X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?p=gapil.git;a=blobdiff_plain;f=fileadv.tex;h=21dc922ac683c4fe499ff8d417a41bd0a91bb84c;hp=043228fc4b147b2304880ae4c1ce21a717b3ac44;hb=9c6ea14a2d89e1cb76b4dd8683542f71c9dcf107;hpb=88fefd4ca97449596a2b8689e89de5e66d9d6758 diff --git a/fileadv.tex b/fileadv.tex index 043228f..21dc922 100644 --- a/fileadv.tex +++ b/fileadv.tex @@ -1,31 +1,142 @@ -\chapter{I/O avanzato} -\label{sec:file_advanced} +\chapter{La gestione avanzata dei file} +\label{cha:file_advanced} +In questo capitolo affronteremo le tematiche relative alla gestione avanzata +dei file, che non sono state trattate in \capref{cha:file_unix_interface}, +dove ci si è limitati ad una panoramica delle funzioni base. In particolare +tratteremo delle funzioni di input/output avanzato e del \textit{file + locking}. -\section{I/O non bloccante} + +\section{Le funzioni di I/O avanzato} +\label{sec:file_advanced_io} + +In questa sezione esamineremo le funzioni che permettono una gestione più +sofisticata dell'I/O su file, a partire da quelle che permettono di gestire +l'accesso contemporaneo a più file, per concludere con la gestione dell'I/O +mappato in memoria. + + +\subsection{La modalità di I/O \textsl{non-bloccante}} \label{sec:file_noblocking} +Abbiamo visto in \secref{sec:sig_gen_beha}, affrontando la suddivisione fra +\textit{fast} e \textit{slow} system call, 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 ed alcuni 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. -\section{File locking} -\label{sec:file_locking} +Uno dei problemi più comuni che ci si trova ad affrontare, che non può essere +risolto con le funzioni di base trattate in \capref{cha:file_unix_interface}, +è quello in cui si devono eseguire operazioni che possono bloccarsi su più +file descriptor: il problema è che mentre si è bloccati su uno di questi file +su di un'altro potrebbero essere presenti dei dati, così che nel migliore dei +casi si avrebbe una lettura inutilmente ritardata, e nel peggiore si potrebbe +addirittura arrivare ad un deadlock. + +Abbiamo già accennato in \secref{sec:file_open} che è possibile prevenire +questo tipo di comportamento aprendo un file in modalità +\textsl{non-bloccante}, specificando il flag \macro{O\_NONBLOCK} alla chiamata +di \func{open}. In questo caso le funzioni di input/output che altrimenti si +sarebbero bloccate ritornano immediatamente, restituendo l'errore +\macro{EAGAIN}. +L'utilizzo di questa modalità di I/O permette allora di risolvere il problema +controllando a turno i vari file descriptor, in un ciclo in cui si ripete +l'accesso fintanto che esso non viene garantito. Ovviamente questa tecnica, +detta \textit{polling}, è estremamente inefficiente: si tiene costantemente +impiegata la CPU solo per eseguire in continuazione delle system call che +nella gran parte dei casi falliranno. +Per questo motivo, quando come vedremo in dettaglio in +\secref{sec:file_multiplexing}, il sistema fornisce delle funzioni apposite +che permettono di aggirare questo problema, permettendo di attendere fino alla +disponibilità di un accesso; per poterle usare però è comunque comunque +necessario utilizzare la modalità di I/O non bloccante all'apertura del file. -\section{I/O multiplexato} +\subsection{Le funzioni \func{poll} e \func{select}} \label{sec:file_multiplexing} -%\section{I/O asincrono} -%\label{sec:file_asynchronous} -%Non supportato in Linux, in BSD e SRv4 c'è, ma usando il segnale \macro{SIGIO} -%per indicare che i dati sono disponibili, può essere usato in maniera semplice -%con un solo file per processo (altrimenti non sarebbe più possibile -%distinguere da quale file proviene l'attività che ha causato l'emissione del -%segnale). +\subsection{L'I/O asincrono} +\label{sec:file_asyncronous_io} + +Una modalità alternativa all'uso dell'I/O non bloccante è quella di fare +ricorso all'I/O asincrono. Abbiamo accennato in \secref{sec:file_open} che è +possibile, attraverso l'uso del flag \macro{O\_ASYNC}, aprire un file in +modalità asincrona, così come è possibile settare questo flag attraverso l'uso +di \func{fcntl}. + +In tal caso il sistema genera un segnale \macro{SIGIO} tutte le volte che sono +presenti dei dati in input su un file aperto in questa modalità. Uno dei +problemi che si presentavano con le prime implementazioni di questa modalità +di I/O è che essa poteva essere usata in maniera semplice aprendo un solo file +per processo, dato che altrimenti si sarebbe dovuto provvedere ad effettuare +una serie di controlli su tutti i file aperti per distinguere a quale fosse +dovuto l'emissione del segnale. +Tutto questo adesso può essere evitato facendo ricorso alle informazioni +restituite al manipolatore del segnale attraverso la struttura +\var{siginfo\_t} (vedi \figref{fig:sig_siginfo_t}), il cui campo \var{si\_fd} +riporta il file descriptor che ha generato il segnale. -\section{File mappati in memoria} + + +\subsection{File mappati in memoria} \label{sec:file_memory_map} +\subsection{I/O multiplo} +\label{sec:file_multiple_io} + + + +\section{Il file locking} +\label{sec:file_locking} + +In \secref{sec:file_sharing} abbiamo preso in esame le mosalità 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. + +Questo causa la possibilità di 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 imprevedebile il loro output sul file. + +In tutti questi casi il \textit{file locking} è la tecnica che permette di +evitare le race condition, attraverso una serie di funzioni che permettono di +bloccare l'accesso al file da parte di altri processi, così da evitare le +sovrapposizioni, e garantire la atomicità delle operazioni di scrittura. + + +\subsection{L'\textit{advisory locking}} +\label{sec:file_record_locking} + +La prima modalità di file locking che è stata implementata nei sistemi +unix-like è quella che viene usualmente chiamata \textit{advisory locking}, in +quanto è il processo, e non il sistema, che si incarica di verificare se +esiste una condizione di blocco per l'accesso ai file. + + + + +\subsection{Il \textit{mandatory locking}} +\label{sec:file_mand_locking} + +Il \textit{mandatory locking} è una opzione introdotta inizialmente in SVr4, + + + + + + +%%% Local Variables: +%%% mode: latex +%%% TeX-master: "gapil" +%%% End: