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%% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo",
Abbiamo visto in sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}, affrontando la suddivisione fra
\textit{fast} e \textit{slow} system call,\index{system~call~lente} che in
certi casi le funzioni di I/O possono bloccarsi indefinitamente.\footnote{si
- ricordi però che questo può accadere solo per le pipe, i
- socket\index{socket} ed alcuni file di
- dispositivo\index{file!di~dispositivo}; sui file normali le funzioni di
- lettura e scrittura ritornano sempre subito.} Ad esempio le operazioni di
-lettura possono bloccarsi quando non ci sono dati disponibili sul descrittore
-su cui si sta operando.
+ ricordi però che questo può accadere solo per le pipe, i socket ed alcuni
+ file di dispositivo\index{file!di~dispositivo}; sui file normali le funzioni
+ di lettura e scrittura ritornano sempre subito.} Ad esempio le operazioni
+di lettura possono bloccarsi quando non ci sono dati disponibili sul
+descrittore su cui si sta operando.
Questo comportamento causa uno dei problemi più comuni che ci si trova ad
affrontare nelle operazioni di I/O, che si verifica quando si deve operare con
Il primo kernel unix-like ad introdurre una interfaccia per l'\textit{I/O
multiplexing} è stato BSD,\footnote{la funzione \func{select} è apparsa in
BSD4.2 e standardizzata in BSD4.4, ma è stata portata su tutti i sistemi che
- supportano i \textit{socket}\index{socket}, compreso le varianti di System
- V.} con la funzione \funcd{select}, il cui prototipo è:
+ supportano i socket, compreso le varianti di System V.} con la funzione
+\funcd{select}, il cui prototipo è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/time.h}
\headdecl{sys/types.h}
Per specificare quali file descriptor si intende \textsl{selezionare}, la
funzione usa un particolare oggetto, il \textit{file descriptor set},
identificato dal tipo \type{fd\_set}, che serve ad identificare un insieme di
-file descriptor, in maniera analoga a come un
-\itindex{signal~set}\textit{signal set} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigset})
-identifica un insieme di segnali. Per la manipolazione di questi \textit{file
- descriptor set} si possono usare delle opportune macro di preprocessore:
+file descriptor, in maniera analoga a come un \itindex{signal~set}
+\textit{signal set} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigset}) identifica un insieme di
+segnali. Per la manipolazione di questi \textit{file descriptor set} si
+possono usare delle opportune macro di preprocessore:
\begin{functions}
\headdecl{sys/time.h}
\headdecl{sys/types.h}
tutti i casi in cui la successiva esecuzione di \func{read} risulti non
bloccante, quindi anche in caso di \textit{end-of-file}.} il secondo,
\param{writefds}, per verificare la possibilità effettuare una scrittura ed il
-terzo, \param{exceptfds}, per verificare l'esistenza di eccezioni (come i
-messaggi urgenti su un \textit{socket}\index{socket}, vedi
+terzo, \param{exceptfds}, per verificare l'esistenza di eccezioni (come i dati
+urgenti \itindex{out-of-band} su un socket, vedi
sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}).
Dato che in genere non si tengono mai sotto controllo fino a
specificare anche un tempo nullo (cioè una struttura \struct{timeval} con i
campi impostati a zero), qualora si voglia semplicemente controllare lo stato
corrente dei file descriptor.
-\itindend{file~descriptor~set}
La funzione restituisce il numero di file descriptor pronti,\footnote{questo è
il comportamento previsto dallo standard, ma la standardizzazione della
insiemi sono indefiniti e non si può fare nessun affidamento sul loro
contenuto.
+\itindend{file~descriptor~set}
+
In Linux \func{select} modifica anche il valore di \param{timeout},
impostandolo al tempo restante in caso di interruzione prematura; questo è
utile quando la funzione viene interrotta da un segnale, in tal caso infatti
funzione.
L'uso di \param{sigmask} è stato introdotto allo scopo di prevenire possibili
-\textit{race condition}\itindex{race~condition} quando ci si deve porre in
+\textit{race condition} \itindex{race~condition} quando ci si deve porre in
attesa sia di un segnale che di dati. La tecnica classica è quella di
utilizzare il gestore per impostare una variabile globale e controllare questa
nel corpo principale del programma; abbiamo visto in
può fare conto sul fatto che all'arrivo di un segnale essa verrebbe interrotta
e si potrebbero eseguire di conseguenza le operazioni relative al segnale e
alla gestione dati con un ciclo del tipo:
-\includecodesnip{listati/select_race.c} qui però emerge una \textit{race
- condition},\itindex{race~condition} perché se il segnale arriva prima della
-chiamata a \func{select}, questa non verrà interrotta, e la ricezione del
-segnale non sarà rilevata.
+\includecodesnip{listati/select_race.c}
+qui però emerge una \itindex{race~condition} \textit{race condition}, perché
+se il segnale arriva prima della chiamata a \func{select}, questa non verrà
+interrotta, e la ricezione del segnale non sarà rilevata.
Per questo è stata introdotta \func{pselect} che attraverso l'argomento
\param{sigmask} permette di riabilitare la ricezione il segnale
-contestualmente all'esecuzione della funzione,\footnote{in Linux però non è
- presente la relativa system call, e la funzione è implementata nelle
- \acr{glibc} attraverso \func{select} (vedi \texttt{man select\_tut}) per cui
- la possibilità di \itindex{race~condition}\textit{race condition} permane;
- esiste però una soluzione, chiamata \itindex{self-pipe trick}
- \textit{self-pipe trick}, che consiste nell'aprire una pipe (vedi
- sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) ed usare \func{select} sul capo in lettura della
- stessa, e indicare l'arrivo di un segnale scrivendo sul capo in scrittura
- all'interno del manipolatore; in questo modo anche se il segnale va perso
- prima della chiamata di \func{select} questa lo riconoscerà comunque dalla
- presenza di dati sulla pipe.} ribloccandolo non appena essa ritorna, così
-che il precedente codice potrebbe essere riscritto nel seguente modo:
+contestualmente all'esecuzione della funzione,\footnote{in Linux però, fino al
+ kernel 2.6.26, non è presente la relativa system call, e la funzione è
+ implementata nelle \acr{glibc} attraverso \func{select} (vedi \texttt{man
+ select\_tut}) per cui la possibilità di \itindex{race~condition}
+ \textit{race condition} permane; esiste però una soluzione, chiamata
+ \itindex{self-pipe trick} \textit{self-pipe trick}, che consiste nell'aprire
+ una pipe (vedi sez.~\ref{sec:ipc_pipes}) ed usare \func{select} sul capo in
+ lettura della stessa, e indicare l'arrivo di un segnale scrivendo sul capo
+ in scrittura all'interno del manipolatore; in questo modo anche se il
+ segnale va perso prima della chiamata di \func{select} questa lo riconoscerà
+ comunque dalla presenza di dati sulla pipe.} ribloccandolo non appena essa
+ritorna, così che il precedente codice potrebbe essere riscritto nel seguente
+modo:
\includecodesnip{listati/pselect_norace.c}
in questo caso utilizzando \var{oldmask} durante l'esecuzione di
\func{pselect} la ricezione del segnale sarà abilitata, ed in caso di
interruzione si potranno eseguire le relative operazioni.
+% TODO pselect è stata introdotta nel kernel 2.6.16 (o 15 o 17?) insieme a
+% ppoll mettere e verificare, vedi articolo LWN http://lwn.net/Articles/176750/
\subsection{La funzione \func{poll}}
\const{POLLIN} & È possibile la lettura.\\
\const{POLLRDNORM}& Sono disponibili in lettura dati normali.\\
\const{POLLRDBAND}& Sono disponibili in lettura dati prioritari. \\
- \const{POLLPRI} & È possibile la lettura di dati urgenti.\\
+ \const{POLLPRI} & È possibile la lettura di \itindex{out-of-band} dati
+ urgenti.\\
\hline
\const{POLLOUT} & È possibile la scrittura immediata.\\
\const{POLLWRNORM}& È possibile la scrittura di dati normali. \\
delle librerie standard del C.} è da questi che derivano i nomi di alcune
costanti, in quanto per essi sono definite tre classi di dati:
\textsl{normali}, \textit{prioritari} ed \textit{urgenti}. In Linux la
-distinzione ha senso solo per i dati \textit{out-of-band} dei socket (vedi
-sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}), ma su questo e su come \func{poll} reagisce
-alle varie condizioni dei socket torneremo in sez.~\ref{sec:TCP_serv_poll},
-dove vedremo anche un esempio del suo utilizzo. Si tenga conto comunque che le
-costanti relative ai diversi tipi di dati (come \const{POLLRDNORM} e
-\const{POLLRDBAND}) sono utilizzabili soltanto qualora si sia definita la
-macro \macro{\_XOPEN\_SOURCE}.\footnote{e ci si ricordi di farlo sempre in
- testa al file, definirla soltanto prima di includere \file{sys/poll.h} non è
- sufficiente.}
+distinzione ha senso solo per i dati urgenti \itindex{out-of-band} dei socket
+(vedi sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}), ma su questo e su come \func{poll}
+reagisce alle varie condizioni dei socket torneremo in
+sez.~\ref{sec:TCP_serv_poll}, dove vedremo anche un esempio del suo utilizzo.
+Si tenga conto comunque che le costanti relative ai diversi tipi di dati (come
+\const{POLLRDNORM} e \const{POLLRDBAND}) sono utilizzabili soltanto qualora si
+sia definita la macro \macro{\_XOPEN\_SOURCE}.\footnote{e ci si ricordi di
+ farlo sempre in testa al file, definirla soltanto prima di includere
+ \file{sys/poll.h} non è sufficiente.}
In caso di successo funzione ritorna restituendo il numero di file (un valore
positivo) per i quali si è verificata una delle condizioni di attesa richieste
tramite \var{errno}.
+% TODO accennare a ppoll
+
%\subsection{L'interfaccia di \textit{epoll}}
%\label{sec:file_epoll}
% placeholder ...
effettuare in contemporanea le operazioni di calcolo e quelle di I/O.
Benché la modalità di apertura asincrona di un file possa risultare utile in
-varie occasioni (in particolar modo con i socket\index{socket} e gli altri
-file per i quali le funzioni di I/O sono \index{system~call~lente}system call
-lente), essa è comunque limitata alla notifica della disponibilità del file
-descriptor per le operazioni di I/O, e non ad uno svolgimento asincrono delle
-medesime. Lo standard POSIX.1b definisce una interfaccia apposita per l'I/O
-asincrono vero e proprio, che prevede un insieme di funzioni dedicate per la
-lettura e la scrittura dei file, completamente separate rispetto a quelle
-usate normalmente.
+varie occasioni (in particolar modo con i socket e gli altri file per i quali
+le funzioni di I/O sono \index{system~call~lente}system call lente), essa è
+comunque limitata alla notifica della disponibilità del file descriptor per le
+operazioni di I/O, e non ad uno svolgimento asincrono delle medesime. Lo
+standard POSIX.1b definisce una interfaccia apposita per l'I/O asincrono vero
+e proprio, che prevede un insieme di funzioni dedicate per la lettura e la
+scrittura dei file, completamente separate 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
\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 \textit{append mode} (vedi
-sez.~\ref{sec:file_open}), nel qual caso le scritture vengono effettuate
+il file non sia stato aperto in \itindex{append~mode} \textit{append mode}
+(vedi sez.~\ref{sec:file_open}), nel qual caso le scritture vengono effettuate
comunque alla fine de file, nell'ordine delle chiamate a \func{aio\_write}.
Si tenga inoltre presente che deallocare la memoria indirizzata da
accesso ai file più evolute rispetto alle normali funzioni di lettura e
scrittura che abbiamo esaminato in sez.~\ref{sec:file_base_func}. In questa
sezione allora prenderemo in esame le interfacce per l'\textsl{I/O
- vettorizzato} e per l'\textsl{I/O mappato in memoria}.
+ vettorizzato} e per l'\textsl{I/O mappato in memoria} e la funzione
+\func{sendfile}.
\subsection{I/O vettorizzato}
un \const{SIGSEGV}. \\
\const{MAP\_LOCKED} & Se impostato impedisce lo swapping delle pagine
mappate.\\
- \const{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli stack. Indica
+ \const{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli \itindex{stack} 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
protezione verrà applicata a tutte le pagine contenute, anche parzialmente,
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.
% TODO l'I/O sulle porte di I/O
% consultare le manpage di ioperm, iopl e outb
+%\subsection{L'I/O diretto fra file descriptor con \func{sendfile}}
+%\label{sec:file_sendfile}
+%
+% TODO documentare la funzione sendfile
+% consultare la manpage di sendfile
+
+
\section{Il file locking}
\label{sec:file_locking}
\index{file!locking|(}
+
In sez.~\ref{sec:file_sharing} abbiamo preso in esame le modalità in cui un
sistema unix-like gestisce la condivisione dei file da parte di processi
diversi. In quell'occasione si è visto come, con l'eccezione dei file aperti
-in \textit{append mode}, quando più processi scrivono contemporaneamente sullo
-stesso file non è possibile determinare la sequenza in cui essi opereranno.
+in \itindex{append~mode} \textit{append mode}, quando più processi scrivono
+contemporaneamente sullo stesso file non è possibile determinare la sequenza
+in cui essi opereranno.
-Questo causa la possibilità di una \textit{race condition}
-\itindex{race~condition}; in generale le situazioni più comuni sono due:
-l'interazione fra un processo che scrive e altri che leggono, in cui questi
-ultimi possono leggere informazioni scritte solo in maniera parziale o
-incompleta; o quella in cui diversi processi scrivono, mescolando in maniera
-imprevedibile il loro output sul file.
+Questo causa la possibilità di una \itindex{race~condition} \textit{race
+ condition}; in generale le situazioni più comuni sono due: l'interazione fra
+un processo che scrive e altri che leggono, in cui questi ultimi possono
+leggere informazioni scritte solo in maniera parziale o incompleta; o quella
+in cui diversi processi scrivono, mescolando in maniera imprevedibile il loro
+output sul file.
In tutti questi casi il \textit{file locking} è la tecnica che permette di
evitare le \textit{race condition}\itindex{race~condition}, attraverso una
voce nella file table, ma con il valore del \acr{pid} del processo.
Quando si richiede un lock il kernel effettua una scansione di tutti i lock
-presenti sul file\footnote{scandisce cioè la
- \itindex{linked~list}\textit{linked list} delle strutture
- \struct{file\_lock}, scartando automaticamente quelle per cui
- \var{fl\_flags} non è \const{FL\_POSIX}, così che le due interfacce restano
- ben separate.} per verificare se la regione richiesta non si sovrappone ad
-una già bloccata, in caso affermativo decide in base al tipo di lock, in caso
-negativo il nuovo lock viene comunque acquisito ed aggiunto alla lista.
+presenti sul file\footnote{scandisce cioè la \itindex{linked~list}
+ \textit{linked list} delle strutture \struct{file\_lock}, scartando
+ automaticamente quelle per cui \var{fl\_flags} non è \const{FL\_POSIX}, così
+ che le due interfacce restano ben separate.} per verificare se la regione
+richiesta non si sovrappone ad una già bloccata, in caso affermativo decide in
+base al tipo di lock, in caso negativo il nuovo lock viene comunque acquisito
+ed aggiunto alla lista.
Nel caso di rimozione invece questa viene effettuata controllando che il
\acr{pid} del processo richiedente corrisponda a quello contenuto nel lock.
\subsection{Il \textit{mandatory locking}}
\label{sec:file_mand_locking}
+\itindbeg{mandatory~locking|(}
+
Il \textit{mandatory locking} è una opzione introdotta inizialmente in SVr4,
per introdurre un file locking che, come dice il nome, fosse effettivo
indipendentemente dai controlli eseguiti da un processo. Con il
quando esso viene utilizzato per attivare il \textit{mandatory locking}.}
L'uso del \textit{mandatory locking} presenta vari aspetti delicati, dato che
-neanche root può passare sopra ad un lock; pertanto un processo che blocchi un
-file cruciale può renderlo completamente inaccessibile, rendendo completamente
-inutilizzabile il sistema\footnote{il problema si potrebbe risolvere
- rimuovendo il bit \itindex{sgid~bit} \acr{sgid}, ma non è detto che sia così
- facile fare questa operazione con un sistema bloccato.} inoltre con il
-\textit{mandatory locking} si può bloccare completamente un server NFS
-richiedendo una lettura su un file su cui è attivo un lock. Per questo motivo
-l'abilitazione del mandatory locking è di norma disabilitata, e deve essere
-attivata filesystem per filesystem in fase di montaggio (specificando
-l'apposita opzione di \func{mount} riportata in
+neanche l'amministratore può passare sopra ad un lock; pertanto un processo
+che blocchi un file cruciale può renderlo completamente inaccessibile,
+rendendo completamente inutilizzabile il sistema\footnote{il problema si
+ potrebbe risolvere rimuovendo il bit \itindex{sgid~bit} \acr{sgid}, ma non è
+ detto che sia così facile fare questa operazione con un sistema bloccato.}
+inoltre con il \textit{mandatory locking} si può bloccare completamente un
+server NFS richiedendo una lettura su un file su cui è attivo un lock. Per
+questo motivo l'abilitazione del mandatory locking è di norma disabilitata, e
+deve essere attivata filesystem per filesystem in fase di montaggio
+(specificando l'apposita opzione di \func{mount} riportata in
tab.~\ref{tab:sys_mount_flags}, o con l'opzione \code{-o mand} per il comando
omonimo).
qual caso la funzione fallisce con il solito \errcode{EAGAIN}) che comporta la
possibilità di modificare il file.
\index{file!locking|)}
+\itindend{mandatory~locking|(}
%%% mode: latex
%%% TeX-master: "gapil"
%%% End:
+
+% LocalWords: dell'I locking multiplexing cap dell' sez system call socket BSD
+% LocalWords: descriptor client deadlock NONBLOCK EAGAIN polling select kernel
+% LocalWords: pselect like sys unistd int fd readfds writefds exceptfds struct
+% LocalWords: timeval errno EBADF EINTR EINVAL ENOMEM sleep tab signal void of
+% LocalWords: CLR ISSET SETSIZE POSIX read NULL nell'header l'header glibc fig
+% LocalWords: libc header psignal sigmask SOURCE XOPEN timespec sigset race DN
+% LocalWords: condition sigprocmask tut self trick oldmask poll XPG pollfd l'I
+% LocalWords: ufds unsigned nfds RLIMIT NOFILE EFAULT ndfs events revents hung
+% LocalWords: POLLIN POLLRDNORM POLLRDBAND POLLPRI POLLOUT POLLWRNORM POLLERR
+% LocalWords: POLLWRBAND POLLHUP POLLNVAL POLLMSG SysV stream ASYNC SETOWN FAQ
+% LocalWords: GETOWN fcntl SETFL SIGIO SETSIG Stevens driven siginfo sigaction
+% LocalWords: all'I nell'I Frequently Unanswered Question SIGHUP lease holder
+% LocalWords: breaker truncate write SETLEASE arg RDLCK WRLCK UNLCK GETLEASE
+% LocalWords: uid capabilities capability EWOULDBLOCK notify dall'OR ACCESS st
+% LocalWords: pread readv MODIFY pwrite writev ftruncate creat mknod mkdir buf
+% LocalWords: symlink rename DELETE unlink rmdir ATTRIB chown chmod utime lio
+% LocalWords: MULTISHOT thread linkando librt layer aiocb asyncronous control
+% LocalWords: block ASYNCHRONOUS lseek fildes nbytes reqprio PRIORITIZED sigev
+% LocalWords: PRIORITY SCHEDULING opcode listio sigevent signo value function
+% LocalWords: aiocbp ENOSYS append error const EINPROGRESS fsync return ssize
+% LocalWords: DSYNC fdatasync SYNC cancel ECANCELED ALLDONE CANCELED suspend
+% LocalWords: NOTCANCELED list nent timout sig NOP WAIT NOWAIT size count iov
+% LocalWords: iovec vector EOPNOTSUPP EISDIR len memory mapping mapped swap NB
+% LocalWords: mmap length prot flags off MAP FAILED ANONYMOUS EACCES SHARED SH
+% LocalWords: only ETXTBSY DENYWRITE ENODEV filesystem EPERM EXEC noexec table
+% LocalWords: ENFILE lenght segment violation SIGSEGV FIXED msync munmap copy
+% LocalWords: DoS Denial Service EXECUTABLE NORESERVE LOCKED swapping stack fs
+% LocalWords: GROWSDOWN ANON GiB POPULATE prefaulting SIGBUS fifo VME fork old
+% LocalWords: exec atime ctime mtime mprotect addr EACCESS mremap address new
+% LocalWords: long MAYMOVE realloc VMA virtual Ingo Molnar remap pages pgoff
+% LocalWords: dall' fault cache linker prelink advisory discrectionary lock fl
+% LocalWords: flock shared exclusive operation dup inode linked NFS cmd ENOLCK
+% LocalWords: EDEADLK whence SEEK CUR type pid GETLK SETLK SETLKW all'inode HP
+% LocalWords: switch bsd lockf mandatory SVr sgid group root mount mand TRUNC
+% LocalWords: SVID UX Documentation sendfile
projects / gapil.git / blobdiff