%% fileadv.tex
%%
-%% Copyright (C) 2000-2009 Simone Piccardi. Permission is granted to
+%% Copyright (C) 2000-2010 Simone Piccardi. Permission is granted to
%% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
%% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
%% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo",
\itindend{epoll}
+\subsection{La notifica di eventi tramite file descriptor}
+\label{sec:sig_signalfd_eventfd}
+
+Abbiamo visto in sez.~\ref{sec:file_select} come il meccanismo classico delle
+notifiche di eventi tramite i segnali, presente da sempre nei sistemi
+unix-like, porti a notevoli problemi nell'interazione con le funzioni per
+l'I/O multiplexing, tanto che per evitare possibili \itindex{race~condition}
+\textit{race condition} sono state introdotte estensioni dello standard POSIX e
+funzioni apposite come \func{pselect}, \func{ppoll} e \funcd{epoll\_pwait}.
+
+Benché i segnali siano il meccanismo più usato per effettuare notifiche ai
+processi, la loro interfaccia di programmazione, che comporta l'esecuzione di
+una funzione di gestione in maniera asincrona e totalmente scorrelata
+dall'ordinario flusso di esecuzione del processo, si è però dimostrata quasi
+subito assai problematica. Oltre ai limiti relativi ai limiti al cosa si può
+fare all'interno della funzione del gestore di segnali (quelli illustrati in
+sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}), c'è il problema più generale consistente
+nel fatto che questa modalità di funzionamento cozza con altre interfacce di
+programmazione previste dal sistema in cui si opera in maniera
+\textsl{sincrona}, come quelle dell'I/O multiplexing appena illustrate.
+
+In questo tipo di interfacce infatti ci si aspetta che il processo gestisca
+gli eventi a cui vuole rispondere in maniera sincrona generando le opportune
+risposte, mentre con l'arrivo di un segnale si possono avere interruzioni
+asincrone in qualunque momento. Questo comporta la necessità di dover
+gestire, quando si deve tener conto di entrambi i tipi di eventi, le
+interruzioni delle funzioni di attesa sincrone, ed evitare possibili
+\itindex{race~condition} \textit{race conditions}.\footnote{in sostanza se non
+ fossero per i segnali non ci sarebbe da doversi preoccupare, fintanto che si
+ effettuano operazioni all'interno di un processo, della non atomicità delle
+ \index{system~call~lente} system call lente che vengono interrotte e devono
+ essere riavviate.}
+
+Abbiamo visto però in sez.~\ref{sec:sig_real_time} che insieme ai segnali
+\textit{real-time} sono state introdotte anche delle interfacce di gestione
+sincrona dei segnali con la funzione \func{sigwait} e le sue affini. Queste
+funzioni consentono di gestire i segnali bloccando un processo fino alla
+avvenuta ricezione e disabilitando l'esecuzione asincrona rispetto al resto
+del programma del gestore del segnale. Questo consente di risolvere i
+problemi di atomicità nella gestione degli eventi associati ai segnali, avendo
+tutto il controllo nel flusso principale del programma, ottenendo così una
+gestione simile a quella dell'I/O multiplexing, ma non risolve i problemi
+delle interazioni con quest'ultimo, perché o si aspetta la ricezione di un
+segnale o si aspetta che un file descriptor sia accessibile e nessuna delle
+rispettive funzioni consente di fare contemporaneamente entrambe le cose.
+
+Per risolvere questo problema nello sviluppo del kernel si è pensato di
+introdurre un meccanismo alternativo alla notifica dei segnali (esteso anche
+ad altri eventi generici) che, ispirandosi di nuovo alla filosofia di Unix per
+cui tutto è un file, consentisse di eseguire la notifica con l'uso di
+opportuni file descriptor.\footnote{ovviamente si tratta di una funzionalità
+ specifica di Linux, non presente in altri sistemi unix-like, e non prevista
+ da nessuno standard.}
+
+In sostanza, come per \func{sigwait}, si può disabilitare l'esecuzione di un
+gestore in occasione dell'arrivo di un segnale, e rilevarne l'avvenuta
+ricezione leggendone la notifica tramite l'uso di uno speciale file
+descriptor. Trattandosi di un file descriptor questo potrà essere tenuto sotto
+osservazione con le ordinarie funzioni dell'I/O multiplexing (vale a dire con
+le solite \func{select}, \func{poll} e \funcd{epoll\_wait}) allo stesso modo
+di quelli associati a file o socket, per cui alla fine si potrà attendere in
+contemporanea sia l'arrivo del segnale che la disponibilità di accesso ai dati
+relativi a questi ultimi.
+
+La funzione che permette di abilitare la ricezione dei segnali tramite file
+descriptor è \funcd{signalfd}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/signalfd.h}
+ {int signalfd(int fd, const sigset\_t *mask, int flags)}
+
+ Attende che uno dei file descriptor osservati sia pronto, mascherando i
+ segnali.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce il numero di file descriptor pronti in
+ caso di successo o $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno}
+ assumerà uno dei valori già visti con \funcd{epoll\_wait}.
+}
+\end{prototype}
+
+% TODO trattare qui eventfd signalfd e timerfd introdotte con il 2.6.22
+% timerfd è stata tolta nel 2.6.23 e rifatta per bene nel 2.6.25
+% vedi: http://lwn.net/Articles/233462/
+% http://lwn.net/Articles/245533/
+% http://lwn.net/Articles/267331/
+
+
+
\section{L'accesso \textsl{asincrono} ai file}
\label{sec:file_asyncronous_access}
\textit{lease breaker} rimaste bloccate proseguono automaticamente.
-\index{file!dnotify|(}
+\itindbeg{dnotify}
Benché possa risultare utile per sincronizzare l'accesso ad uno stesso file da
parte di più processi, l'uso dei \textit{file lease} non consente comunque di
nelle precedenti. Se si vuole rimuovere la notifica si deve invece
specificare un valore nullo.
-\index{file!inotify|(}
+\itindbeg{inotify}
Il maggiore problema di \textit{dnotify} è quello della scalabilità: si deve
usare un file descriptor per ciascuna directory che si vuole tenere sotto
quella di \textit{dnotify} viene considerata una interfaccia di usabilità
problematica.
-\index{file!dnotify|)}
+\itindend{dnotify}
Per risolvere i problemi appena illustrati è stata introdotta una nuova
interfaccia per l'osservazione delle modifiche a file o directory, chiamata
dei campi \var{wd}, \var{mask}, \var{cookie}, e \var{name}) questi vengono
raggruppati in un solo evento.
-\index{file!inotify|)}
+\itindend{inotify}
% TODO trattare fanotify, vedi http://lwn.net/Articles/339399/ e
-% http://lwn.net/Articles/343346/
+% http://lwn.net/Articles/343346/ (incluso nel 2.6.36)
\subsection{L'interfaccia POSIX per l'I/O asincrono}
operazioni, usando un vettore di \textit{control block}. Tramite questo campo
si specifica quale è la natura di ciascuna di esse.
-\begin{figure}[!htb]
- \footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
- \includestruct{listati/sigevent.h}
- \end{minipage}
- \normalsize
- \caption{La struttura \structd{sigevent}, usata per specificare le modalità
- di notifica degli eventi relativi alle operazioni di I/O asincrono.}
- \label{fig:file_sigevent}
-\end{figure}
-
Infine il campo \var{aio\_sigevent} è una struttura di tipo \struct{sigevent}
-che serve a specificare il modo in cui si vuole che venga effettuata la
-notifica del completamento delle operazioni richieste. La struttura è
-riportata in fig.~\ref{fig:file_sigevent}; il campo \var{sigev\_notify} è
-quello che indica le modalità della notifica, esso può assumere i tre valori:
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.6cm}}
-\item[\const{SIGEV\_NONE}] Non viene inviata nessuna notifica.
-\item[\const{SIGEV\_SIGNAL}] La notifica viene effettuata inviando al processo
- chiamante il segnale specificato da \var{sigev\_signo}; se il gestore di
- questo è stato installato con \const{SA\_SIGINFO} gli verrà restituito il
- valore di \var{sigev\_value} (la cui definizione è in
- fig.~\ref{fig:sig_sigval}) come valore del campo \var{si\_value} di
- \struct{siginfo\_t}.
-\item[\const{SIGEV\_THREAD}] La notifica viene effettuata creando un nuovo
- \itindex{thread} \textit{thread} che esegue la funzione specificata da
- \var{sigev\_notify\_function} con argomento \var{sigev\_value}, e con gli
- attributi specificati da \var{sigev\_notify\_attribute}.
-\end{basedescript}
+(illustrata in in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}) che serve a specificare il
+modo in cui si vuole che venga effettuata la notifica del completamento delle
+operazioni richieste; per la trattazione delle modalità di utilizzo della
+stessa si veda quanto già visto in proposito in sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}.
Le due funzioni base dell'interfaccia per l'I/O asincrono sono
\funcd{aio\_read} ed \funcd{aio\_write}. Esse permettono di richiedere una
\begin{figure}[htb]
\centering
- \includegraphics[width=14cm]{img/mmap_layout}
+ \includegraphics[width=12cm]{img/mmap_layout}
\caption{Disposizione della memoria di un processo quando si esegue la
mappatura in memoria di un file.}
\label{fig:file_mmap_layout}
realizzazione di \func{posix\_fallocate} a partire dalla versione 2.10.}
Trattandosi di una funzione di servizio, ed ovviamente disponibile
-esclusivamente su Linux, \funcd{fallocate} non è stata definita come funzione
-di libreria e pertanto può essere invocata da un programma soltanto in maniera
-indiretta con l'ausilio di \func{syscall} (vedi sez.~\ref{sec:intro_syscall});
-il suo prototipo è:
+esclusivamente su Linux, inizialmente \funcd{fallocate} non era stata definita
+come funzione di libreria,\footnote{pertanto poteva essere invocata soltanto
+ in maniera indiretta con l'ausilio di \func{syscall}, vedi
+ sez.~\ref{sec:intro_syscall}, come \code{long fallocate(int fd, int mode,
+ loff\_t offset, loff\_t len)}.} ma a partire dalle \acr{glibc} 2.10 è
+ stato fornito un supporto esplicito; il suo prototipo è:
\begin{functions}
- \headdecl{linux/falloc.h}
- \funcdecl{long fallocate(int fd, int mode, loff\_t offset, loff\_t len)}
+ \headdecl{linux/fcntl.h}
+
+ \funcdecl{int fallocate(int fd, int mode, off\_t offset, off\_t len)}
Prealloca dello spazio disco per un file.
\func{fallocate} come l'implementazione ottimale di \func{posix\_fallocate} a
livello di kernel.
-
-% TODO documentare \func{fallocate}, introdotta con il 2.6.23
% vedi http://lwn.net/Articles/226710/ e http://lwn.net/Articles/240571/
% http://kernelnewbies.org/Linux_2_6_23
-% \func{fallocate} con il 2.6.25 supporta pure XFS
-
% LocalWords: POLLRDHUP half close pwait Gb madvise MADV ahead REMOVE tmpfs
% LocalWords: DONTFORK DOFORK shmfs preadv pwritev syscall linux loff head XFS
% LocalWords: MERGEABLE EOVERFLOW prealloca hole FALLOC KEEP stat fstat
+% LocalWords: conditions sigwait
%%% Local Variables:
projects / gapil.git / blobdiff