Revisione ed inizio materiale su notifica dei segnali tramite file
[gapil.git] / fileadv.tex
index c046e1c51a7be8b51c01059659ba57f5cea8fc7b..dd197fb840c81e04cf0daea1b124587a5aa37d19 100644 (file)
@@ -1811,6 +1811,92 @@ che utilizza questa interfaccia in sez.~\ref{sec:TCP_sock_multiplexing}.
 \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}
 
@@ -2659,7 +2745,7 @@ raggruppati in un solo evento.
 \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}
@@ -4821,6 +4907,7 @@ livello di kernel.
 % 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: