{lio\_listio}, che, come vedremo, permette di eseguire con una sola
+chiamata una serie di operazioni, usando un vettore di \textit{control
+ block}. Tramite questo campo si specifica quale è la natura di ciascuna di
+esse.
Infine il campo \var{aio\_sigevent} è una struttura di tipo \struct{sigevent}
(illustrata in in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}) che serve a specificare il
Le due funzioni base dell'interfaccia per l'I/O asincrono sono
\funcd{aio\_read} ed \funcd{aio\_write}. Esse permettono di richiedere una
-lettura od una scrittura asincrona di dati, usando la struttura \struct{aiocb}
+lettura od una scrittura asincrona di dati usando la struttura \struct{aiocb}
appena descritta; i rispettivi prototipi sono:
\begin{funcproto}{
{Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
+ \item[\errcode{EAGAIN}] la coda delle richieste è momentaneamente piena.
\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{ENOSYS}] la funzione non è implementata.
\end{errlist}
}
\end{funcproto}
\errcode{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 \itindex{append~mode} \textit{append mode}
-(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}.
+il file non sia stato aperto in \textit{append mode} (vedi
+sez.~\ref{sec:file_open_close}), nel qual caso le scritture vengono effettuate
+comunque alla fine del 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 non si devono usare per \param{aiocbp}
+richiesta. Questo comporta che non si devono usare per \param{aiocbp}
\index{variabili!automatiche} variabili automatiche e che non si deve
riutilizzare la stessa struttura per un'altra operazione fintanto che la
precedente non sia stata ultimata. In generale per ogni operazione si deve
utilizzare una diversa struttura \struct{aiocb}.
-% vedere anche http://davmac.org/davpage/linux/async-io.html e
-% http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-async/
-
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
prima è \funcd{aio\_error}, che serve a determinare un eventuale stato di
errore; il suo prototipo è:
-
\begin{funcproto}{
\fhead{aio.h}
\fdecl{int aio\_error(const struct aiocb *aiocbp)}
\end{funcproto}
La funzione recupera il valore dello stato di ritorno delle operazioni di I/O
-associate a \param{aiocbp} deve essere chiamata una sola volta per ciascuna
+associate a \param{aiocbp} e deve essere chiamata una sola volta 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
-verificandolo con \func{aio\_error} ed una sola volta. Una chiamata precedente
-il completamento delle operazioni darebbe risultati indeterminati, così come
-chiamarla più di una volta.
+verificandolo con \func{aio\_error}, ed usarla una sola volta. Una chiamata
+precedente il completamento delle operazioni darebbe risultati indeterminati,
+così come chiamarla più di una volta.
La funzione restituisce il valore di ritorno relativo all'operazione eseguita,
così come ricavato dalla sottostante \textit{system call} (il numero di byte
compiuta dalla funzione \funcd{aio\_fsync}, che ha lo stesso effetto della
analoga \func{fsync}, ma viene eseguita in maniera asincrona; il suo prototipo
è:
-\begin{prototype}{aio.h}
-{int aio\_fsync(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},
- \errval{EAGAIN}, \errval{EBADF} o \errval{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 \const{O\_DSYNC} le
-operazioni saranno completate con una chiamata a \func{fdatasync}, se si
-specifica \const{O\_SYNC} con una chiamata a \func{fsync} (per i dettagli vedi
-sez.~\ref{sec:file_sync}).
+\begin{funcproto}{
+\fhead{aio.h}
+\fdecl{int aio\_fsync(int op, struct aiocb *aiocbp)}
+\fdesc{Richiede la sincronizzazione dei dati su disco.}
+}
-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.
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
+ caso \var{errno} assumerà gli stessi valori visti \func{aio\_read} con lo
+ stesso significato.
+}
+\end{funcproto}
-In alcuni casi può essere necessario interrompere le operazioni (in genere
-quando viene richiesta un'uscita immediata dal programma), per questo lo
-standard POSIX.1b prevede una funzione apposita, \funcd{aio\_cancel}, che
+La funzione richiede la sincronizzazione dei dati delle operazioni di I/O
+relative al file descriptor indicato in \texttt{aiocbp->aio\_fildes},
+ritornando immediatamente. Si tenga presente che la funzione mette
+semplicemente in coda la richiesta, 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 \const{O\_DSYNC} le operazioni saranno
+completate con una chiamata a \func{fdatasync}, se si specifica
+\const{O\_SYNC} con una chiamata a \func{fsync} (per i dettagli vedi
+sez.~\ref{sec:file_sync}).
+
+Il successo della chiamata assicura la richiesta di sincronizzazione dei dati
+relativi operazioni di I/O asincrono richieste fino a quel momento, 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 (\texttt{aio\_sigevent} è l'unico altro campo
+di \param{aiocbp} che viene usato.
+
+In alcuni casi può essere necessario interrompere le operazioni di I/O (in
+genere quando viene richiesta un'uscita immediata dal programma), per questo
+lo standard POSIX.1b prevede una funzione apposita, \funcd{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}, imposta \var{errno} al valore
- \errval{EBADF}.}
-\end{prototype}
+\begin{funcproto}{
+\fhead{aio.h}
+\fdecl{int aio\_cancel(int fd, struct aiocb *aiocbp)}
+\fdesc{Richiede la cancellazione delle operazioni di I/O asincrono.}
+}
+
+{La funzione ritorna un intero positivo che indica il risultato
+ dell'operazione in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual caso
+ \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBADF}] \param{fd} non è un file descriptor valido.
+ \item[\errcode{ENOSYS}] la funzione non è implementata.
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
La funzione permette di cancellare una operazione specifica sul file
-\param{fildes}, o tutte le operazioni pendenti, specificando \val{NULL} come
-valore di \param{aiocbp}. Quando una operazione viene cancellata una
-successiva chiamata ad \func{aio\_error} riporterà \errcode{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} (anch'essi definiti in
-\headfile{aio.h}) sono tre:
+\param{fd}, idicata con \param{aiocbp}, o tutte le operazioni pendenti,
+specificando \val{NULL} come valore di \param{aiocbp}. Quando una operazione
+viene cancellata una successiva chiamata ad \func{aio\_error} riporterà
+\errcode{ECANCELED} come codice di errore, ed mentre il valore di ritorno per
+\func{aio\_return} sarà $-1$, inoltre il meccanismo di notifica non verrà
+invocato. Se con \param{aiocbp} si specifica una operazione relativa ad un
+file descriptor diverso da \param{fd} il risultato è indeterminato. In caso
+di successo, i possibili valori di ritorno per \func{aio\_cancel} (anch'essi
+definiti in \headfile{aio.h}) sono tre:
\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3.0cm}}
\item[\const{AIO\_ALLDONE}] indica che le operazioni di cui si è richiesta la
cancellazione sono state già completate,
fornisce anche una apposita funzione, \funcd{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 errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno
- dei valori:
- \begin{errlist}
+
+\begin{funcproto}{
+\fhead{aio.h}
+\fdecl{int aio\_suspend(const struct aiocb * const list[], int nent, \\
+\phantom{int aio\_suspend(}const struct timespec *timeout)}
+\fdesc{Attende il completamento di una operazione di I/O asincrono.}
+}
+
+{La funzione ritorna $0$ se una (o più) operazioni sono state completate e
+ $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
\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.
- \end{errlist}
- }
-\end{prototype}
-
+ \item[\errcode{ENOSYS}] la funzione non è implementata.
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
+
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 \struct{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
-\val{NULL} per \param{timout} comporta l'assenza di timeout.
+un tempo massimo specificato dalla struttura \struct{timespec} puntata
+da \param{timout}, o fintanto che non arrivi un segnale (si tenga conto che
+questo segnale potrebbe essere anche quello utilizzato come meccanismo di
+notifica). La lista deve essere inizializzata con delle strutture
+\struct{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 \val{NULL} per \param{timout} comporta l'assenza di timeout, mentre
+se si vuole effettuare un \textit{polling} sulle operazioni occorrerà
+specificare un puntatore valido ad una struttura \texttt{timespec} (vedi
+fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}) contenente valori nulli, e verificare poi
+con \func{aio\_error} quale delle operazioni della lista \param{list} è stata
+completata.
Lo standard POSIX.1b infine ha previsto pure una funzione, \funcd{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
+
+
+\begin{funcproto}{
+\fhead{aio.h}
+\fdecl{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} assumerà uno dei valori:
- \begin{errlist}
+
+\fdesc{Richiede l'esecuzione di una serie di operazioni di I/O.}
+}
+
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
+ caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
\item[\errcode{EAGAIN}] nessuna operazione è stata completata entro
\param{timeout}.
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
\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.
- \end{errlist}
- }
-\end{prototype}
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
La funzione esegue la richiesta delle \param{nent} operazioni indicate nella
-lista \param{list} che deve contenere gli indirizzi di altrettanti
-\textit{control block} opportunamente inizializzati; in particolare dovrà
-essere specificato il tipo di operazione con il campo \var{aio\_lio\_opcode},
-che può prendere i valori:
+lista \param{list} un vettore di puntatori a strutture \struct{aiocb}
+indicanti le operazioni da compiere (che verranno eseguite senza un ordine
+particolare). La lista può contenere anche puntatori nulli, che saranno
+ignorati (si possono così eliminare facilmente componenti della lista senza
+doverla rigenerare).
+
+Ciascuna struttura \struct{aiocb} della lista deve contenere un
+\textit{control block} opportunamente inizializzato; in particolare per
+ognuna di esse dovrà essere specificato il tipo di operazione con il campo
+\var{aio\_lio\_opcode}, che può prendere i valori:
\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
\item[\const{LIO\_READ}] si richiede una operazione di lettura.
\item[\const{LIO\_WRITE}] si richiede una operazione di scrittura.
-\item[\const{LIO\_NOP}] non si effettua nessuna operazione.
+na operazione.
\end{basedescript}
dove \const{LIO\_NOP} viene usato quando si ha a che fare con un vettore di
dimensione fissa, per poter specificare solo alcune operazioni, o quando si
sono dovute cancellare delle operazioni e si deve ripetere la richiesta per
-quelle non completate.
+quelle non completate.
L'argomento \param{mode} controlla il comportamento della funzione, se viene
usato il valore \const{LIO\_WAIT} la funzione si blocca fino al completamento
\itindbeg{memory~mapping}
Una modalità alternativa di I/O, che usa una interfaccia completamente diversa
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
+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
+sez.~\ref{sec:proc_mem_gen}) permette di \textsl{mappare} il contenuto di un
file in una sezione dello spazio di indirizzi del processo che lo ha allocato.
\begin{figure}[htb]
file viene \textsl{mappata} direttamente nello spazio degli indirizzi del
programma. Tutte le operazioni di lettura e scrittura su variabili contenute
in questa zona di memoria verranno eseguite leggendo e scrivendo dal contenuto
-del file attraverso il sistema della memoria virtuale \index{memoria~virtuale}
-che in maniera analoga a quanto avviene per le pagine che vengono salvate e
-rilette nella swap, si incaricherà di sincronizzare il contenuto di quel
-segmento di memoria con quello del file mappato su di esso. Per questo motivo
-si può parlare tanto di \textsl{file mappato in memoria}, quanto di
-\textsl{memoria mappata su file}.
+del file attraverso il sistema della memoria virtuale illustrato in
+sez.~\ref{sec:proc_mem_gen} che in maniera analoga a quanto avviene per le
+pagine che vengono salvate e rilette nella \textit{swap}, si incaricherà di
+sincronizzare il contenuto di quel segmento di memoria con quello del file
+mappato su di esso. Per questo motivo si può parlare tanto di \textsl{file
+ mappato in memoria}, quanto di \textsl{memoria mappata su file}.
L'uso del \textit{memory-mapping} comporta una notevole semplificazione delle
operazioni di I/O, in quanto non sarà più necessario utilizzare dei buffer
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
-\index{memoria~virtuale} memoria virtuale, la sezione di memoria mappata su
-cui si opera sarà a sua volta letta o scritta sul file una pagina alla volta e
-solo per le parti effettivamente usate, il tutto in maniera completamente
-trasparente al processo; l'accesso alle pagine non ancora caricate avverrà
-allo stesso modo con cui vengono caricate in memoria le pagine che sono state
-salvate sullo swap.
+Infatti, dato che l'accesso è fatto direttamente attraverso la memoria
+virtuale, la sezione di memoria mappata su cui si opera sarà a sua volta letta
+o scritta sul file una pagina alla volta e solo per le parti effettivamente
+usate, il tutto in maniera completamente trasparente al processo; l'accesso
+alle pagine non ancora caricate avverrà allo stesso modo con cui vengono
+caricate in memoria le pagine che sono state salvate sullo \textit{swap}.
Infine in situazioni in cui la memoria è scarsa, le pagine che mappano un file
vengono salvate automaticamente, così come le pagine dei programmi vengono
-scritte sulla swap; questo consente di accedere ai file su dimensioni il cui
-solo limite è quello dello spazio di indirizzi disponibile, e non della
+scritte sulla \textit{swap}; questo consente di accedere ai file su dimensioni
+il cui solo limite è quello dello spazio di indirizzi disponibile, e non della
memoria su cui possono esserne lette delle porzioni.
-L'interfaccia POSIX implementata da Linux prevede varie funzioni per la
-gestione del \textit{memory mapped I/O}, la prima di queste, che serve ad
-eseguire la mappatura in memoria di un file, è \funcd{mmap}; il suo prototipo
-è:
-\begin{functions}
-
- \headdecl{unistd.h}
- \headdecl{sys/mman.h}
+L'interfaccia POSIX implementata da Linux prevede varie funzioni di sistema
+per la gestione del \textit{memory mapped I/O}, la prima di queste, che serve
+ad eseguire la mappatura in memoria di un file, è \funcd{mmap}; il suo
+prototipo è:
- \funcdecl{void * mmap(void * start, size\_t length, int prot, int flags, int
+\begin{funcproto}{
+%\fhead{unistd.h}
+\fhead{sys/mman.h}
+\fdecl{void * mmap(void * start, size\_t length, int prot, int flags, int
fd, off\_t offset)}
-
- Esegue la mappatura in memoria della sezione specificata del file \param{fd}.
-
- \bodydesc{La funzione restituisce il puntatore alla zona di memoria mappata
- 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
- \const{MAP\_ANONYMOUS}.
+\fdesc{Esegue la mappatura in memoria di una sezione di un file.}
+}
+
+{La funzione ritorna il puntatore alla zona di memoria mappata in caso di
+ successo, e \const{MAP\_FAILED} (\texttt{(void *) -1}) per un errore, nel
+ qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
\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
- \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
- \param{fd} è aperto in scrittura.
\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
- numero di mappature possibili.
+ \item[\errcode{EBADF}] il file descriptor non è valido, e non si è usato
+ \const{MAP\_ANONYMOUS}.
+ \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), o \param{lengh} è zero (solo dal 2.6.12)
+ o \param{flags} contiene sia \const{MAP\_PRIVATE} che
+ \const{MAP\_SHARED} o nessuno dei due.
+ \item[\errcode{ENFILE}] si è superato il limite del sistema sul numero di
+ file aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
\item[\errcode{ENODEV}] il filesystem di \param{fd} non supporta il memory
mapping.
+ \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è memoria o si è superato il limite sul
+ numero di mappature possibili.
+ \item[\errcode{EOVERFLOW}] su architettura a 32 bit con il supporto per i
+ \textit{large file} (che hanno una dimensione a 64 bit) il numero di
+ pagine usato per \param{lenght} aggiunto a quello usato
+ per \param{offset} eccede i 32 bit (\texttt{unsigned long}).
\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
- file aperti (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}).
- \end{errlist}
- }
-\end{functions}
+ \item[\errcode{ETXTBSY}] si è impostato \const{MAP\_DENYWRITE} ma
+ \param{fd} è aperto in scrittura.
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
La funzione richiede di mappare in memoria la sezione del file \param{fd} a
partire da \param{offset} per \param{length} byte, preferibilmente
-all'indirizzo \param{start}. Il valore di \param{offset} deve essere un
-multiplo della dimensione di una pagina di memoria.
+all'indirizzo \param{start}. Il valore \param{start} viene normalmente
+considerato come un suggerimento, ma l'uso di un qualunque valore diverso da
+\val{NULL}, in cui si rimette completamente al kernel la scelta
+dell'indirizzo, viene sconsigliato per ragioni di portabilità. Il valore
+di \param{offset} deve essere un multiplo della dimensione di una pagina di
+memoria.
\begin{table}[htb]
\centering
Il valore dell'argomento \param{prot} indica la protezione\footnote{come
accennato in sez.~\ref{sec:proc_memory} in Linux la memoria reale è divisa
- in pagine: ogni processo vede la sua memoria attraverso uno o più segmenti
- lineari di memoria virtuale. Per ciascuno di questi segmenti il kernel
- mantiene nella \itindex{page~table} \textit{page table} la mappatura sulle
- pagine di memoria reale, ed le modalità di accesso (lettura, esecuzione,
- scrittura); una loro violazione causa quella una \itindex{segment~violation}
- \textit{segment violation}, e la relativa emissione del segnale
- \signal{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_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,
-le opzioni relative alle modalità con cui è effettuata la mappatura e alle
-modalità con cui le modifiche alla memoria mappata vengono condivise o
-mantenute private al processo che le ha effettuate. Deve essere specificato
-come maschera binaria ottenuta dall'OR di uno o più dei valori riportati in
-tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}.
-
-\begin{table}[htb]
+ in pagine, ogni processo vede la sua memoria attraverso uno o più segmenti
+ lineari di memoria virtuale; per ciascuno di questi segmenti il kernel
+ mantiene nella \textit{page table} la mappatura sulle pagine di memoria
+ reale, ed le modalità di accesso (lettura, esecuzione, scrittura); una loro
+ violazione causa quella una \textit{segment violation}, e la relativa
+ emissione del segnale \signal{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_prot}; il valore specificato
+deve essere compatibile con la modalità di accesso con cui si è aperto il
+file.
+
+\begin{table}[!htb]
\centering
\footnotesize
\begin{tabular}[c]{|l|p{11cm}|}
\textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
\hline
\hline
+ \const{MAP\_32BIT} & Esegue la mappatura sui primi 2Gb dello spazio
+ degli indirizzi, viene supportato solo sulle
+ piattaforme \texttt{x86-64} per compatibilità con
+ le applicazioni a 32 bit. Viene ignorato se si è
+ richiesto \const{MAP\_FIXED} (dal kernel 2.4.20).\\
+ \const{MAP\_ANON} & Sinonimo di \const{MAP\_ANONYMOUS}, deprecato.\\
+ \const{MAP\_ANONYMOUS} & La mappatura non è associata a nessun file. Gli
+ argomenti \param{fd} e \param{offset} sono
+ ignorati. L'uso di questo flag con
+ \const{MAP\_SHARED} è stato implementato in Linux
+ a partire dai kernel della serie 2.4.x.\\
+ \const{MAP\_DENYWRITE} & In Linux viene ignorato per evitare
+ \textit{DoS}
+ (veniva usato per segnalare che tentativi di
+ scrittura sul file dovevano fallire con
+ \errcode{ETXTBSY}).\\
+ \const{MAP\_EXECUTABLE}& Ignorato.\\
+ \const{MAP\_FILE} & Valore di compatibilità, ignorato.\\
\const{MAP\_FIXED} & Non permette di restituire un indirizzo diverso
da \param{start}, se questo non può essere usato
\func{mmap} fallisce. Se si imposta questo flag il
valore di \param{start} deve essere allineato
alle dimensioni di una pagina.\\
+ \const{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli \textit{stack}.
+ Indica che la mappatura deve essere effettuata
+ con gli indirizzi crescenti verso il basso.\\
+ \const{MAP\_HUGETLB} & Esegue la mappatura usando le cosiddette
+ ``\textit{huge pages}'' (dal kernel 2.6.32).\\
+ \const{MAP\_LOCKED} & Se impostato impedisce lo \textit{swapping} delle
+ pagine mappate (dal kernel 2.5.37).\\
+ \const{MAP\_NONBLOCK} & Esegue un \textit{prefaulting} più limitato che
+ non causa I/O (dal kernel 2.5.46).\\
+ \const{MAP\_NORESERVE} & Si usa con \const{MAP\_PRIVATE}. Non riserva
+ delle pagine di \textit{swap} ad uso del meccanismo
+ del \textit{copy on write}
+ per mantenere le modifiche fatte alla regione
+ mappata, in questo caso dopo una scrittura, se
+ non c'è più memoria disponibile, si ha
+ l'emissione di un \signal{SIGSEGV}.\\
+ \const{MAP\_POPULATE} & Esegue il \textit{prefaulting} delle pagine di
+ memoria necessarie alla mappatura (dal kernel
+ 2.5.46).\\
+ \const{MAP\_PRIVATE} & I cambiamenti sulla memoria mappata non vengono
+ riportati sul file. Ne viene fatta una copia
+ privata cui solo il processo chiamante ha
+ accesso. Incompatibile con \const{MAP\_SHARED}.\\
\const{MAP\_SHARED} & I cambiamenti sulla memoria mappata vengono
riportati sul file e saranno immediatamente
visibili agli altri processi che mappano lo stesso
- file.\footnotemark Il file su disco però non sarà
- aggiornato fino alla chiamata di \func{msync} o
- \func{munmap}), e solo allora le modifiche saranno
- visibili per l'I/O convenzionale. Incompatibile
+ file. Incompatibile
con \const{MAP\_PRIVATE}.\\
- \const{MAP\_PRIVATE} & I cambiamenti sulla memoria mappata non vengono
- riportati sul file. Ne viene fatta una copia
- privata cui solo il processo chiamante ha
- accesso. Le modifiche sono mantenute attraverso
- il meccanismo del \textit{copy on
- write} \itindex{copy~on~write} e
- salvate su swap in caso di necessità. Non è
- specificato se i cambiamenti sul file originale
- vengano riportati sulla regione
- mappata. Incompatibile con \const{MAP\_SHARED}.\\
- \const{MAP\_DENYWRITE} & In Linux viene ignorato per evitare
- \textit{DoS} \itindex{Denial~of~Service~(DoS)}
- (veniva usato per segnalare che tentativi di
- scrittura sul file dovevano fallire con
- \errcode{ETXTBSY}).\\
- \const{MAP\_EXECUTABLE}& Ignorato.\\
- \const{MAP\_NORESERVE} & Si usa con \const{MAP\_PRIVATE}. Non riserva
- delle pagine di swap ad uso del meccanismo del
- \textit{copy on write} \itindex{copy~on~write}
- per mantenere le
- modifiche fatte alla regione mappata, in
- questo caso dopo una scrittura, se non c'è più
- memoria disponibile, si ha l'emissione di
- un \signal{SIGSEGV}.\\
- \const{MAP\_LOCKED} & Se impostato impedisce lo swapping delle pagine
- mappate.\\
- \const{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli \itindex{stack} \textit{stack}.
- Indica che la mappatura deve essere effettuata
- con gli indirizzi crescenti verso il basso.\\
- \const{MAP\_ANONYMOUS} & La mappatura non è associata a nessun file. Gli
- argomenti \param{fd} e \param{offset} sono
- ignorati.\footnotemark\\
- \const{MAP\_ANON} & Sinonimo di \const{MAP\_ANONYMOUS}, deprecato.\\
- \const{MAP\_FILE} & Valore di compatibilità, ignorato.\\
- \const{MAP\_32BIT} & Esegue la mappatura sui primi 2Gb dello spazio
- degli indirizzi, viene supportato solo sulle
- piattaforme \texttt{x86-64} per compatibilità con
- le applicazioni a 32 bit. Viene ignorato se si è
- richiesto \const{MAP\_FIXED}.\\
- \const{MAP\_POPULATE} & Esegue il \itindex{prefaulting}
- \textit{prefaulting} delle pagine di memoria
- necessarie alla mappatura.\\
- \const{MAP\_NONBLOCK} & Esegue un \textit{prefaulting} più limitato che
- non causa I/O.\footnotemark\\
+ \const{MAP\_STACK} & Al momento è ignorato, è stato fornito (dal kernel
+ 2.6.27) a supporto della implementazione dei
+ thread nelle \acr{glibc}, per allocare memoria in
+ uno spazio utilizzabile come \textit{stack} per le
+ architetture hardware che richiedono un
+ trattamento speciale di quest'ultimo.\\
+ \const{MAP\_UNINITIALIZED}& Specifico per i sistemi embedded ed
+ utilizzabile dal kernel 2.6.33 solo se è stata
+ abilitata in fase di compilazione dello stesso
+ l'opzione
+ \texttt{CONFIG\_MMAP\_ALLOW\_UNINITIALIZED}. Se
+ usato le pagine di memoria usate nella mappatura
+ anonima non vengono cancellate; questo migliora
+ le prestazioni sui sistemi con risorse minime, ma
+ comporta la possibilità di rileggere i dati di
+ altri processi che han chiuso una mappatura, per
+ cui viene usato solo quando (come si suppone sia
+ per i sistemi embedded) si ha il completo
+ controllo dell'uso della memoria da parte degli
+ utenti.\\
% \const{MAP\_DONTEXPAND}& Non consente una successiva espansione dell'area
% mappata con \func{mremap}, proposto ma pare non
% implementato.\\
-% \const{MAP\_HUGETLB}& da trattare.\\
-% TODO trattare MAP_HUGETLB introdotto con il kernel 2.6.32, e modifiche
-% introdotte con il 3.8 per le dimensioni variabili delle huge pages
-
\hline
\end{tabular}
\caption{Valori possibili dell'argomento \param{flag} di \func{mmap}.}
\label{tab:file_mmap_flag}
\end{table}
-\footnotetext[68]{dato che tutti faranno riferimento alle stesse pagine di
- memoria.}
-
-\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}.}
+% TODO trattare MAP_HUGETLB introdotto con il kernel 2.6.32, e modifiche
+% introdotte con il 3.8 per le dimensioni variabili delle huge pages
-\footnotetext{questo flag ed il precedente \const{MAP\_POPULATE} sono stati
- introdotti nel kernel 2.5.46 insieme alla mappatura non lineare di cui
- parleremo più avanti.}
+L'argomento \param{flags} specifica infine qual è il tipo di oggetto mappato,
+le opzioni relative alle modalità con cui è effettuata la mappatura e alle
+modalità con cui le modifiche alla memoria mappata vengono condivise o
+mantenute private al processo che le ha effettuate. Deve essere specificato
+come maschera binaria ottenuta dall'OR di uno o più dei valori riportati in
+tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}. Fra questi comunque deve sempre essere
+specificato o \const{MAP\_PRIVATE} o \const{MAP\_SHARED} per indicare la
+modalità con cui viene effettuata la mappatura.
+
+Esistono infatti due modalità alternative di eseguire la mappatura di un file;
+la più comune è \const{MAP\_SHARED} in cui la memoria è condivisa e le
+modifiche effettuate su di essa sono visibili a tutti i processi che hanno
+mappato lo stesso file. In questo caso le modifiche vengono anche riportate su
+disco, anche se questo può non essere immediato a causa della bufferizzazione:
+si potrà essere sicuri dell'aggiornamento solo in seguito alla chiamata di
+\func{msync} o \func{munmap}, e solo allora le modifiche saranno visibili sul
+file con l'I/O convenzionale.
+
+Con \const{MAP\_PRIVATE} invece viene creata una copia privata del file,
+questo non viene mai modificato e solo il processo chiamante ha accesso alla
+mappatura. Le modifiche eseguite dal processo sulla mappatura vengono
+effettuate utilizzando il meccanismo del \textit{copy on write}, mentenute in
+memoria e salvate su \textit{swap} in caso di necessità. Non è specificato se
+i cambiamenti sul file originale vengano riportati sulla regione mappata.
+
+Gli altri valori di \func{flag} modificano le caratteristiche della
+mappatura. Fra questi il più rilevante è probabilmente \const{MAP\_ANONYMOUS}
+che consente di creare segmenti di memoria condivisa fra processi diversi
+senza appoggiarsi a nessun file (torneremo sul suo utilizzo in
+sez.~\ref{sec:ipc_mmap_anonymous}). In tal caso gli argomenti \param{fd}
+e \param{offset} vangono ignorati, anche se alcune implementazioni richiedono
+che invece \param{fd} sia $-1$, convenzione che è opportuno seguire se si ha a
+cuore la portabilità dei programmi.
Gli effetti dell'accesso ad una zona di memoria mappata su file possono essere
piuttosto complessi, essi si possono comprendere solo tenendo presente che
-tutto quanto è comunque basato sul meccanismo della \index{memoria~virtuale}
-memoria virtuale. Questo comporta allora una serie di conseguenze. La più
-ovvia è che se si cerca di scrivere su una zona mappata in sola lettura si
-avrà l'emissione di un segnale di violazione di accesso (\signal{SIGSEGV}),
-dato che i permessi sul segmento di memoria relativo non consentono questo
-tipo di accesso.
+tutto quanto è comunque basato sul meccanismo della memoria virtuale. Questo
+comporta allora una serie di conseguenze. La più ovvia è che se si cerca di
+scrivere su una zona mappata in sola lettura si avrà l'emissione di un segnale
+di violazione di accesso (\signal{SIGSEGV}), dato che i permessi sul segmento
+di memoria relativo non consentono questo tipo di accesso.
È invece assai diversa la questione relativa agli accessi al di fuori della
regione di cui si è richiesta la mappatura. A prima vista infatti si potrebbe
ritenere che anch'essi debbano generare un segnale di violazione di accesso;
questo però non tiene conto del fatto che, essendo basata sul meccanismo della
-\index{paginazione} paginazione, la mappatura in memoria non può che essere
-eseguita su un segmento di dimensioni rigorosamente multiple di quelle di una
-pagina, ed in generale queste potranno non corrispondere alle dimensioni
-effettive del file o della sezione che si vuole mappare.
+paginazione, la mappatura in memoria non può che essere eseguita su un
+segmento di dimensioni rigorosamente multiple di quelle di una pagina, ed in
+generale queste potranno non corrispondere alle dimensioni effettive del file
+o della sezione che si vuole mappare.
\begin{figure}[!htb]
\centering
Il caso più comune è quello illustrato in fig.~\ref{fig:file_mmap_boundary},
in cui la sezione di file non rientra nei confini di una pagina: in tal caso
-verrà il file sarà mappato su un segmento di memoria che si estende fino al
-bordo della pagina successiva.
-
-In questo caso è possibile accedere a quella zona di memoria che eccede le
-dimensioni specificate da \param{length}, senza ottenere un \signal{SIGSEGV}
-poiché essa è presente nello spazio di indirizzi del processo, anche se non è
-mappata sul file. Il comportamento del sistema è quello di restituire un
-valore nullo per quanto viene letto, e di non riportare su file quanto viene
-scritto.
+il file sarà mappato su un segmento di memoria che si estende fino al
+bordo della pagina successiva. In questo caso è possibile accedere a quella
+zona di memoria che eccede le dimensioni specificate da \param{length}, senza
+ottenere un \signal{SIGSEGV} poiché essa è presente nello spazio di indirizzi
+del processo, anche se non è mappata sul file. Il comportamento del sistema è
+quello di restituire un valore nullo per quanto viene letto, e di non
+riportare su file quanto viene scritto.
Un caso più complesso è quello che si viene a creare quando le dimensioni del
file mappato sono più corte delle dimensioni della mappatura, oppure quando il
file è stato troncato, dopo che è stato mappato, ad una dimensione inferiore a
-quella della mappatura in memoria.
-
-In questa situazione, per la sezione di pagina parzialmente coperta dal
-contenuto del file, vale esattamente quanto visto in precedenza; invece per la
-parte che eccede, fino alle dimensioni date da \param{length}, l'accesso non
-sarà più possibile, ma il segnale emesso non sarà \signal{SIGSEGV}, ma
-\signal{SIGBUS}, come illustrato in fig.~\ref{fig:file_mmap_exceed}.
+quella della mappatura in memoria. In questa situazione, per la sezione di
+pagina parzialmente coperta dal contenuto del file, vale esattamente quanto
+visto in precedenza; invece per la parte che eccede, fino alle dimensioni date
+da \param{length}, l'accesso non sarà più possibile, ma il segnale emesso non
+sarà \signal{SIGSEGV}, ma \signal{SIGBUS}, come illustrato in
+fig.~\ref{fig:file_mmap_exceed}.
Non tutti i file possono venire mappati in memoria, dato che, come illustrato
in fig.~\ref{fig:file_mmap_layout}, la mappatura introduce una corrispondenza
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
-consapevoli delle interazioni che possono esserci con operazioni effettuate
-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
+direttamente dalla memoria virtuale, occorre essere consapevoli delle
+interazioni che possono esserci con operazioni effettuate con l'interfaccia
+dei file ordinaria illustrata in 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 ordinaria queste modifiche
potranno essere visibili o meno a seconda del momento in cui la memoria
virtuale trasporterà dal disco in memoria quella sezione del file, perciò è
del tutto imprevedibile il risultato della modifica di un file nei confronti
del contenuto della memoria su cui è mappato.
-Per questo, è sempre sconsigliabile eseguire scritture su file attraverso
-l'interfaccia standard quando lo si è mappato in memoria, è invece possibile
-usare l'interfaccia standard per leggere un file mappato in memoria, purché si
-abbia una certa cura; infatti l'interfaccia dell'I/O mappato in memoria mette
-a disposizione la funzione \funcd{msync} per sincronizzare il contenuto della
-memoria mappata con il file su disco; il suo prototipo è:
-\begin{functions}
- \headdecl{unistd.h}
- \headdecl{sys/mman.h}
+Per questo è sempre sconsigliabile eseguire scritture su un file attraverso
+l'interfaccia ordinaria quando lo si è mappato in memoria, è invece possibile
+usare l'interfaccia ordinaria per leggere un file mappato in memoria, purché
+si abbia una certa cura; infatti l'interfaccia dell'I/O mappato in memoria
+mette a disposizione la funzione \funcd{msync} per sincronizzare il contenuto
+della memoria mappata con il file su disco; il suo prototipo è:
- \funcdecl{int msync(const void *start, size\_t length, int flags)}
-
- Sincronizza i contenuti di una sezione di un file mappato in memoria.
-
- \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
- errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
- \begin{errlist}
+\begin{funcproto}{
+%\fhead{unistd.h}
+\fhead{sys/mman.h}
+\fdecl{int msync(const void *start, size\_t length, int flags)}
+\fdesc{Sincronizza i contenuti di una sezione di un file mappato in memoria.}
+}
+
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
+ caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EBUSY}] si è indicato \const{MS\_INVALIDATE} ma
+ nell'intervallo di memoria specificato è presente un \textit{memory lock}.
+ \item[\errcode{EFAULT}] l'intervallo indicato, o parte di esso, non
+ risulta mappato (prima del kernel 2.4.19).
\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
- precedentemente mappata.
- \end{errlist}
- }
-\end{functions}
+ \item[\errcode{ENOMEM}] l'intervallo indicato, o parte di esso, non
+ risulta mappato (dal kernel 2.4.19).
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
La funzione esegue la sincronizzazione di quanto scritto nella sezione di
memoria indicata da \param{start} e \param{offset}, scrivendo le modifiche sul
file (qualora questo non sia già stato fatto). Provvede anche ad aggiornare i
relativi tempi di modifica. In questo modo si è sicuri che dopo l'esecuzione
-di \func{msync} le funzioni dell'interfaccia standard troveranno un contenuto
+di \func{msync} le funzioni dell'interfaccia ordinaria troveranno un contenuto
del file aggiornato.
infatti la funzione si limita ad inoltrare la richiesta di sincronizzazione al
meccanismo della memoria virtuale, ritornando subito, mentre con il secondo
attende che la sincronizzazione sia stata effettivamente eseguita. Il terzo
-flag fa sì che vengano invalidate, per tutte le mappature dello stesso file,
+valore fa sì che vengano invalidate, per tutte le mappature dello stesso file,
le pagine di cui si è richiesta la sincronizzazione, così che esse possano
essere immediatamente aggiornate con i nuovi valori.
Una volta che si sono completate le operazioni di I/O si può eliminare la
mappatura della memoria usando la funzione \funcd{munmap}, il suo prototipo è:
-\begin{functions}
- \headdecl{unistd.h}
- \headdecl{sys/mman.h}
- \funcdecl{int munmap(void *start, size\_t length)}
-
- Rilascia la mappatura sulla sezione di memoria specificata.
+\begin{funcproto}{
+%\fhead{unistd.h}
+\fhead{sys/mman.h}
+\fdecl{int munmap(void *start, size\_t length)}
+\fdesc{Rilascia la mappatura sulla sezione di memoria specificata.}
+}
- \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
- errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
- \begin{errlist}
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
+ caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
\item[\errcode{EINVAL}] l'intervallo specificato non ricade in una zona
precedentemente mappata.
- \end{errlist}
- }
-\end{functions}
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
La funzione cancella la mappatura per l'intervallo specificato con
\param{start} e \param{length}; ogni successivo accesso a tale regione causerà
protezioni delle pagine di memoria; lo standard prevede che essa si applichi
solo ai \textit{memory mapping} creati con \func{mmap}, ma nel caso di Linux
la funzione può essere usata con qualunque pagina valida nella memoria
-virtuale. Questa funzione è \funcd{mprotect} ed il suo prototipo è:
-\begin{functions}
-% \headdecl{unistd.h}
- \headdecl{sys/mman.h}
+virtuale. Questa funzione di sistema è \funcd{mprotect} ed il suo prototipo è:
- \funcdecl{int mprotect(const void *addr, size\_t len, int prot)}
-
- Modifica le protezioni delle pagine di memoria comprese nell'intervallo
- specificato.
+\begin{funcproto}{
+\fhead{sys/mman.h}
+\fdecl{int mprotect(const void *addr, size\_t len, int prot)}
+\fdesc{Modifica le protezioni delle pagine di memoria.}
+}
- \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}
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
+ caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
\item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{addr} non è valido o non è un
multiplo di \const{PAGE\_SIZE}.
\item[\errcode{EACCES}] l'operazione non è consentita, ad esempio si è
cercato di marcare con \const{PROT\_WRITE} un segmento di memoria cui si
ha solo accesso in lettura.
-% \item[\errcode{ENOMEM}] non è stato possibile allocare le risorse
-% necessarie all'interno del kernel.
-% \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo di memoria non
-% accessibile.
- \end{errlist}
- ed inoltre \errval{ENOMEM} ed \errval{EFAULT}.
- }
-\end{functions}
-
+ \item[\errcode{ENOMEM}] non è stato possibile allocare le risorse
+ necessarie all'interno del kernel o si è specificato un indirizzo di
+ memoria non valido del processo o non corrispondente a pagine mappate
+ (negli ultimi due casi prima del kernel 2.4.19 veniva prodotto,
+ erroneamente, \errcode{EFAULT}).
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
La funzione prende come argomenti un indirizzo di partenza in \param{addr},
allineato alle dimensioni delle pagine di memoria, ed una dimensione
dall'intervallo fra \param{addr} e \param{addr}+\param{size}-1.
Infine Linux supporta alcune operazioni specifiche non disponibili su altri
-kernel unix-like. La prima di queste è la possibilità di modificare un
-precedente \textit{memory mapping}, ad esempio per espanderlo o restringerlo.
-Questo è realizzato dalla funzione \funcd{mremap}, il cui prototipo è:
-\begin{functions}
- \headdecl{unistd.h}
- \headdecl{sys/mman.h}
+kernel unix-like per poter usare le quali occorre però dichiarare
+\macro{\_GNU\_SOURCE} prima dell'inclusione di \texttt{sys/mman.h}. La prima
+di queste è la possibilità di modificare un precedente \textit{memory
+ mapping}, ad esempio per espanderlo o restringerlo. Questo è realizzato
+dalla funzione di sistema \funcd{mremap}, il cui prototipo è:
- \funcdecl{void * mremap(void *old\_address, size\_t old\_size , size\_t
+\begin{funcproto}{
+\fhead{sys/mman.h}
+\fdecl{void * mremap(void *old\_address, size\_t old\_size , size\_t
new\_size, unsigned long flags)}
-
- Restringe o allarga una mappatura in memoria di un file.
+\fdesc{Restringe o allarga una mappatura in memoria.}
+}
- \bodydesc{La funzione restituisce l'indirizzo alla nuova area di memoria in
- caso di successo od il valore \const{MAP\_FAILED} (pari a \texttt{(void *)
- -1}) in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei
- valori:
- \begin{errlist}
+{La funzione ritorna l'indirizzo alla nuova area di memoria in caso di
+ successo o il valore \const{MAP\_FAILED} (pari a \texttt{(void *) -1}), nel
+ qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
\item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{old\_address} non è un
puntatore valido.
\item[\errcode{EFAULT}] ci sono indirizzi non validi nell'intervallo
è specificato \const{MREMAP\_MAYMOVE} nei flag.
\item[\errcode{EAGAIN}] il segmento di memoria scelto è bloccato e non può
essere rimappato.
- \end{errlist}
- }
-\end{functions}
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
La funzione richiede come argomenti \param{old\_address} (che deve essere
allineato alle dimensioni di una pagina di memoria) che specifica il
indica la dimensione. Con \param{new\_size} si specifica invece la nuova
dimensione che si vuole ottenere. Infine l'argomento \param{flags} è una
maschera binaria per i flag che controllano il comportamento della funzione.
-Il solo valore utilizzato è \const{MREMAP\_MAYMOVE}\footnote{per poter
- utilizzare questa costante occorre aver definito \macro{\_GNU\_SOURCE} prima
- di includere \headfile{sys/mman.h}.} che consente di eseguire l'espansione
-anche quando non è possibile utilizzare il precedente indirizzo. Per questo
-motivo, se si è usato questo flag, la funzione può restituire un indirizzo
-della nuova zona di memoria che non è detto coincida con \param{old\_address}.
-
-La funzione si appoggia al sistema della \index{memoria~virtuale} memoria
-virtuale per modificare l'associazione fra gli indirizzi virtuali del processo
-e le pagine di memoria, modificando i dati direttamente nella
-\itindex{page~table} \textit{page table} del processo. Come per
-\func{mprotect} la funzione può essere usata in generale, anche per pagine di
-memoria non corrispondenti ad un \textit{memory mapping}, e consente così di
-implementare la funzione \func{realloc} in maniera molto efficiente.
+Il solo valore utilizzato è \const{MREMAP\_MAYMOVE} che consente di eseguire
+l'espansione anche quando non è possibile utilizzare il precedente
+indirizzo. Per questo motivo, se si è usato questo flag, la funzione può
+restituire un indirizzo della nuova zona di memoria che non è detto coincida
+con \param{old\_address}.
+
+La funzione si appoggia al sistema della memoria virtuale per modificare
+l'associazione fra gli indirizzi virtuali del processo e le pagine di memoria,
+modificando i dati direttamente nella \textit{page table} del processo. Come
+per \func{mprotect} la funzione può essere usata in generale, anche per pagine
+di memoria non corrispondenti ad un \textit{memory mapping}, e consente così
+di implementare la funzione \func{realloc} in maniera molto efficiente.
Una caratteristica comune a tutti i sistemi unix-like è che la mappatura in
memoria di un file viene eseguita in maniera lineare, cioè parti successive di
un file vengono mappate linearmente su indirizzi successivi in memoria.
-Esistono però delle applicazioni\footnote{in particolare la tecnica è usata
- dai database o dai programmi che realizzano macchine virtuali.} in cui è
-utile poter mappare sezioni diverse di un file su diverse zone di memoria.
+Esistono però delle applicazioni (in particolare la tecnica è usata dai
+database o dai programmi che realizzano macchine virtuali) in cui è utile
+poter mappare sezioni diverse di un file su diverse zone di memoria.
Questo è ovviamente sempre possibile eseguendo ripetutamente la funzione
\func{mmap} per ciascuna delle diverse aree del file che si vogliono mappare
-in sequenza non lineare,\footnote{ed in effetti è quello che veniva fatto
- anche con Linux prima che fossero introdotte queste estensioni.} ma questo
-approccio ha delle conseguenze molto pesanti in termini di prestazioni.
-Infatti per ciascuna mappatura in memoria deve essere definita nella
-\itindex{page~table} \textit{page table} del processo una nuova area di
-memoria virtuale\footnote{quella che nel gergo del kernel viene chiamata VMA
- (\textit{virtual memory area}).} che corrisponda alla mappatura, in modo che
-questa diventi visibile nello spazio degli indirizzi come illustrato in
-fig.~\ref{fig:file_mmap_layout}.
-
-Quando un processo esegue un gran numero di mappature diverse\footnote{si può
- arrivare anche a centinaia di migliaia.} per realizzare a mano una mappatura
-non-lineare si avrà un accrescimento eccessivo della sua \itindex{page~table}
-\textit{page table}, e lo stesso accadrà per tutti gli altri processi che
-utilizzano questa tecnica. In situazioni in cui le applicazioni hanno queste
-esigenze si avranno delle prestazioni ridotte, dato che il kernel dovrà
-impiegare molte risorse\footnote{sia in termini di memoria interna per i dati
- delle \itindex{page~table} \textit{page table}, che di CPU per il loro
- aggiornamento.} solo per mantenere i dati di una gran quantità di
-\textit{memory mapping}.
+in sequenza non lineare (ed in effetti è quello che veniva fatto anche con
+Linux prima che fossero introdotte queste estensioni) ma questo approccio ha
+delle conseguenze molto pesanti in termini di prestazioni. Infatti per
+ciascuna mappatura in memoria deve essere definita nella \textit{page table}
+del processo una nuova area di memoria virtuale, quella che nel gergo del
+kernel viene chiamata VMA (\textit{virtual memory area}, che corrisponda alla
+mappatura, in modo che questa diventi visibile nello spazio degli indirizzi
+come illustrato in fig.~\ref{fig:file_mmap_layout}.
+
+Quando un processo esegue un gran numero di mappature diverse (si può arrivare
+anche a centinaia di migliaia) per realizzare a mano una mappatura non-lineare
+esso vedrà un accrescimento eccessivo della sua \textit{page table}, e lo
+stesso accadrà per tutti gli altri processi che utilizzano questa tecnica. In
+situazioni in cui le applicazioni hanno queste esigenze si avranno delle
+prestazioni ridotte, dato che il kernel dovrà impiegare molte risorse per
+mantenere i dati relativi al \textit{memory mapping}, sia in termini di
+memoria interna per i dati delle \textit{page table}, che di CPU per il loro
+aggiornamento.
Per questo motivo con il kernel 2.5.46 è stato introdotto, ad opera di Ingo
Molnar, un meccanismo che consente la mappatura non-lineare. Anche questa è
una caratteristica specifica di Linux, non presente in altri sistemi
-unix-like. Diventa così possibile utilizzare una sola mappatura
-iniziale\footnote{e quindi una sola \textit{virtual memory area} nella
- \itindex{page~table} \textit{page table} del processo.} e poi rimappare a
-piacere all'interno di questa i dati del file. Ciò è possibile grazie ad una
-nuova \textit{system call}, \funcd{remap\_file\_pages}, il cui prototipo è:
-\begin{functions}
- \headdecl{sys/mman.h}
+unix-like. Diventa così possibile utilizzare una sola mappatura iniziale, e
+quindi una sola \textit{virtual memory area} nella \textit{page table} del
+processo, e poi rimappare a piacere all'interno di questa i dati del file. Ciò
+è possibile grazie ad una nuova \textit{system call},
+\funcd{remap\_file\_pages}, il cui prototipo è:
- \funcdecl{int remap\_file\_pages(void *start, size\_t size, int prot,
+\begin{funcproto}{
+\fhead{sys/mman.h}
+\fdecl{int remap\_file\_pages(void *start, size\_t size, int prot,
ssize\_t pgoff, int flags)}
-
- Permette di rimappare non linearmente un precedente \textit{memory mapping}.
+\fdesc{Rimappa non linearmente un \textit{memory mapping}.}
+}
- \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}
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un 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
argomenti o \param{start} non fa riferimento ad un \textit{memory
mapping} valido creato con \const{MAP\_SHARED}.
- \end{errlist}
- }
-\end{functions}
+ \end{errlist}
+ ed inoltre
+ nel loro significato generico.}
+\end{funcproto}
Per poter utilizzare questa funzione occorre anzitutto effettuare
preliminarmente una chiamata a \func{mmap} con \const{MAP\_SHARED} per
-definire l'area di memoria che poi sarà rimappata non linearmente. Poi di
+definire l'area di memoria che poi sarà rimappata non linearmente. Poi si
chiamerà questa funzione per modificare le corrispondenze fra pagine di
memoria e pagine del file; si tenga presente che \func{remap\_file\_pages}
permette anche di mappare la stessa pagina di un file in più pagine della
valori di \func{mmap} (quelli di tab.~\ref{tab:file_mmap_prot}) ma di tutti i
flag solo \const{MAP\_NONBLOCK} non viene ignorato.
+\itindbeg{prefaulting}
+
Insieme alla funzione \func{remap\_file\_pages} nel kernel 2.5.46 con sono
stati introdotti anche due nuovi flag per \func{mmap}: \const{MAP\_POPULATE} e
\const{MAP\_NONBLOCK}. Il primo dei due consente di abilitare il meccanismo
-del \itindex{prefaulting} \textit{prefaulting}. Questo viene di nuovo in aiuto
-per migliorare le prestazioni in certe condizioni di utilizzo del
-\textit{memory mapping}.
+del \textit{prefaulting}. Questo viene di nuovo in aiuto per migliorare le
+prestazioni in certe condizioni di utilizzo del \textit{memory mapping}.
Il problema si pone tutte le volte che si vuole mappare in memoria un file di
-grosse dimensioni. Il comportamento normale del sistema della
-\index{memoria~virtuale} memoria virtuale è quello per cui la regione mappata
-viene aggiunta alla \itindex{page~table} \textit{page table} del processo, ma
-i dati verranno effettivamente utilizzati (si avrà cioè un
-\itindex{page~fault} \textit{page fault} che li trasferisce dal disco alla
-memoria) soltanto in corrispondenza dell'accesso a ciascuna delle pagine
-interessate dal \textit{memory mapping}.
+grosse dimensioni. Il comportamento normale del sistema della memoria virtuale
+è quello per cui la regione mappata viene aggiunta alla \textit{page table}
+del processo, ma i dati verranno effettivamente utilizzati (si avrà cioè un
+\textit{page fault} che li trasferisce dal disco alla memoria) soltanto in
+corrispondenza dell'accesso a ciascuna delle pagine interessate dal
+\textit{memory mapping}.
Questo vuol dire che il passaggio dei dati dal disco alla memoria avverrà una
-pagina alla volta con un gran numero di \itindex{page~fault} \textit{page
- fault}, chiaramente se si sa in anticipo che il file verrà utilizzato
-immediatamente, è molto più efficiente eseguire un \itindex{prefaulting}
-\textit{prefaulting} in cui tutte le pagine di memoria interessate alla
-mappatura vengono ``\textsl{popolate}'' in una sola volta, questo
-comportamento viene abilitato quando si usa con \func{mmap} il flag
+pagina alla volta con un gran numero di \textit{page fault}, chiaramente se si
+sa in anticipo che il file verrà utilizzato immediatamente, è molto più
+efficiente eseguire un \textit{prefaulting} in cui tutte le pagine di memoria
+interessate alla mappatura vengono ``\textsl{popolate}'' in una sola volta,
+questo comportamento viene abilitato quando si usa con \func{mmap} il flag
\const{MAP\_POPULATE}.
Dato che l'uso di \const{MAP\_POPULATE} comporta dell'I/O su disco che può
rallentare l'esecuzione di \func{mmap} è stato introdotto anche un secondo
-flag, \const{MAP\_NONBLOCK}, che esegue un \itindex{prefaulting}
-\textit{prefaulting} più limitato in cui vengono popolate solo le pagine della
-mappatura che già si trovano nella cache del kernel.\footnote{questo può
- essere utile per il linker dinamico, in particolare quando viene effettuato
- il \textit{prelink} delle applicazioni.}
+flag, \const{MAP\_NONBLOCK}, che esegue un \textit{prefaulting} più limitato
+in cui vengono popolate solo le pagine della mappatura che già si trovano
+nella cache del kernel.\footnote{questo può essere utile per il linker
+ dinamico, in particolare quando viene effettuato il \textit{prelink} delle
+ applicazioni.}
+
+\itindend{prefaulting}
Per i vantaggi illustrati all'inizio del paragrafo l'interfaccia del
\textit{memory mapped I/O} viene usata da una grande varietà di programmi,
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
-kernel delle indicazioni su dette modalità, così che possano essere adottate
-le opportune strategie di ottimizzazione. Il suo prototipo è:
-\begin{functions}
- \headdecl{sys/mman.h}
+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:
- \funcdecl{int madvise(void *start, size\_t length, int advice)}
-
- Fornisce indicazioni sull'uso previsto di un \textit{memory mapping}.
+\begin{funcproto}{
+\fhead{sys/mman.h}
+\fdecl{int madvise(void *start, size\_t length, int advice)}
+\fdesc{Fornisce indicazioni sull'uso previsto di un segmento di memoria.}
+}
- \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}
+{La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
+ caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
\item[\errcode{EBADF}] la mappatura esiste ma non corrisponde ad un file.
\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{ENOMEM}] gli indirizzi specificati non sono mappati, o, in
caso \const{MADV\_WILLNEED}, non c'è sufficiente memoria per soddisfare
la richiesta.
- \end{errlist}
- ed inoltre \errval{EAGAIN} e \errval{ENOSYS}.
- }
-\end{functions}
+ \end{errlist}
+ 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,
-mentre \param{length} deve essere un numero positivo.\footnote{la versione di
- Linux consente anche un valore nullo per \param{length}, inoltre se una
- parte dell'intervallo non è mappato in memoria l'indicazione viene comunque
- applicata alle restanti parti, anche se la funzione ritorna un errore di
- \errval{ENOMEM}.} L'indicazione viene espressa dall'argomento \param{advice}
-che deve essere specificato con uno dei valori\footnote{si tenga presente che
- gli ultimi tre valori sono specifici di Linux (introdotti a partire dal
- kernel 2.6.16) e non previsti dallo standard POSIX.1b.} riportati in
-tab.~\ref{tab:madvise_advice_values}.
+mentre \param{length} deve essere un numero positivo; la versione di Linux
+consente anche un valore nullo per \param{length}, inoltre se una parte
+dell'intervallo non è mappato in memoria l'indicazione viene comunque
+applicata alle restanti parti, anche se la funzione ritorna un errore di
+\errval{ENOMEM}.
+
+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 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}|}
\textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
\hline
\hline
+ \const{MADV\_DONTNEED}& non ci si aspetta nessun accesso nell'immediato
+ futuro, pertanto le pagine possono essere
+ liberate dal kernel non appena necessario; l'area
+ di memoria resterà accessibile, ma un accesso
+ richiederà che i dati vengano ricaricati dal file
+ a cui la mappatura fa riferimento.\\
\const{MADV\_NORMAL} & nessuna indicazione specifica, questo è il valore
di default usato quando non si è chiamato
\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
- \itindex{read-ahead} \textit{read-ahead} (vedi
+ \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,
\const{MADV\_WILLNEED}& ci si aspetta un accesso nell'immediato futuro,
pertanto l'applicazione del \textit{read-ahead}
deve essere incentivata.\\
- \const{MADV\_DONTNEED}& non ci si aspetta nessun accesso nell'immediato
- futuro, pertanto le pagine possono essere
- liberate dal kernel non appena necessario; l'area
- di memoria resterà accessibile, ma un accesso
- richiederà che i dati vengano ricaricati dal file
- a cui la mappatura fa riferimento.\\
\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}.\footnotemark\\
+ \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 \itindex{copy~on~write}
- \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
- operazioni in DMA su quelle pagine.\\
+ 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
+ operazioni in DMA su quelle pagine (dal kernel
+ 2.6.16).\\
\const{MADV\_DOFORK} & rimuove l'effetto della precedente
- \const{MADV\_DONTFORK}.\\
- \const{MADV\_MERGEABLE}& marca la pagina come accorpabile (indicazione
+ \const{MADV\_DONTFORK} (dal kernel 2.6.16).\\
+ \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
- virtualizzazione).\footnotemark\\
- \hline
+ 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}
-\footnotetext{se usato su altri tipi di filesystem causa un errore di
- \errcode{ENOSYS}.}
-
\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
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{start} e \param{lenght} hanno lo stesso identico
+significato degli analoghi di \func{madvise}, a cui si rimanda per la loro
+descrizione ma a differenza di quanto indicato dallo standard per questa
+funzione, su Linux un valore nullo di \param{len} è consentito.
+
+\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}
+
+
+L'argomento \param{advice} invece può assumere solo i valori indicati in
+tab.~\ref{tab:posix_madvise_advice_values}, che riflettono gli analoghi di
+\func{madvise}, con lo stesso effetto per tutti tranne
+\const{POSIX\_MADV\_DONTNEED}. Infatti 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}}
\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 a \func{read} e \func{write}, ci sono casi in cui si vuole poter
-contare sulla atomicità delle operazioni.
+Una seconda modalità di I/O diversa da quella ordinaria è il cosiddetto
+\textsl{I/O vettorizzato}, che nasce per rispondere al caso abbastanza comune
+in cui ci si trova nell'esigenza di 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 a \func{read}
+e \func{write}, ci sono casi in cui si vuole poter contare sulla atomicità
+delle operazioni di lettura e scrittura rispetto all'esecuzione del programma.
Per questo motivo fino da BSD 4.2 vennero introdotte delle nuove
\textit{system call} che permettessero di effettuare con una sola chiamata una
-serie di letture o scritture su una serie di buffer, con quello che viene
-normalmente chiamato \textsl{I/O vettorizzato}. Queste funzioni sono
+serie di letture da, o scritture su, una serie di buffer, quello che poi venne
+chiamato \textsl{I/O vettorizzato}. Queste funzioni di sistema sono
\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.} ed 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{funcproto}{
+\fhead{sys/uio.h}
+\fdecl{int readv(int fd, const struct iovec *vector, int count)}
+\fdecl{int writev(int fd, const struct iovec *vector, int count)}
+\fdesc{Eseguono rispettivamente una lettura o una scrittura vettorizzata.}
+}
+
+{Le funzioni ritornano il numero di byte letti o scritti in caso di successo e
+ $-1$ per un 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
+ \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}
+ più tutti i valori, con lo stesso significato, che possono risultare
+ dalle condizioni di errore di \func{read} e \func{write}.
+ }
+\end{funcproto}
+
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
bit dell'argomento \param{offset}, che varia a seconda delle architetture,
ma queste differenze vengono gestite dalle funzioni di librerie di libreria
che mantengono l'interfaccia delle analoghe tratte da BSD.}
-\begin{functions}
- \headdecl{sys/uio.h}
-
- \funcdecl{int preadv(int fd, const struct iovec *vector, int count, off\_t
+
+
+\begin{funcproto}{
+\fhead{sys/uio.h}
+\fdecl{int preadv(int fd, const struct iovec *vector, int count, off\_t
offset)}
- \funcdecl{int pwritev(int fd, const struct iovec *vector, int count, off\_t
+\fdecl{int pwritev(int fd, const struct iovec *vector, int count, off\_t
offset)}
+\fdesc{Eseguono una lettura o una scrittura vettorizzata a partire da una data
+ posizione sul file.}
+}
- Eseguono una lettura o una scrittura vettorizzata a partire da una data
- posizione sul file.
-
- \bodydesc{Le funzioni hanno gli stessi valori di ritorno delle
- corrispondenti \func{readv} e \func{writev}; anche gli eventuali errori
- sono gli stessi già visti in precedenza, ma ad essi si possono aggiungere
- per \var{errno} anche i valori:
- \begin{errlist}
- \item[\errcode{EOVERFLOW}] \param{offset} ha un valore che non può essere
- usato come \type{off\_t}.
- \item[\errcode{ESPIPE}] \param{fd} è associato ad un socket o una
- \textit{pipe}.
- \end{errlist}
+{ Le funzioni hanno gli stessi valori di ritorno delle corrispondenti
+ \func{readv} e \func{writev} ed anche gli eventuali errori sono gli stessi,
+ con in più quelli che si possono ottenere dalle possibili condizioni di
+ errore di \func{lseek}.
}
-\end{functions}
+\end{funcproto}
Le due funzioni eseguono rispettivamente una lettura o una scrittura
vettorizzata a partire dalla posizione \param{offset} sul file indicato
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 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.
+\textit{kernel space} a \textit{user space} e all'indietro, quando in realtà
+potrebbe essere più efficiente mantenere tutto in \textit{kernel
+ space}. Tratteremo in questa sezione alcune funzioni specialistiche che
+permettono di ottimizzare le prestazioni in questo tipo di situazioni.
La prima funzione che è stata ideata per ottimizzare il trasferimento dei dati
-fra due file descriptor è \func{sendfile};\footnote{la funzione è stata
+fra due file descriptor è \func{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 prototipo
-di \funcd{sendfile} è:
-\begin{functions}
- \headdecl{sys/sendfile.h}
+ 2.1.} La funzione è presente in diverse versioni di Unix (la si ritrova ad
+esempio in FreeBSD, HPUX ed altri Unix) ma non è presente né in POSIX.1-2001
+né in altri standard (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 prototipo di \funcd{sendfile} è:
- \funcdecl{ssize\_t sendfile(int out\_fd, int in\_fd, off\_t *offset, size\_t
- count)}
-
- Copia dei dati da un file descriptor ad un altro.
- \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}
+\begin{funcproto}{
+\fhead{sys/sendfile.h}
+\fdecl{ssize\_t sendfile(int out\_fd, int in\_fd, off\_t *offset, size\_t
+ count)}
+\fdesc{Copia dei dati da un file descriptor ad un altro.}
+}
+
+{La funzione ritorna il numero di byte trasferiti in caso di successo e $-1$
+ per un 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
\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{errlist}
- ed inoltre \errcode{EBADF} e \errcode{EFAULT}.
- }
-\end{functions}
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errcode{EBADF} e \errcode{EFAULT} nel loro significato
+ generico.}
+\end{funcproto}
La funzione copia direttamente \param{count} byte dal file descriptor
-\param{in\_fd} al file descriptor \param{out\_fd}; in caso di successo
+\param{in\_fd} al file descriptor \param{out\_fd}. In caso di successo la
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}.
+\param{out\_fd} e come per 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
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
+Fino ai kernel della serie 2.4 la funzione era utilizzabile su un qualunque
+file descriptor, e permetteva 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
+sola chiamata a \funcd{sendfile}. In questo modo si poteva 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 ottiene
+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.}
+senza neanche allocare un buffer nel kernel (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
+In seguito però ci si accorse 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 \url{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}.
+\func{write}. 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, per cui 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
+ \url{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} da luogo ad un errore di \errcode{EINVAL}.
Nonostante ci possano essere casi in cui \func{sendfile} non migliora le
prestazioni, resta il dubbio se la scelta di disabilitarla sempre per il
di prestazioni infatti si può sempre fare ricorso al metodo ordinario, ma
lasciare a disposizione la funzione consentirebbe se non altro di semplificare
la gestione della copia dei dati fra file, evitando di dover gestire
-l'allocazione di un buffer temporaneo per il loro trasferimento.
-
-Questo dubbio si può comunque ritenere superato con l'introduzione, avvenuta a
-partire dal kernel 2.6.17, della nuova \textit{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 \textit{system call} sono
-profondamente diverse nel loro meccanismo di funzionamento;\footnote{questo
- fino al kernel 2.6.23, dove \func{sendfile} è stata reimplementata in
- termini di \func{splice}, pur mantenendo disponibile la stessa interfaccia
- verso l'user space.} \func{sendfile} infatti, come accennato, non necessita
-di avere a disposizione un buffer interno, perché esegue un trasferimento
-diretto di dati; questo la rende in generale 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.}
+l'allocazione di un buffer temporaneo per il loro trasferimento. Comunque a
+partire dal kernel 2.6.33 la restrizione su \param{out\_fd} è stata rimossa e
+questo può essere un file qualunque, rimane però quella di non poter usare un
+socket per \param{in\_fd}.
+
+A partire dal kernel 2.6.17 come alternativa a \func{sendfile} è disponibile
+la nuova \textit{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}, 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 \textit{system call} sono profondamente diverse nel loro
+meccanismo di funzionamento;\footnote{questo fino al kernel 2.6.23, dove
+ \func{sendfile} è stata reimplementata in termini di \func{splice}, pur
+ mantenendo disponibile la stessa interfaccia verso l'user space.}
+\func{sendfile} infatti, come accennato, non necessita di avere a disposizione
+un buffer interno, perché esegue un trasferimento diretto di dati; questo la
+rende in generale più efficiente, ma anche limitata nelle sue applicazioni,
+dato che questo tipo di trasferimento è possibile solo in casi specifici che
+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
dallo stesso Linus Torvalds in \url{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
+gestito interamente in \textit{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}''.
+\textit{pipe}) con cui utilizzare in \textit{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
+destinazione dei dati che vengono letti da un file. La funzione fornisce
+quindi una interfaccia generica che consente di trasferire dati da un buffer
+ad un file o viceversa; il prototipo di \funcd{splice}, 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
+\begin{funcproto}{
+\fhead{fcntl.h}
+\fdecl{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 \textit{pipe} o viceversa.
+\fdesc{Trasferisce dati da un file verso una \textit{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}
+{La funzione ritorna il numero di byte trasferiti in caso di successo e $-1$
+ per un 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.
richiesta.
\item[\errcode{ESPIPE}] o \param{off\_in} o \param{off\_out} non sono
\val{NULL} ma il corrispondente file descriptor è una \textit{pipe}.
- \end{errlist}
- }
-\end{functions}
+ \end{errlist}
+}
+\end{funcproto}
+
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.
+una \textit{pipe}; l'altro file descriptor può essere qualunque, 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 \textit{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
\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}.\\
+ copiarle: 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 \textit{pipe} o
+ il buffer non corrisponda a pagine intere
+ esse saranno comunque copiate. 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
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
+ socket. 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}). Attualmente
+ viene usato solo da \func{splice}, potrà essere
implementato in futuro anche per
\func{vmsplice} 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
+ ``\textsl{donate}'' al kernel; 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.
+ 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
\label{tab:splice_flag}
\end{table}
-\footnotetext[120]{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 \textit{pipe} o il buffer non corrisponda a pagine
- intere esse saranno comunque copiate.}
-
-\footnotetext[121]{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}.
+su un altro senza utilizzare buffer in user space. Lo scopo del programma è
+quello di eseguire la copia dei dati con \func{splice}, questo significa che
+si dovrà usare la funzione due volte, prima per leggere i dati dal file di
+ingresso e poi per scriverli su quello di uscita, appoggiandosi 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}
+ \includegraphics[height=4cm]{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.
+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, le funzioni di ausilio, le
+aperture dei file di ingresso e di uscita passati come argomenti e quella
+della \textit{pipe} intermedia, è riportato in fig.~\ref{fig:splice_example}.
-\begin{figure}[!htbp]
+\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/splicecp.c}
\label{fig:splice_example}
\end{figure}
-Il ciclo principale (\texttt{\small 33-58}) inizia con la lettura dal file
-sorgente tramite la prima \func{splice} (\texttt{\small 34-35}), in questo
+Il ciclo principale (\texttt{\small 13-38}) inizia con la lettura dal file
+sorgente tramite la prima \func{splice} (\texttt{\small 14-15}), 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
+come terzo quello del capo in scrittura della \textit{pipe}. Il funzionamento
delle \textit{pipe} e l'uso della coppia di file descriptor ad esse associati
è trattato in dettaglio in sez.~\ref{sec:ipc_unix}; non ne parleremo qui dato
che nell'ottica dell'uso di \func{splice} questa operazione corrisponde
-semplicemente al trasferimento dei dati dal file al buffer).
+semplicemente al trasferimento dei dati dal file al buffer in \textit{kernel
+ space}.
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
-detto valore è nullo (\texttt{\small 36}) questo significa che si è giunti
+detto valore è nullo (\texttt{\small 16}) 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 arrivando alla conclusione del programma (\texttt{\small
- 59}). In caso di valore negativo (\texttt{\small 37-44}) c'è stato un
-errore ed allora si ripete la lettura (\texttt{\small 36}) se questo è dovuto
+ 59}). In caso di valore negativo (\texttt{\small 17-24}) c'è stato un
+errore ed allora si ripete la lettura (\texttt{\small 16}) se questo è dovuto
ad una interruzione, o altrimenti si esce con un messaggio di errore
-(\texttt{\small 41-43}).
+(\texttt{\small 21-23}).
Una volta completata con successo la lettura si avvia il ciclo di scrittura
-(\texttt{\small 45-57}); questo inizia (\texttt{\small 46-47}) con la
+(\texttt{\small 25-37}); questo inizia (\texttt{\small 26-27}) con la
seconda \func{splice} che cerca di scrivere gli \var{nread} byte letti, si
noti come in questo caso il primo argomento faccia di nuovo riferimento alla
\textit{pipe} (in questo caso si usa il capo in lettura, per i dettagli si
Di nuovo si controlla il numero di byte effettivamente scritti restituito in
\var{nwrite} e in caso di errore al solito si ripete la scrittura se questo è
dovuto a una interruzione o si esce con un messaggio negli altri casi
-(\texttt{\small 48-55}). Infine si chiude il ciclo di scrittura sottraendo
-(\texttt{\small 57}) il numero di byte scritti a quelli di cui è richiesta la
+(\texttt{\small 28-35}). Infine si chiude il ciclo di scrittura sottraendo
+(\texttt{\small 37}) il numero di byte scritti a quelli di cui è richiesta la
scrittura,\footnote{in questa parte del ciclo \var{nread}, il cui valore
iniziale è dato dai byte letti dalla precedente chiamata a \func{splice},
viene ad assumere il significato di byte da scrivere.} così che il ciclo di
La funzione richiede che venga letto in anticipo il contenuto del file
\param{fd} a partire dalla posizione \param{offset} e per un ammontare di
-\param{count} byte, in modo da portarlo in cache. La funzione usa la
-\index{memoria~virtuale} memoria virtuale ed il meccanismo della
-\index{paginazione} paginazione per cui la lettura viene eseguita in blocchi
-corrispondenti alle dimensioni delle pagine di memoria, ed i valori di
-\param{offset} e \param{count} vengono arrotondati di conseguenza.
+\param{count} byte, in modo da portarlo in cache. La funzione usa la memoria
+virtuale ed il meccanismo della paginazione per cui la lettura viene eseguita
+in blocchi corrispondenti alle dimensioni delle pagine di memoria, ed i valori
+di \param{offset} e \param{count} vengono arrotondati di conseguenza.
La funzione estende quello che è un comportamento normale del kernel che
quando si legge un file, aspettandosi che l'accesso prosegua, esegue sempre
% http://kernelnewbies.org/Linux_2_6_23
% TODO aggiungere FALLOC_FL_ZERO_RANGE e FALLOC_FL_COLLAPSE_RANGE, inseriti
-% nel kenrel 3.15 (sul secondo vedi http://lwn.net/Articles/589260/)
+% nel kernel 3.15 (sul secondo vedi http://lwn.net/Articles/589260/), vedi
+% anche http://lwn.net/Articles/629965/
+
+% TODO aggiungere FALLOC_FL_INSERT vedi http://lwn.net/Articles/629965/
+
% TODO non so dove trattarli, ma dal 2.6.39 ci sono i file handle, vedi
% http://lwn.net/Articles/432757/
% LocalWords: sigwaitinfo FifoReporter Windows ptr sigqueue named timerfd TFD
% LocalWords: clockid CLOCK MONOTONIC REALTIME itimerspec interval Resource
% LocalWords: ABSTIME gettime temporarily unavailable SIGINT SIGQUIT SIGTERM
+% LocalWords: sigfd fifofd break siginf names starting echo Message from Got
+% LocalWords: message kill received means exit TLOCK ULOCK EPOLLWAKEUP
%%% Local Variables:
%%% mode: latex
%%% TeX-master: "gapil"
%%% End:
-% LocalWords: sigfd fifofd break siginf names starting echo Message from Got
-% LocalWords: message kill received means exit
+
projects / gapil.git / blobdiff