X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?p=gapil.git;a=blobdiff_plain;f=fileadv.tex;h=662d8f8afaae9c9f03d0890d4eec82f915cec2f7;hp=58aced40516a754aac668f9960ab69c826ddec85;hb=e7010c3fbd41a2de44c7b513c5de6e2c6d7ab4b4;hpb=5d09b56fe89f540ac47d6690b66ac85facf6d757 diff --git a/fileadv.tex b/fileadv.tex index 58aced4..662d8f8 100644 --- a/fileadv.tex +++ b/fileadv.tex @@ -71,17 +71,18 @@ eseguire in continuazione delle system call che nella gran parte dei casi falliranno. Per superare questo problema è stato introdotto il concetto di \textit{I/O - multiplexing}, una nuova modalità di operazioni che consenta di tenere sotto + multiplexing}, una nuova modalità di operazioni che consente di tenere sotto controllo più file descriptor in contemporanea, permettendo di bloccare un processo quando le operazioni volute non sono possibili, e di riprenderne -l'esecuzione una volta che almeno una di quelle richieste sia disponibile, in +l'esecuzione una volta che almeno una di quelle richieste sia effettuabile, in modo da poterla eseguire con la sicurezza di non restare bloccati. Dato che, come abbiamo già accennato, per i normali file su disco non si ha mai un accesso bloccante, l'uso più comune delle funzioni che esamineremo nei prossimi paragrafi è per i server di rete, in cui esse vengono utilizzate per tenere sotto controllo dei socket; pertanto ritorneremo su di esse con -ulteriori dettagli e qualche esempio in sez.~\ref{sec:TCP_sock_multiplexing}. +ulteriori dettagli e qualche esempio di utilizzo concreto in +sez.~\ref{sec:TCP_sock_multiplexing}. \subsection{Le funzioni \func{select} e \func{pselect}} @@ -96,7 +97,7 @@ Il primo kernel unix-like ad introdurre una interfaccia per l'\textit{I/O \headdecl{sys/time.h} \headdecl{sys/types.h} \headdecl{unistd.h} - \funcdecl{int select(int n, fd\_set *readfds, fd\_set *writefds, fd\_set + \funcdecl{int select(int ndfs, fd\_set *readfds, fd\_set *writefds, fd\_set *exceptfds, struct timeval *timeout)} Attende che uno dei file descriptor degli insiemi specificati diventi @@ -109,8 +110,8 @@ Il primo kernel unix-like ad introdurre una interfaccia per l'\textit{I/O \item[\errcode{EBADF}] Si è specificato un file descriptor sbagliato in uno degli insiemi. \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale. - \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato per \param{n} un valore negativo o - un valore non valido per \param{timeout}. + \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato per \param{ndfs} un valore negativo + o un valore non valido per \param{timeout}. \end{errlist} ed inoltre \errval{ENOMEM}. } @@ -158,7 +159,9 @@ massimo, esso indica le dimensioni massime dei numeri usati nei \textit{file 1003.1-2001, è definito in \file{sys/select.h}, ed è pari a 1024.} Si tenga presente che i \textit{file descriptor set} devono sempre essere inizializzati con \macro{FD\_ZERO}; passare a \func{select} un valore non inizializzato può -dar luogo a comportamenti non prevedibili. +dar luogo a comportamenti non prevedibili; allo stesso modo usare +\macro{FD\_SET} o \macro{FD\_CLR} con un file descriptor il cui valore eccede +\const{FD\_SETSIZE} può dare luogo ad un comportamento indefinito. La funzione richiede di specificare tre insiemi distinti di file descriptor; il primo, \param{readfds}, verrà osservato per rilevare la disponibilità di @@ -170,26 +173,25 @@ effettuare una lettura,\footnote{per essere precisi la funzione ritorner accadere che \func{select} riporti il relativo file descriptor come leggibile, ma una successiva \func{read} si blocchi.} il secondo, \param{writefds}, per verificare la possibilità effettuare una scrittura ed il -terzo, -\param{exceptfds}, per verificare l'esistenza di eccezioni (come i dati +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 \const{FD\_SETSIZE} file contemporaneamente la funzione richiede di -specificare qual è il numero massimo dei file descriptor indicati nei tre +specificare qual è il valore più alto fra i file descriptor indicati nei tre insiemi precedenti. Questo viene fatto per efficienza, per evitare di passare e far controllare al kernel una quantità di memoria superiore a quella -necessaria. Questo limite viene indicato tramite l'argomento \param{n}, che -deve corrispondere al valore massimo aumentato di uno.\footnote{i file - descriptor infatti sono contati a partire da zero, ed il valore indica il - numero di quelli da tenere sotto controllo; dimenticarsi di aumentare di uno - il valore di \param{n} è un errore comune.} Infine l'argomento -\param{timeout}, specifica un tempo massimo di attesa prima che la funzione -ritorni; se impostato a \val{NULL} la funzione attende indefinitamente. Si può -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. +necessaria. Questo limite viene indicato tramite l'argomento \param{ndfs}, che +deve corrispondere al valore massimo aumentato di uno.\footnote{si ricordi che + i file descriptor sono numerati progressivamente a partire da zero, ed il + valore indica il numero più alto fra quelli da tenere sotto controllo; + dimenticarsi di aumentare di uno il valore di \param{ndfs} è un errore + comune.} Infine l'argomento \param{timeout} specifica un tempo massimo di +attesa prima che la funzione ritorni; se impostato a \val{NULL} la funzione +attende indefinitamente. Si può 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. La funzione restituisce il numero di file descriptor pronti,\footnote{questo è il comportamento previsto dallo standard, ma la standardizzazione della @@ -204,6 +206,15 @@ contenuto. \itindend{file~descriptor~set} +Una volta ritornata la funzione si potrà controllare quali sono i file +descriptor pronti ed operare su di essi, si tenga presente però che si tratta +solo di un suggerimento, esistono infatti condizioni\footnote{ad esempio + quando su un socket arrivano dei dati che poi vengono scartati perché + corrotti.} in cui \func{select} può riportare in maniera spuria che un file +descriptor è pronto in lettura, quando una successiva lettura si bloccherebbe. +Per questo quando si usa \textit{I/O multiplexing} è sempre raccomandato l'uso +delle funzioni di lettura e scrittura in modalità non bloccante. + 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 @@ -218,10 +229,10 @@ rimanente.\footnote{questo pu Uno dei problemi che si presentano con l'uso di \func{select} è che il suo comportamento dipende dal valore del file descriptor che si vuole tenere sotto -controllo. Infatti il kernel riceve con \param{n} un valore massimo per tale -valore, e per capire quali sono i file descriptor da tenere sotto controllo -dovrà effettuare una scansione su tutto l'intervallo, che può anche essere -anche molto ampio anche se i file descriptor sono solo poche unità; tutto ciò +controllo. Infatti il kernel riceve con \param{ndfs} un limite massimo per +tale valore, e per capire quali sono i file descriptor da tenere sotto +controllo dovrà effettuare una scansione su tutto l'intervallo, che può anche +essere molto ampio anche se i file descriptor sono solo poche unità; tutto ciò ha ovviamente delle conseguenze ampiamente negative per le prestazioni. Inoltre c'è anche il problema che il numero massimo dei file che si possono @@ -259,8 +270,8 @@ precedenti, ed inoltre aggiunge a \func{select} una nuova funzione \item[\errcode{EBADF}] Si è specificato un file descriptor sbagliato in uno degli insiemi. \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale. - \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato per \param{n} un valore negativo o - un valore non valido per \param{timeout}. + \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato per \param{ndfs} un valore negativo + o un valore non valido per \param{timeout}. \end{errlist} ed inoltre \errval{ENOMEM}.} \end{prototype} @@ -305,7 +316,7 @@ contestualmente all'esecuzione della funzione,\footnote{in Linux per kernel 2.6.16, non era presente la relativa system call, e la funzione era implementata nelle \acr{glibc} attraverso \func{select} (vedi \texttt{man select\_tut}) per cui la possibilità di \itindex{race~condition} - \textit{race condition} permaneva; in tale situzione si può ricorrere ad una + \textit{race condition} permaneva; in tale situazione si può ricorrere ad una soluzione alternativa, 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; si può indicare @@ -357,17 +368,6 @@ indica un'attesa indefinita, mentre un valore nullo comporta il ritorno immediato (e può essere utilizzato per impiegare \func{poll} in modalità \textsl{non-bloccante}). -\begin{figure}[!htb] - \footnotesize \centering - \begin{minipage}[c]{15cm} - \includestruct{listati/pollfd.h} - \end{minipage} - \normalsize - \caption{La struttura \structd{pollfd}, utilizzata per specificare le - modalità di controllo di un file descriptor alla funzione \func{poll}.} - \label{fig:file_pollfd} -\end{figure} - Per ciascun file da controllare deve essere inizializzata una struttura \struct{pollfd} nel vettore indicato dall'argomento \param{ufds}. La struttura, la cui definizione è riportata in fig.~\ref{fig:file_pollfd}, @@ -381,6 +381,17 @@ tutto indipendenti da quelli in uscita (che vengono restituiti in \var{revents}) non è necessario reinizializzare tutte le volte il valore delle strutture \struct{pollfd} a meno di non voler cambiare qualche condizione. +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \includestruct{listati/pollfd.h} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{La struttura \structd{pollfd}, utilizzata per specificare le + modalità di controllo di un file descriptor alla funzione \func{poll}.} + \label{fig:file_pollfd} +\end{figure} + Le costanti che definiscono i valori relativi ai bit usati nelle maschere binarie dei campi \var{events} e \var{revents} sono riportati in tab.~\ref{tab:file_pollfd_flags}, insieme al loro significato. Le si sono @@ -399,13 +410,13 @@ nel campo \var{revents} per notificare delle condizioni di errore. \hline \const{POLLIN} & È possibile la lettura.\\ \const{POLLRDNORM}& Sono disponibili in lettura dati normali.\\ - \const{POLLRDBAND}& Sono disponibili in lettura dati prioritari. \\ + \const{POLLRDBAND}& Sono disponibili in lettura dati prioritari.\\ \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. \\ - \const{POLLWRBAND}& È possibile la scrittura di dati prioritari. \\ + \const{POLLWRNORM}& È possibile la scrittura di dati normali.\\ + \const{POLLWRBAND}& È possibile la scrittura di dati prioritari.\\ \hline \const{POLLERR} & C'è una condizione di errore.\\ \const{POLLHUP} & Si è verificato un hung-up.\\ @@ -444,11 +455,30 @@ valore nullo indica che si indica un errore nella chiamata, il cui codice viene riportato al solito tramite \var{errno}. +L'uso di \func{poll} consente di superare alcuni dei problemi illustrati in +precedenza per \func{select}; anzitutto, dato che in questo caso si usa un +vettore di strutture \struct{pollfd} di dimensione arbitraria, non esiste il +limite introdotto dalle dimensioni massime di un \itindex{file~descriptor~set} +\textit{file descriptor set} e la dimensione dei dati passati al kernel +dipende solo dal numero dei file descriptor che si vogliono controllare, non +dal loro valore.\footnote{anche se usando dei bit un \textit{file descriptor + set} può essere più efficiente di un vettore di strutture \struct{pollfd}, + qualora si debba osservare un solo file descriptor con un valore molto alto + ci si troverà ad utilizzare inutilmente un maggiore quantitativo di + memoria.} + +Inoltre con \func{select} lo stesso \itindex{file~descriptor~set} \textit{file + descriptor set} è usato sia in ingresso che in uscita, e questo significa +che tutte le volte che si vuole ripetere l'operazione occorre reinizializzarlo +da capo. Questa operazione, che può essere molto onerosa se i file descriptor +da tenere sotto osservazione sono molti, non è invece necessaria con +\func{poll}. + Abbiamo visto in sez.~\ref{sec:file_select} come lo standard POSIX preveda una variante di \func{select} che consente di gestire correttamente la ricezione dei segnali nell'attesa su un file descriptor. Con l'introduzione di una implementazione reale di \func{pselect} nel kernel 2.6.16, è stata aggiunta -anche una analoga funzione che svolga lo stesso ruolo per \func{poll}. +anche una analoga funzione che svolga lo stesso ruolo per \func{poll}. In questo caso si tratta di una estensione che è specifica di Linux e non è prevista da nessuno standard; essa può essere utilizzata esclusivamente se si @@ -489,13 +519,380 @@ puntatore ad una struttura \struct{timespec}, gli altri argomenti comuni con risultati illustrati in precedenza. -% TODO accennare a ppoll vedi articolo LWN http://lwn.net/Articles/176750/ +\subsection{L'interfaccia di \textit{epoll}} +\label{sec:file_epoll} + +\itindbeg{epoll} + +Nonostante \func{poll} presenti alcuni vantaggi rispetto a \func{select}, +anche questa funzione non è molto efficiente quando deve essere utilizzata con +un gran numero di file descriptor,\footnote{in casi del genere \func{select} + viene scartata a priori, perché può avvenire che il numero di file + descriptor ecceda le dimensioni massime di un \itindex{file~descriptor~set} + \textit{file descriptor set}.} in particolare nel caso in cui solo pochi di +questi diventano attivi. Il problema in questo caso è che il tempo impiegato +da \func{poll} a trasferire i dati da e verso il kernel è proporzionale al +numero di file descriptor osservati, non a quelli che presentano attività. + +Quando ci sono decine di migliaia di file descriptor osservati e migliaia di +eventi al secondo,\footnote{il caso classico è quello di un server web di un + sito con molti accessi.} l'uso di \func{poll} comporta la necessità di +trasferire avanti ed indietro da user space a kernel space la lunga lista +delle strutture \struct{pollfd} migliaia di volte al secondo. A questo poi si +aggiunge il fatto che la maggior parte del tempo di esecuzione sarà impegnato +ad eseguire una scansione su tutti i file descriptor tenuti sotto controllo +per determinare quali di essi (in genere una piccola percentuale) sono +diventati attivi. In una situazione come questa l'uso delle funzioni classiche +dell'interfaccia dell'\textit{I/O multiplexing} viene a costituire un collo di +bottiglia che degrada irrimediabilmente le prestazioni. + +Per risolvere questo tipo di situazioni sono state ideate delle interfacce +specialistiche\footnote{come \texttt{/dev/poll} in Solaris, o \texttt{kqueue} + in BSD.} il cui scopo fondamentale è quello di restituire solamente le +informazioni relative ai file descriptor osservati che presentano una +attività, evitando così le problematiche appena illustrate. In genere queste +prevedono che si registrino una sola volta i file descriptor da tenere sotto +osservazione, e forniscono un meccanismo che notifica quali di questi +presentano attività. + +Le modalità con cui avviene la notifica sono due, la prima è quella classica +(quella usata da \func{poll} e \func{select}) che viene chiamata \textit{level + triggered}.\footnote{la nomenclatura è stata introdotta da Jonathan Lemon in + un articolo su \texttt{kqueue} al BSDCON 2000, e deriva da quella usata + nell'elettronica digitale.} In questa modalità vengono notificati i file +descriptor che sono \textsl{pronti} per l'operazione richiesta, e questo +avviene indipendentemente dalle operazioni che possono essere state fatte su +di essi a partire dalla precedente notifica. Per chiarire meglio il concetto +ricorriamo ad un esempio: se su un file descriptor sono diventati disponibili +in lettura 2000 byte ma dopo la notifica ne sono letti solo 1000 (ed è quindi +possibile eseguire una ulteriore lettura dei restanti 1000), in modalità +\textit{level triggered} questo sarà nuovamente notificato come +\textsl{pronto}. + +La seconda modalità, è detta \textit{edge triggered}, e prevede che invece +vengano notificati solo i file descriptor che hanno subito una transizione da +\textsl{non pronti} a \textsl{pronti}. Questo significa che in modalità +\textit{edge triggered} nel caso del precedente esempio il file descriptor +diventato pronto da cui si sono letti solo 1000 byte non verrà nuovamente +notificato come pronto, nonostante siano ancora disponibili in lettura 1000 +byte. Solo una volta che si saranno esauriti tutti i byte disponibili, e che +il file descriptor sia tornato non essere pronto, si potrà ricevere una +ulteriore notifica qualora ritornasse pronto. + +Nel caso di Linux al momento la sola interfaccia che fornisce questo tipo di +servizio è \textit{epoll},\footnote{l'interfaccia è stata creata da Davide + Libenzi, ed è stata introdotta per la prima volta nel kernel 2.5.44, ma la + sua forma definitiva è stata raggiunta nel kernel 2.5.66.} anche se sono in +discussione altre interfacce con le quali si potranno effettuare lo stesso +tipo di operazioni;\footnote{al momento della stesura di queste note (Giugno + 2007) un'altra interfaccia proposta è quella di \textit{kevent}, che + fornisce un sistema di notifica di eventi generico in grado di fornire le + stesse funzionalità di \textit{epoll}, esiste però una forte discussione + intorno a tutto ciò e niente di definito.} \textit{epoll} è in grado di +operare sia in modalità \textit{level triggered} che \textit{edge triggered}. + +La prima versione \textit{epoll} prevedeva l'apertura di uno speciale file di +dispositivo, \texttt{/dev/epoll}, per ottenere un file descriptor da +utilizzare con le funzioni dell'interfaccia,\footnote{il backporting + dell'interfaccia per il kernel 2.4, non ufficiale, utilizza sempre questo + file.} ma poi si è passati all'uso una apposita \textit{system call}. Il +primo passo per usare l'interfaccia di \textit{epoll} è pertanto quello di +chiamare la funzione \funcd{epoll\_create}, il cui prototipo è: +\begin{prototype}{sys/epoll.h} + {int epoll\_create(int size)} + + Apre un file descriptor per \textit{epoll}. + + \bodydesc{La funzione restituisce un file descriptor in caso di successo, o + $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: + \begin{errlist} + \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore di \param{size} non + positivo. + \item[\errcode{ENFILE}] si è raggiunto il massimo di file descriptor aperti + nel sistema. + \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è sufficiente memoria nel kernel per creare + l'istanza. + \end{errlist} +} +\end{prototype} + +La funzione restituisce un file descriptor speciale,\footnote{esso non è + associato a nessun file su disco, inoltre a differenza dei normali file + descriptor non può essere inviato ad un altro processo attraverso un socket + locale (vedi sez.~\ref{sec:sock_fd_passing}).} detto anche \textit{epoll + descriptor}, che viene associato alla infrastruttura utilizzata dal kernel +per gestire la notifica degli eventi; l'argomento \param{size} serve a dare +l'indicazione del numero di file descriptor che si vorranno tenere sotto +controllo, ma costituisce solo un suggerimento per semplificare l'allocazione +di risorse sufficienti, non un valore massimo. + +Una volta ottenuto un file descriptor per \textit{epoll} il passo successivo è +indicare quali file descriptor mettere sotto osservazione e quali operazioni +controllare, per questo si deve usare la seconda funzione dell'interfaccia, +\funcd{epoll\_ctl}, il cui prototipo è: +\begin{prototype}{sys/epoll.h} + {int epoll\_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll\_event *event)} + + Esegue le operazioni di controllo di \textit{epoll}. + + \bodydesc{La funzione restituisce $0$ in caso di successo o $-1$ in caso di + errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: + \begin{errlist} + \item[\errcode{EBADF}] il file descriptor \param{epfd} o \param{fd} non sono + validi. + \item[\errcode{EEXIST}] l'operazione richiesta è \const{EPOLL\_CTL\_ADD} ma + \param{fd} è già stato inserito in \param{epfd}. + \item[\errcode{EINVAL}] il file descriptor \param{epfd} non è stato ottenuto + con \func{epoll\_create}, o \param{fd} è lo stesso \param{epfd} o + l'operazione richiesta con \param{op} non è supportata. + \item[\errcode{ENOENT}] l'operazione richiesta è \const{EPOLL\_CTL\_MOD} o + \const{EPOLL\_CTL\_DEL} ma \param{fd} non è inserito in \param{epfd}. + \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è sufficiente memoria nel kernel gestire + l'operazione richiesta. + \item[\errcode{EPERM}] il file \param{fd} non supporta \textit{epoll}. + \end{errlist} +} +\end{prototype} + +Il comportamento della funzione viene controllato dal valore dall'argomento +\param{op} che consente di specificare quale operazione deve essere eseguita. +Le costanti che definiscono i valori utilizzabili per \param{op} +sono riportate in tab.~\ref{tab:epoll_ctl_operation}, assieme al significato +delle operazioni cui fanno riferimento. + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|} + \hline + \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\ + \hline + \hline + \const{EPOLL\_CTL\_ADD}& Aggiunge un nuovo file descriptor da osservare + \param{fd} alla lista dei file descriptor + controllati tramite \param{epfd}, in + \param{event} devono essere specificate le + modalità di osservazione.\\ + \const{EPOLL\_CTL\_MOD}& Modifica le modalità di osservazione del file + descriptor \param{fd} secondo il contenuto di + \param{event}.\\ + \const{EPOLL\_CTL\_DEL}& Rimuove il file descriptor \param{fd} dalla lista + dei file controllati tramite \param{epfd}.\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Valori dell'argomento \param{op} che consentono di scegliere quale + operazione di controllo effettuare con la funzione \func{epoll\_ctl}.} + \label{tab:epoll_ctl_operation} +\end{table} + +La funzione prende sempre come primo argomento un file descriptor di +\textit{epoll}, \param{epfd}, che deve essere stato ottenuto in precedenza con +una chiamata a \func{epoll\_create}. L'argomento \param{fd} indica invece il +file descriptor che si vuole tenere sotto controllo, quest'ultimo può essere +un qualunque file descriptor utilizzabile con \func{poll}, ed anche un altro +file descriptor di \textit{epoll}, ma non lo stesso \param{epfd}. + +L'ultimo argomento, \param{event}, deve essere un puntatore ad una struttura +di tipo \struct{epoll\_event}, ed ha significato solo con le operazioni +\const{EPOLL\_CTL\_MOD} e \const{EPOLL\_CTL\_ADD}, per le quali serve ad +indicare quale tipo di evento relativo ad \param{fd} si vuole che sia tenuto +sotto controllo. L'argomento viene ignorato con l'operazione +\const{EPOLL\_CTL\_DEL}.\footnote{fino al kernel 2.6.9 era comunque richiesto + che questo fosse un puntatore valido, anche se poi veniva ignorato, a + partire dal 2.6.9 si può specificare anche anche un valore \texttt{NULL}.} + + + +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \includestruct{listati/epoll_event.h} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{La struttura \structd{epoll\_event}, che consente di specificare + gli eventi associati ad un file descriptor controllato con + \textit{epoll}.} + \label{fig:epoll_event} +\end{figure} + +La struttura \struct{epoll\_event} è l'analoga di \struct{pollfd} e come +quest'ultima serve sia in ingresso (quando usata con \func{epoll\_ctl}) ad +impostare quali eventi osservare, che in uscita (nei risultati ottenuti con +\func{epoll\_wait}) per ricevere le notifiche degli eventi avvenuti. La sua +definizione è riportata in fig.~\ref{fig:epoll_event}. + +Il primo campo, \var{events}, è una maschera binaria in cui ciascun bit +corrisponde o ad un tipo di evento, o una modalità di notifica; detto campo +deve essere specificato come OR aritmetico delle costanti riportate in +tab.~\ref{tab:epoll_events}. Il secondo campo, \var{data}, serve ad indicare a +quale file descriptor si intende fare riferimento, ed in astratto può +contenere un valore qualsiasi che permetta di identificarlo, di norma comunque +si usa come valore lo stesso \param{fd}. + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|} + \hline + \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\ + \hline + \hline + \const{EPOLLIN} & Il file è pronto per le operazioni di lettura + (analogo di \const{POLLIN}).\\ + \const{EPOLLOUT} & Il file è pronto per le operazioni di scrittura + (analogo di \const{POLLOUT}).\\ + \const{EPOLLRDHUP} & l'altro capo di un socket di tipo + \const{SOCK\_STREAM} (vedi sez.~\ref{sec:sock_type}) + ha chiuso la connessione o il capo in scrittura + della stessa (vedi sez.~\ref{sec:TCP_shutdown}).\\ + \const{EPOLLPRI} & Ci sono \itindex{out-of-band} dati urgenti + disponibili in lettura (analogo di + \const{POLLPRI}); questa condizione viene comunque + riportata in uscita, e non è necessaria impostarla + in ingresso.\\ + \const{EPOLLERR} & Si è verificata una condizione di errore + (analogo di \const{POLLERR}); questa condizione + viene comunque riportata in uscita, e non è + necessaria impostarla in ingresso.\\ + \const{EPOLLHUP} & Si è verificata una condizione di hung-up.\\ + \const{EPOLLET} & Imposta la notifica in modalità \textit{edge + triggered} per il file descriptor associato.\\ + \const{EPOLLONESHOT}& Imposta la modalità \textit{one-shot} per il file + descriptor associato.\footnotemark\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Costanti che identificano i bit del campo \param{events} di + \struct{epoll\_event}.} + \label{tab:epoll_events} +\end{table} + +\footnotetext{questa modalità è disponibile solo a partire dal kernel 2.6.2.} + +Le modalità di utilizzo di \textit{epoll} prevedano che si definisca qual'è +l'insieme dei file descriptor da tenere sotto controllo tramite un certo +\textit{epoll descriptor} \param{epfd} attraverso una serie di chiamate a +\const{EPOLL\_CTL\_ADD}.\footnote{un difetto dell'interfaccia è che queste + chiamate devono essere ripetute per ciascun file descriptor, incorrendo in + una perdita di prestazioni qualora il numero di file descriptor sia molto + grande; per questo è stato proposto di introdurre come estensione una + funzione \func{epoll\_ctlv} che consenta di effettuare con una sola chiamata + le impostazioni per un blocco di file descriptor.} L'uso di +\const{EPOLL\_CTL\_MOD} consente in seguito di modificare le modalità di +osservazione di un file descriptor che sia già stato aggiunto alla lista di +osservazione. + +Le impostazioni di default prevedono che la notifica degli eventi richiesti +sia effettuata in modalità \textit{level triggered}, a meno che sul file +descriptor non si sia impostata la modalità \textit{edge triggered}, +registrandolo con \const{EPOLLET} attivo nel campo \var{events}. Si tenga +presente che è possibile tenere sotto osservazione uno stesso file descriptor +su due \textit{epoll descriptor} diversi, ed entrambi riceveranno le +notifiche, anche se questa pratica è sconsigliata. + +Qualora non si abbia più interesse nell'osservazione di un file descriptor lo +si può rimuovere dalla lista associata a \param{epfd} con +\const{EPOLL\_CTL\_DEL}; si tenga conto inoltre che i file descriptor sotto +osservazione che vengono chiusi sono eliminati dalla lista automaticamente e +non è necessario usare \const{EPOLL\_CTL\_DEL}. + +Infine una particolare modalità di notifica è quella impostata con +\const{EPOLLONESHOT}: a causa dell'implementazione di \textit{epoll} infatti +quando si è in modalità \textit{edge triggered} l'arrivo in rapida successione +di dati in blocchi separati\footnote{questo è tipico con i socket di rete, in + quanto i dati arrivano a pacchetti.} può causare una generazione di eventi +(ad esempio segnalazioni di dati in lettura disponibili) anche se la +condizione è già stata rilevata.\footnote{si avrebbe cioè una rottura della + logica \textit{edge triggered}.} + +Anche se la situazione è facile da gestire, la si può evitare utilizzando +\const{EPOLLONESHOT} per impostare la modalità \textit{one-shot}, in cui la +notifica di un evento viene effettuata una sola volta, dopo di che il file +descriptor osservato, pur restando nella lista di osservazione, viene +automaticamente disattivato,\footnote{la cosa avviene contestualmente al + ritorno di \func{epoll\_wait} a causa dell'evento in questione.} e per +essere riutilizzato dovrà essere riabilitato esplicitamente con una successiva +chiamata con \const{EPOLL\_CTL\_MOD}. + +Una volta impostato l'insieme di file descriptor che si vogliono osservare con +i relativi eventi, la funzione che consente di attendere l'occorrenza di uno +di tali eventi è \funcd{epoll\_wait}, il cui prototipo è: +\begin{prototype}{sys/epoll.h} + {int epoll\_wait(int epfd, struct epoll\_event * events, int maxevents, int + timeout)} + + Attende che uno dei file descriptor osservati sia pronto. + + \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: + \begin{errlist} + \item[\errcode{EBADF}] il file descriptor \param{epfd} non è valido. + \item[\errcode{EFAULT}] il puntatore \param{events} non è valido. + \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale prima + della scadenza di \param{timeout}. + \item[\errcode{EINVAL}] il file descriptor \param{epfd} non è stato ottenuto + con \func{epoll\_create}, o \param{maxevents} non è maggiore di zero. + \end{errlist} +} +\end{prototype} + +La funzione si blocca in attesa di un evento per i file descriptor registrati +nella lista di osservazione di \param{epfd} fino ad un tempo massimo +specificato in millisecondi tramite l'argomento \param{timeout}. Gli eventi +registrati vengono riportati in un vettore di strutture \struct{epoll\_event} +(che deve essere stato allocato in precedenza) all'indirizzo indicato +dall'argomento \param{events}, fino ad un numero massimo di eventi impostato +con l'argomento \param{maxevents}. + +La funzione ritorna il numero di eventi rilevati, o un valore nullo qualora +sia scaduto il tempo massimo impostato con \param{timeout}. Per quest'ultimo, +oltre ad un numero di millisecondi, si può utilizzare il valore nullo, che +indica di non attendere e ritornare immediatamente,\footnote{anche in questo + caso il valore di ritorno sarà nullo.} o il valore $-1$, che indica +un'attesa indefinita. L'argomento \param{maxevents} dovrà invece essere sempre +un intero positivo. + +Come accennato la funzione restituisce i suoi risultati nel vettore di +strutture \struct{epoll\_event} puntato da \param{events}; in tal caso nel +campo \param{events} di ciascuna di esse saranno attivi i flag relativi agli +eventi accaduti, mentre nel campo \var{data} sarà restituito il valore che era +stato impostato per il file descriptor per cui si è verificato l'evento quando +questo era stato registrato con le operazioni \const{EPOLL\_CTL\_MOD} o +\const{EPOLL\_CTL\_ADD}, in questo modo il campo \var{data} consente di +identificare il file descriptor.\footnote{ed è per questo che, come accennato, + è consuetudine usare per \var{data} il valore del file descriptor stesso.} + +Si ricordi che le occasioni per cui \func{epoll\_wait} ritorna dipendono da +come si è impostata la modalità di osservazione (se \textit{level triggered} o +\textit{edge triggered}) del singolo file descriptor. L'interfaccia assicura +che se arrivano più eventi fra due chiamate successive ad \func{epoll\_wait} +questi vengano combinati. Inoltre qualora su un file descriptor fossero +presenti eventi non ancora notificati, e si effettuasse una modifica +dell'osservazione con \const{EPOLL\_CTL\_MOD} questi verrebbero riletti alla +luce delle modifiche. + +Si tenga presente infine che con l'uso della modalità \textit{edge triggered} +il ritorno di \func{epoll\_wait} indica un file descriptor è pronto e resterà +tale fintanto che non si sono completamente esaurite le operazioni su di esso. +Questa condizione viene generalmente rilevata dall'occorrere di un errore di +\errcode{EAGAIN} al ritorno di una \func{read} o una \func{write},\footnote{è + opportuno ricordare ancora una volta che l'uso dell'I/O multiplexing + richiede di operare sui file in modalità non bloccante.} ma questa non è la +sola modalità possibile, ad esempio la condizione può essere riconosciuta +anche con il fatto che sono stati restituiti meno dati di quelli richiesti. + +Come le precedenti \func{select} e \func{poll}, le funzioni dell'interfaccia +di \textit{epoll} vengono utilizzate prevalentemente con i server di rete, +quando si devono tenere sotto osservazione un gran numero di socket; per +questo motivo rimandiamo di nuovo la trattazione di un esempio concreto a +quando avremo esaminato in dettaglio le caratteristiche dei socket, in +particolare si potrà trovare un programma che utilizza questa interfaccia in +sez.~\ref{sec:TCP_sock_multiplexing}. + + +\itindend{epoll} -%\subsection{L'interfaccia di \textit{epoll}} -%\label{sec:file_epoll} -% placeholder ... -% TODO epoll \section{L'accesso \textsl{asincrono} ai file} \label{sec:file_asyncronous_access} @@ -508,46 +905,52 @@ contesto le modalit \textsl{asincrona}, quelle cioè in cui un processo non deve bloccarsi in attesa della disponibilità dell'accesso al file, ma può proseguire nell'esecuzione utilizzando invece un meccanismo di notifica asincrono (di -norma un segnale), per essere avvisato della possibilità di eseguire le +norma un segnale, ma esistono anche altre interfacce, come \itindex{inotify} +\textit{inotify}), per essere avvisato della possibilità di eseguire le operazioni di I/O volute. -\subsection{Operazioni asincrone sui file} +\subsection{Il \textit{Signal driven I/O}} \label{sec:file_asyncronous_operation} -Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:file_open} che è possibile, attraverso l'uso -del flag \const{O\_ASYNC},\footnote{l'uso del flag di \const{O\_ASYNC} e dei - comandi \const{F\_SETOWN} e \const{F\_GETOWN} per \func{fcntl} è specifico - di Linux e BSD.} aprire un file in modalità asincrona, così come è possibile -attivare in un secondo tempo questa modalità impostando questo flag attraverso -l'uso di \func{fcntl} con il comando \const{F\_SETFL} (vedi -sez.~\ref{sec:file_fcntl}). - -In realtà in questo caso non si tratta di eseguire delle operazioni di lettura -o scrittura del file in modo asincrono (tratteremo questo, che più -propriamente è detto \textsl{I/O asincrono} in -sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}), quanto di un meccanismo asincrono di -notifica delle variazione dello stato del file descriptor aperto in questo -modo. - -Quello che succede in questo caso è che il sistema genera un segnale -(normalmente \const{SIGIO}, ma è possibile usarne altri con il comando -\const{F\_SETSIG} di \func{fcntl}) tutte le volte che diventa possibile -leggere o scrivere dal file descriptor che si è posto in questa modalità. Si -può inoltre selezionare, con il comando \const{F\_SETOWN} di \func{fcntl}, +Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:file_open} che è possibile, attraverso +l'uso del flag \const{O\_ASYNC},\footnote{l'uso del flag di \const{O\_ASYNC} e + dei comandi \const{F\_SETOWN} e \const{F\_GETOWN} per \func{fcntl} è + specifico di Linux e BSD.} aprire un file in modalità asincrona, così come è +possibile attivare in un secondo tempo questa modalità impostando questo flag +attraverso l'uso di \func{fcntl} con il comando \const{F\_SETFL} (vedi +sez.~\ref{sec:file_fcntl}). + +In realtà parlare di apertura in modalità asincrona non significa che le +operazioni di lettura o scrittura del file vengono eseguite in modo asincrono +(tratteremo questo, che è ciò che più propriamente viene chiamato \textsl{I/O + asincrono}, in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}), quanto dell'attivazione +un meccanismo di notifica asincrona delle variazione dello stato del file +descriptor aperto in questo modo. Quello che succede in questo caso è che il +sistema genera un segnale (normalmente \const{SIGIO}, ma è possibile usarne +altri con il comando \const{F\_SETSIG} di \func{fcntl}) tutte le volte che +diventa possibile leggere o scrivere dal file descriptor che si è posto in +questa modalità.\footnote{questa modalità non è utilizzabile con i file + ordinari ma solo con socket, file di terminale o pseudo terminale, e, a + partire dal kernel 2.6, anche per fifo e pipe.} + +Si può inoltre selezionare, con il comando \const{F\_SETOWN} di \func{fcntl}, quale processo (o gruppo di processi) riceverà il segnale. Se pertanto si effettuano le operazioni di I/O in risposta alla ricezione del segnale non ci sarà più la necessità di restare bloccati in attesa della disponibilità di -accesso ai file; per questo motivo Stevens chiama questa modalità -\textit{signal driven I/O}. - -In questo modo si può evitare l'uso delle funzioni \func{poll} o \func{select} -che, quando vengono usate con un numero molto grande di file descriptor, non -hanno buone prestazioni. % TODO aggiungere cenno a epoll quando l'avrò scritta - In tal caso infatti la maggior parte del loro tempo -di esecuzione è impegnato ad eseguire una scansione su tutti i file descriptor -tenuti sotto controllo per determinare quali di essi (in genere una piccola -percentuale) sono diventati attivi. +accesso ai file. + +Per questo motivo Stevens, ed anche le pagine di manuale di +Linux, chiamano questa modalità ``\textit{Signal driven I/O}''. Questa è +ancora un'altra modalità di gestione dell'I/O, alternativa all'uso di +\itindex{epoll} \textit{epoll},\footnote{anche se le prestazioni ottenute con + questa tecnica sono inferiori, il vantaggio è che questa modalità è + utilizzabile anche con kernel che non supportano \textit{epoll}, come quelli + della serie 2.4, ottenendo comunque prestazioni superiori a quelle che si + hanno con \func{poll} e \func{select}.} che consente di evitare l'uso delle +funzioni \func{poll} o \func{select} che, come illustrato in +sez.~\ref{sec:file_epoll}, quando vengono usate con un numero molto grande di +file descriptor, non hanno buone prestazioni. Tuttavia con l'implementazione classica dei segnali questa modalità di I/O presenta notevoli problemi, dato che non è possibile determinare, quando i @@ -585,11 +988,16 @@ un file su cui l'accesso funzioni come \func{poll} e \func{select}, almeno fintanto che non si satura la coda. -Se infatti si eccedono le dimensioni di quest'ultima, il kernel, non potendo -più assicurare il comportamento corretto per un segnale real-time, invierà al -suo posto un solo \const{SIGIO}, su cui si saranno accumulati tutti i segnali -in eccesso, e si dovrà allora determinare con un ciclo quali sono i file -diventati attivi. +Se infatti si eccedono le dimensioni di quest'ultima, il kernel, non potendo +più assicurare il comportamento corretto per un segnale real-time, invierà al +suo posto un solo \const{SIGIO}, su cui si saranno accumulati tutti i segnali +in eccesso, e si dovrà allora determinare con un ciclo quali sono i file +diventati attivi. L'unico modo per essere sicuri che questo non avvenga è di +impostare la lunghezza della coda dei segnali real-time ad una dimensione +identica al valore massimo del numero di file descriptor +utilizzabili.\footnote{vale a dire impostare il contenuto di + \procfile{/proc/sys/kernel/rtsig-max} allo stesso valore del contenuto di + \procfile{/proc/sys/fs/file-max}.} % TODO fare esempio che usa O_ASYNC @@ -603,27 +1011,29 @@ risposta\footnote{o meglio la non risposta, tanto che questa nelle Unix FAQ \cite{UnixFAQ} viene anche chiamata una \textit{Frequently Unanswered Question}.} è che nell'architettura classica di Unix questo non è possibile. Al contrario di altri sistemi operativi infatti un kernel unix-like -non prevede alcun meccanismo per cui un processo possa essere +classico non prevedeva alcun meccanismo per cui un processo possa essere \textsl{notificato} di eventuali modifiche avvenute su un file. Questo è il motivo per cui i demoni devono essere \textsl{avvisati} in qualche modo\footnote{in genere questo vien fatto inviandogli un segnale di - \const{SIGHUP} che, per convenzione adottata dalla gran parte di detti + \const{SIGHUP} che, per una convenzione adottata dalla gran parte di detti programmi, causa la rilettura della configurazione.} se il loro file di configurazione è stato modificato, perché possano rileggerlo e riconoscere le modifiche. Questa scelta è stata fatta perché provvedere un simile meccanismo a livello -generale comporterebbe un notevole aumento di complessità dell'architettura -della gestione dei file, per fornire una funzionalità necessaria soltanto in -casi particolari. Dato che all'origine di Unix i soli programmi che potevano -avere una tale esigenza erano i demoni, attenendosi a uno dei criteri base -della progettazione, che era di far fare al kernel solo le operazioni -strettamente necessarie e lasciare tutto il resto a processi in user space, -non era stata prevista nessuna funzionalità di notifica. +generico per qualunque file comporterebbe un notevole aumento di complessità +dell'architettura della gestione dei file, il tutto per fornire una +funzionalità che serve soltanto in alcuni casi particolari. Dato che +all'origine di Unix i soli programmi che potevano avere una tale esigenza +erano i demoni, attenendosi a uno dei criteri base della progettazione, che +era di far fare al kernel solo le operazioni strettamente necessarie e +lasciare tutto il resto a processi in user space, non era stata prevista +nessuna funzionalità di notifica. Visto però il crescente interesse nei confronti di una funzionalità di questo -tipo (molto richiesta specialmente nello sviluppo dei programmi ad interfaccia -grafica) sono state successivamente introdotte delle estensioni che +tipo, che è molto richiesta specialmente nello sviluppo dei programmi ad +interfaccia grafica, quando si deve presentare all'utente lo stato del +filesystem, sono state successivamente introdotte delle estensioni che permettessero la creazione di meccanismi di notifica più efficienti dell'unica soluzione disponibile con l'interfaccia tradizionale, che è quella del \itindex{polling} \textit{polling}. @@ -735,7 +1145,7 @@ operazione di lettura, declassando il \textit{lease} a lettura con Se il \textit{lease holder} non provvede a rilasciare il \textit{lease} entro il numero di secondi specificato dal parametro di sistema mantenuto in -\file{/proc/sys/fs/lease-break-time} sarà il kernel stesso a rimuoverlo (o +\procfile{/proc/sys/fs/lease-break-time} sarà il kernel stesso a rimuoverlo (o declassarlo) automaticamente.\footnote{questa è una misura di sicurezza per evitare che un processo blocchi indefinitamente l'accesso ad un file acquisendo un \textit{lease}.} Una volta che un \textit{lease} è stato @@ -752,13 +1162,19 @@ risolvere il problema di rilevare automaticamente quando un file o una directory vengono modificati, che è quanto necessario ad esempio ai programma di gestione dei file dei vari desktop grafici. -Per risolvere questo problema è stata allora creata un'altra interfaccia, -chiamata \textit{dnotify}, che consente di richiedere una notifica quando una -directory, o di uno qualunque dei file in essa contenuti, viene modificato. -Come per i \textit{file lease} la notifica avviene di default attraverso il -segnale \const{SIGIO}, ma se ne può utilizzare un altro. Inoltre si potrà -ottenere nel gestore del segnale il file descriptor che è stato modificato -tramite il contenuto della struttura \struct{siginfo\_t}. +Per risolvere questo problema a partire dal kernel 2.4 è stata allora creata +un'altra interfaccia,\footnote{si ricordi che anche questa è una interfaccia + specifica di Linux che deve essere evitata se si vogliono scrivere programmi + portabili, e che le funzionalità illustrate sono disponibili soltanto se è + stata definita la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}.} chiamata \textit{dnotify}, +che consente di richiedere una notifica quando una directory, o uno qualunque +dei file in essa contenuti, viene modificato. Come per i \textit{file lease} +la notifica avviene di default attraverso il segnale \const{SIGIO}, ma se ne +può utilizzare un altro.\footnote{e di nuovo, per le ragioni già esposte in + precedenza, è opportuno che si utilizzino dei segnali real-time.} Inoltre, +come in precedenza, si potrà ottenere nel gestore del segnale il file +descriptor che è stato modificato tramite il contenuto della struttura +\struct{siginfo\_t}. \index{file!lease|)} @@ -788,7 +1204,7 @@ tramite il contenuto della struttura \struct{siginfo\_t}. \const{DN\_ATTRIB} & È stato modificato un attributo di un file con l'esecuzione di una fra \func{chown}, \func{chmod}, \func{utime}.\\ - \const{DN\_MULTISHOT}& richiede una notifica permanente di tutti gli + \const{DN\_MULTISHOT}& Richiede una notifica permanente di tutti gli eventi.\\ \hline \end{tabular} @@ -797,7 +1213,6 @@ tramite il contenuto della struttura \struct{siginfo\_t}. \label{tab:file_notify} \end{table} - Ci si può registrare per le notifiche dei cambiamenti al contenuto di una certa directory eseguendo la funzione \func{fcntl} su un file descriptor associato alla stessa con il comando \const{F\_NOTIFY}. In questo caso @@ -819,20 +1234,36 @@ specificare un valore nullo. \index{file!inotify|(} -Il maggiore problema di \textit{dnotify} è quello della scalabilità, e della -complessità di gestione dovuta all'uso dei segnali. Per questo motivo a -partire dal kernel 2.6.13 è stata introdotta una nuova interfaccia per -l'osservazione delle modifiche a file o directory, chiamata -\textit{inotify}.\footnote{le corrispondenti funzioni di interfaccia sono - state introdotte nelle glibc 2.4.} +Il maggiore problema di \textit{dnotify} è quello della scalabilità: si deve +usare un file descriptor per ciascuna directory che si vuole tenere sotto +controllo, il che porta facilmente ad avere un eccesso di file aperti. Inoltre +quando la directory che si controlla è all'interno di un dispositivo +rimovibile, mantenere il relativo file descriptor aperto comporta +l'impossibilità di smontare il dispositivo e di rimuoverlo, il che in genere +complica notevolmente la gestione dell'uso di questi dispositivi. + +Un altro problema è che l'interfaccia di \textit{dnotify} consente solo di +tenere sotto controllo il contenuto di una directory; la modifica di un file +viene segnalata, ma poi è necessario verificare di quale file si tratta +(operazione che può essere molto onerosa quando una directory contiene un gran +numero di file). Infine l'uso dei segnali come interfaccia di notifica +comporta tutti i problemi di gestione visti in sez.~\ref{sec:sig_management} e +sez.~\ref{sec:sig_control}. Per tutta questa serie di motivi in generale +quella di \textit{dnotify} viene considerata una interfaccia di usabilità +problematica. \index{file!dnotify|)} -L'interfaccia di \textit{inotify} è una caratteristica specifica di Linux -(pertanto non deve essere usata se si devono scrivere programmi portabili), ed -è basata sull'uso di una coda di notifica degli eventi associata ad un file -descriptor. La coda viene creata attraverso la funzione \funcd{inotify\_init}, -il cui prototipo è: +Per risolvere i problemi appena illustrati è stata introdotta una nuova +interfaccia per l'osservazione delle modifiche a file o directory, chiamata +\textit{inotify}.\footnote{l'interfaccia è disponibile a partire dal kernel + 2.6.13, le relative funzioni sono state introdotte nelle glibc 2.4.} Anche +questa è una interfaccia specifica di Linux (pertanto non deve essere usata se +si devono scrivere programmi portabili), ed è basata sull'uso di una coda di +notifica degli eventi associata ad un singolo file descriptor, il che permette +di risolvere il principale problema di \itindex{dnotify} \textit{dnotify}. La +coda viene creata attraverso la funzione \funcd{inotify\_init}, il cui +prototipo è: \begin{prototype}{sys/inotify.h} {int inotify\_init(void)} @@ -851,36 +1282,44 @@ il cui prototipo } \end{prototype} -La funzione non prende alcun argomento, e restituisce un file descriptor -associato alla coda, attraverso il quale verranno effettuate le operazioni di -notifica. Si tratta di un file descriptor speciale, che non è associato a -nessun file, ma che viene utilizzato per notificare gli eventi che si sono -posti in osservazione all'applicazione che usa l'interfaccia di -\textit{inotify}. - -Trattandosi di un file descriptor a tutti gli effetti, esso potrà essere -utilizzato con le funzioni \func{select} e \func{poll}. Dato che gli eventi -vengono notificati come dati disponibili in lettura sul file descriptor -stesso, dette funzioni ritorneranno tutte le volte che si avrà un evento di -notifica. Si potrà cioè gestirlo secondo le modalità illustrate in -sez.~\ref{sec:file_multiplexing}. Inoltre, come per i file descriptor -associati ai socket (vedi sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) si potrà ottenere il -numero di byte disponibili in lettura eseguendo su di esso l'operazione -\const{FIONREAD} con \func{ioctl}. - -L'interfaccia di \textit{inotify} consente di mettere sotto osservazione sia -singoli file, che intere directory; in quest'ultimo caso l'interfaccia -restituirà informazioni sia riguardo alla directory che ai file che essa -contiene. Una volta creata la coda di notifica si devono definire gli eventi -da tenere sotto osservazione; questo viene fatto tramite una \textsl{lista di - osservazione} (o \textit{watch list}) associata alla coda. Per gestire la -lista di osservazione l'interfaccia fornisce due funzioni, la prima di queste -è \funcd{inotify\_add\_watch}, il cui prototipo è: +La funzione non prende alcun argomento; inizializza una istanza di +\textit{inotify} e restituisce un file descriptor attraverso il quale verranno +effettuate le operazioni di notifica;\footnote{per evitare abusi delle risorse + di sistema è previsto che un utente possa utilizzare un numero limitato di + istanze di \textit{inotify}; il valore di default del limite è di 128, ma + questo valore può essere cambiato con \func{sysctl} o usando il file + \procfile{/proc/sys/fs/inotify/max\_user\_instances}.} si tratta di un file +descriptor speciale che non è associato a nessun file su disco, e che viene +utilizzato solo per notificare gli eventi che sono stati posti in +osservazione. Dato che questo file descriptor non è associato a nessun file o +directory reale, l'inconveniente di non poter smontare un filesystem i cui +file sono tenuti sotto osservazione viene completamente +eliminato.\footnote{anzi, una delle capacità dell'interfaccia di + \textit{inotify} è proprio quella di notificare il fatto che il filesystem + su cui si trova il file o la directory osservata è stato smontato.} + +Inoltre trattandosi di un file descriptor a tutti gli effetti, esso potrà +essere utilizzato come argomento per le funzioni \func{select} e \func{poll} e +con l'interfaccia di \textit{epoll}; siccome gli eventi vengono notificati +come dati disponibili in lettura sul file descriptor, dette funzioni +ritorneranno tutte le volte che si avrà un evento di notifica. Così, invece di +dover utilizzare i segnali,\footnote{considerati una pessima scelta dal punto + di vista dell'interfaccia utente.} si potrà gestire l'osservazione delle +modifiche con una qualunque delle modalità di \textit{I/O multiplexing} +illustrate in sez.~\ref{sec:file_multiplexing}. + +Infine l'interfaccia di \textit{inotify} consente di mettere sotto +osservazione, oltre che una directory anche singoli file. Una volta creata la +coda di notifica si devono definire gli eventi da tenere sotto osservazione; +questo viene fatto attraverso una \textsl{lista di osservazione} (o +\textit{watch list}) che è associata alla coda. Per gestire la lista di +osservazione l'interfaccia fornisce due funzioni, la prima di queste è +\funcd{inotify\_add\_watch}, il cui prototipo è: \begin{prototype}{sys/inotify.h} {int inotify\_add\_watch(int fd, const char *pathname, uint32\_t mask)} Aggiunge un evento di osservazione alla lista di osservazione di \param{fd}. - + \bodydesc{La funzione restituisce un valore positivo in caso di successo, o $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: \begin{errlist} @@ -893,68 +1332,152 @@ lista di osservazione l'interfaccia fornisce due funzioni, la prima di queste ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{ENOMEM} e \errval{EBADF}.} \end{prototype} -La funzione consente di creare un \textsl{evento di osservazione} (un -cosiddetto ``\textit{watch}'') nella lista di una coda di notifica, indicata -specificando il file descriptor ad essa associato nell'argomento \param{fd}. -Il file o la directory da porre sotto osservazione viene invece indicati per -nome, passato nell'argomento \param{pathname}. Infine il terzo argomento, -indica quali eventi devono essere tenuti sotto osservazione; questo deve -essere specificato come maschera binaria combinando i valori delle costanti -riportate in tab.~\ref{tab:inotify_event_watch}; in essa si sono marcati con -un ``$\bullet$'' gli eventi che, quando specificati per una directory, vengono -osservati anche su tutti i file che essa contiene. +La funzione consente di creare un ``\textsl{osservatore}'' (il cosiddetto +``\textit{watch}'') nella lista di osservazione di una coda di notifica, che +deve essere indicata specificando il file descriptor ad essa associato +nell'argomento \param{fd}.\footnote{questo ovviamente dovrà essere un file + descriptor creato con \func{inotify\_init}.} Il file o la directory da +porre sotto osservazione vengono invece indicati per nome, da passare +nell'argomento \param{pathname}. Infine il terzo argomento, \param{mask}, +indica che tipo di eventi devono essere tenuti sotto osservazione e le +modalità della stessa. L'operazione può essere ripetuta per tutti i file e le +directory che si vogliono tenere sotto osservazione,\footnote{anche in questo + caso c'è un limite massimo che di default è pari a 8192, ed anche questo + valore può essere cambiato con \func{sysctl} o usando il file + \procfile{/proc/sys/fs/inotify/max\_user\_watches}.} e si utilizzerà sempre +un solo file descriptor. + +Il tipo di evento che si vuole osservare deve essere specificato +nell'argomento \param{mask} come maschera binaria, combinando i valori delle +costanti riportate in tab.~\ref{tab:inotify_event_watch} che identificano i +singoli bit della maschera ed il relativo significato. In essa si sono marcati +con un ``$\bullet$'' gli eventi che, quando specificati per una directory, +vengono osservati anche su tutti i file che essa contiene. Nella seconda +parte della tabella si sono poi indicate alcune combinazioni predefinite dei +flag della prima parte. \begin{table}[htb] \centering \footnotesize \begin{tabular}[c]{|l|c|p{10cm}|} \hline - \textbf{Valore} & & \textbf{Significato} \\ + \textbf{Flag} & & \textbf{Significato} \\ \hline \hline - \const{IN\_ACCESS} &$\bullet$& c'è stato accesso al file in + \const{IN\_ACCESS} &$\bullet$& C'è stato accesso al file in lettura.\\ - \const{IN\_ATTRIB} &$\bullet$& ci sono stati cambiamenti sui dati - dell'inode.\\ - \const{IN\_CLOSE\_WRITE} &$\bullet$& è stato chiuso un file aperto in + \const{IN\_ATTRIB} &$\bullet$& Ci sono stati cambiamenti sui dati + dell'inode (o sugli attributi + estesi, vedi + sez.~\ref{sec:file_xattr}).\\ + \const{IN\_CLOSE\_WRITE} &$\bullet$& È stato chiuso un file aperto in scrittura.\\ - \const{IN\_CLOSE\_NOWRITE}&$\bullet$& è stato chiuso un file aperto in - sola lettura.\\ - \const{IN\_CREATE} &$\bullet$& è stato creato un file o una + \const{IN\_CLOSE\_NOWRITE}&$\bullet$& È stato chiuso un file aperto in + sola lettura.\\ + \const{IN\_CREATE} &$\bullet$& È stato creato un file o una directory in una directory sotto osservazione.\\ - \const{IN\_DELETE} &$\bullet$& è stato cancellato un file o una + \const{IN\_DELETE} &$\bullet$& È stato cancellato un file o una directory in una directory sotto osservazione.\\ - \const{IN\_DELETE\_SELF} & & è stato cancellato il file (o la + \const{IN\_DELETE\_SELF} & & È stato cancellato il file (o la directory) sotto osservazione.\\ - \const{IN\_MODIFY} &$\bullet$& è stato modificato il file.\\ + \const{IN\_MODIFY} &$\bullet$& È stato modificato il file.\\ \const{IN\_MOVE\_SELF} & & è stato rinominato il file (o la directory) sotto osservazione.\\ - \const{IN\_MOVED\_FROM} &$\bullet$& un file è stato spostato fuori dalla + \const{IN\_MOVED\_FROM} &$\bullet$& Un file è stato spostato fuori dalla directory sotto osservazione.\\ - \const{IN\_MOVED\_TO} &$\bullet$& un file è stato spostato nella + \const{IN\_MOVED\_TO} &$\bullet$& Un file è stato spostato nella directory sotto osservazione.\\ - \const{IN\_OPEN} &$\bullet$& un file è stato aperto.\\ + \const{IN\_OPEN} &$\bullet$& Un file è stato aperto.\\ + \hline + \const{IN\_CLOSE} & -- & Combinazione di + \const{IN\_CLOSE\_WRITE} e + \const{IN\_CLOSE\_NOWRITE}.\\ + \const{IN\_MOVE} & -- & Combinazione di + \const{IN\_MOVED\_FROM} e + \const{IN\_MOVED\_TO}.\\ + \const{IN\_ALL\_EVENTS} & -- & Combinazione di tutti i flag + possibili.\\ \hline \end{tabular} \caption{Le costanti che identificano i valori per la maschera binaria - dell'argomento \param{mask} di \func{inotify\_add\_watch}.} + dell'argomento \param{mask} di \func{inotify\_add\_watch} che indicano il + tipo di evento da tenere sotto osservazione.} \label{tab:inotify_event_watch} \end{table} -Se non esiste nessun \textit{watch} per il file (o la directory) specificata +Oltre ai flag di tab.~\ref{tab:inotify_event_watch}, che indicano il tipo di +evento da osservare e che vengono utilizzati anche in uscita per indicare il +tipo di evento avvenuto, \func{inotify\_add\_watch} supporta ulteriori +flag,\footnote{i flag \const{IN\_DONT\_FOLLOW}, \const{IN\_MASK\_ADD} e + \const{IN\_ONLYDIR} sono stati introdotti a partire dalle glibc 2.5, se si + usa la versione 2.4 è necessario definirli a mano.} riportati in +tab.~\ref{tab:inotify_add_watch_flag}, che indicano le modalità di +osservazione (da passare sempre nell'argomento \param{mask}) e che al +contrario dei precedenti non vengono mai impostati nei risultati in uscita. + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|} + \hline + \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\ + \hline + \hline + \const{IN\_DONT\_FOLLOW}& Non dereferenzia \param{pathname} se questo è un + link simbolico.\\ + \const{IN\_MASK\_ADD} & Aggiunge a quelli già impostati i flag indicati + nell'argomento \param{mask}, invece di + sovrascriverli.\\ + \const{IN\_ONESHOT} & Esegue l'osservazione su \param{pathname} per una + sola volta, rimuovendolo poi dalla \textit{watch + list}.\\ + \const{IN\_ONLYDIR} & Se \param{pathname} è una directory riporta + soltanto gli eventi ad essa relativi e non + quelli per i file che contiene.\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Le costanti che identificano i valori per la maschera binaria + dell'argomento \param{mask} di \func{inotify\_add\_watch} che indicano le + modalità di osservazione.} + \label{tab:inotify_add_watch_flag} +\end{table} + +Se non esiste nessun \textit{watch} per il file o la directory specificata questo verrà creato per gli eventi specificati dall'argomento \param{mask}, -altrimenti la funzione sovrascriverà le impostazioni precedenti. In caso di -successo la funzione ritorna un intero positivo, detto \textit{watch - descriptor} che identifica univocamente l'evento di osservazione. Questo -valore è importante perché è soltanto con esso che si può rimuovere un evento -di osservazione, usando la seconda funzione dell'interfaccia di gestione, -\funcd{inotify\_rm\_watch}, il cui prototipo è: +altrimenti la funzione sovrascriverà le impostazioni precedenti, a meno che +non si sia usato il flag \const{IN\_MASK\_ADD}, nel qual caso gli eventi +specificati saranno aggiunti a quelli già presenti. + +Come accennato quando si tiene sotto osservazione una directory vengono +restituite le informazioni sia riguardo alla directory stessa che ai file che +essa contiene; questo comportamento può essere disabilitato utilizzando il +flag \const{IN\_ONLYDIR}, che richiede di riportare soltanto gli eventi +relativi alla directory stessa. Si tenga presente inoltre che quando si +osserva una directory vengono riportati solo gli eventi sui file che essa +contiene direttamente, non quelli relativi a file contenuti in eventuali +sottodirectory; se si vogliono osservare anche questi sarà necessario creare +ulteriori \textit{watch} per ciascuna sottodirectory. + +Infine usando il flag \const{IN\_ONESHOT} è possibile richiedere una notifica +singola;\footnote{questa funzionalità però è disponibile soltato a partire dal + kernel 2.6.16.} una volta verificatosi uno qualunque fra gli eventi +richiesti con \func{inotify\_add\_watch} l'\textsl{osservatore} verrà +automaticamente rimosso dalla lista di osservazione e nessun ulteriore evento +sarà più notificato. + +In caso di successo \func{inotify\_add\_watch} ritorna un intero positivo, +detto \textit{watch descriptor}; è tramite questo valore che si identifica +univocamente un \textsl{osservatore} su una coda di notifica, sia per quanto +riguarda i risultati restituiti da \textit{inotify}, che per quanto riguarda +la eventuale rimozione dello stesso; la seconda funzione per la gestione delle +liste di osservazione è infatti \funcd{inotify\_rm\_watch}, che permette di +rimuovere un \textsl{osservatore}; il suo prototipo è: \begin{prototype}{sys/inotify.h} {int inotify\_rm\_watch(int fd, uint32\_t wd)} - Rimuove un evento di osservazione. + Rimuove un \textsl{osservatore} da una coda di notifica. \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, o $-1$ in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori: @@ -967,10 +1490,20 @@ di osservazione, usando la seconda funzione dell'interfaccia di gestione, } \end{prototype} +La funzione rimuove dalla coda di notifica identificata dall'argomento +\param{fd} l'osservatore identificato dal \textit{watch descriptor} +\param{wd};\footnote{ovviamente deve essere usato per questo argomento un + valore ritornato da \func{inotify\_add\_watch}, altrimenti si avrà un errore + di \errval{EINVAL}.} inoltre, contemporaneamente alla rimozione +dell'osservatore, sulla coda di notifica verrà generato un evento di tipo +\const{IN\_IGNORED} (vedi tab.~\ref{tab:inotify_read_event_flag}). + + Oltre che per la rimozione, il \textit{watch descriptor} viene usato anche per identificare l'evento a cui si fa riferimento nella lista dei risultati -restituiti da \textit{inotify} - +restituiti da \textit{inotify}; questi ultimi infatti vengono notificati alle +applicazioni che usano l'interfaccia di \textit{inotify} come dati presenti in +lettura su file descriptor creato con \func{inotify\_init}. \begin{figure}[!htb] @@ -984,6 +1517,39 @@ restituiti da \textit{inotify} \end{figure} +Inoltre l'interfaccia di \textit{inotify} permette di conoscere, come avviene +per i file descriptor associati ai socket (si veda al proposito quanto +trattato in sez.~\ref{sec:sock_ioctl_IP}) il numero di byte disponibili in +lettura sul nostro file descriptor, utilizzando su di esso l'operazione +\const{FIONREAD} con \func{ioctl}.\footnote{questa è una delle operazioni + speciali (che abbiamo visto in sez.~\ref{sec:file_ioctl}) che nel caso è + disponibile solo per i socket e per i file descriptor creati con + \func{inotify\_init}.} Questo consente anche di ottenere rapidamente il +numero di file che sono cambiati. + + + + + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|} + \hline + \textbf{Flag} & \textbf{Significato} \\ + \hline + \hline + \const{IN\_IGNORED} & .\\ + \const{IN\_ISDIR} & .\\ + \const{IN\_Q\_OVERFLOW}& .\\ + \const{IN\_UNMOUNT} & .\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Le costanti che identificano i flag aggiuntivi usati nella maschera + binaria del campo \var{mask} di \structd{inotify\_event}.} + \label{tab:inotify_read_event_flag} +\end{table} + % TODO inserire anche inotify, vedi http://www.linuxjournal.com/article/8478 @@ -992,8 +1558,9 @@ restituiti da \textit{inotify} \index{file!inotify|)} - - +% TODO inserire anche eventfd (vedi http://lwn.net/Articles/233462/) +% e le restanti signalfd e timerfd introdotte con il 2.6.22 +% o trovargli un posto migliore \subsection{L'interfaccia POSIX per l'I/O asincrono} @@ -1231,7 +1798,7 @@ operazioni di sincronizzazione dei dati saranno completate. 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 funzioni apposita, \funcd{aio\_cancel}, che +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} @@ -1590,7 +2157,7 @@ tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}. 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. \\ + alle dimensioni di una pagina.\\ \const{MAP\_SHARED} & I cambiamenti sulla memoria mappata vengono riportati sul file e saranno immediatamente visibili agli altri processi che mappano lo stesso @@ -1598,7 +2165,7 @@ tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}. aggiornato fino alla chiamata di \func{msync} o \func{munmap}), e solo allora le modifiche saranno visibili per l'I/O convenzionale. Incompatibile - con \const{MAP\_PRIVATE}. \\ + 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 @@ -1608,13 +2175,13 @@ tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}. 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}. \\ + 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\_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} @@ -1622,7 +2189,7 @@ tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}. modifiche fatte alla regione mappata, in questo caso dopo una scrittura, se non c'è più memoria disponibile, si ha l'emissione di - un \const{SIGSEGV}. \\ + un \const{SIGSEGV}.\\ \const{MAP\_LOCKED} & Se impostato impedisce lo swapping delle pagine mappate.\\ \const{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli \itindex{stack} stack. Indica @@ -1640,9 +2207,9 @@ tab.~\ref{tab:file_mmap_flag}. richiesto \const{MAP\_FIXED}.\\ \const{MAP\_POPULATE} & Esegue il \itindex{prefaulting} \textit{prefaulting} delle pagine di memoria - necessarie alla mappatura. \\ + necessarie alla mappatura.\\ \const{MAP\_NONBLOCK} & Esegue un \textit{prefaulting} più limitato che - non causa I/O.\footnotemark \\ + non causa I/O.\footnotemark\\ % \const{MAP\_DONTEXPAND}& Non consente una successiva espansione dell'area % mappata con \func{mremap}, proposto ma pare non % implementato.\\ @@ -1996,7 +2563,7 @@ nuova system call, \funcd{remap\_file\_pages}, il cui prototipo Permette di rimappare non linearmente un precedente \textit{memory mapping}. - \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di + \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} \item[\errcode{EINVAL}] Si è usato un valore non valido per uno degli @@ -2059,24 +2626,95 @@ mappatura che gi \itindend{memory~mapping} -\subsection{L'I/O diretto fra file descriptor con \func{sendfile}} -\label{sec:file_sendfile} +\subsection{L'I/O diretto fra file descriptor} +\label{sec:file_sendfile_splice} -Uno dei problemi -NdA è da finire, sul perché non è abilitata fra file vedi: +Uno dei problemi che si presenta nella gestione dell'I/O è quello in cui si +devono trasferire grandi quantità di dati da un file descriptor ed un altro; +questo usualmente comporta la lettura dei dati dal primo file descriptor in un +buffer in memoria, da cui essi vengono poi scritti sul secondo. + +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 sarebbe molto più +efficiente tenere tutto in kernel space. Tratteremo in questa sezione alcune +funzioni specialistiche che permettono di ottimizzare le prestazioni in questo +tipo di situazioni. + +La prima funzione che si pone l'obiettivo di ottimizzare il trasferimento dei +dati fra due file descriptor è \funcd{sendfile}; 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, +per cui vengono utilizzati diversi prototipi e semantiche +differenti;\footnote{pertanto si eviti di utilizzarla se si devono scrivere + programmi portabili.} nel caso di Linux il suo prototipo è: +\begin{functions} + \headdecl{sys/sendfile.h} + + \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 0 in caso di successo e $-1$ in caso di + 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 + o una operazione di \func{mmap} non è disponibile per \param{in\_fd}. + \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} + + +%NdA è da finire, sul perché non è abilitata fra file vedi: +%\href{http://www.cs.helsinki.fi/linux/linux-kernel/2001-03/0200.html} +%{\texttt{http://www.cs.helsinki.fi/linux/linux-kernel/2001-03/0200.html}} + -\href{http://www.cs.helsinki.fi/linux/linux-kernel/2001-03/0200.html} -{\texttt{http://www.cs.helsinki.fi/linux/linux-kernel/2001-03/0200.html}} % TODO documentare la funzione sendfile +% TODO documentare le funzioni tee e splice +% http://kerneltrap.org/node/6505 e http://lwn.net/Articles/178199/ e +% http://lwn.net/Articles/179492/ +% e http://en.wikipedia.org/wiki/Splice_(system_call) +% e http://kerneltrap.org/node/6505 -% i raw device -%\subsection{I \textit{raw} device} -%\label{sec:file_raw_device} -% -% TODO i raw device + +\subsection{Gestione avanzata dell'accesso ai dati dei file} +\label{sec:file_fadvise} + +Nell'uso generico dell'interfaccia per l'accesso al contenuto dei file le +operazioni di lettura e scrittura non necessitano di nessun intervento di +supervisione da parte dei programmi, si eseguirà una \func{read} o una +\func{write}, i dati verranno passati al kernel che provvederà ad effettuare +tutte le operazioni (e a gestire il \textit{caching} dei dati) per portarle a +termine in quello che ritiene essere il modo più efficiente. + +Il problema è che il concetto di migliore efficienza impiegato dal kernel è +relativo all'uso generico, mentre esistono molti casi in cui ci sono esigenze +specifiche dei singoli programmi, che avendo una conoscenza diretta di come +verranno usati i file, possono necessitare di effettuare delle ottimizzazioni +specifiche, relative alle proprie modalità di I/O sugli stessi. Tratteremo in +questa sezione una serie funzioni che consentono ai programmi di ottimizzare +il loro accesso ai dati dei file. + + +% TODO documentare \func{madvise} +% TODO documentare \func{mincore} +% TODO documentare \func{posix\_fadvise} +% vedi http://insights.oetiker.ch/linux/fadvise.html +% questo tread? http://www.ussg.iu.edu/hypermail/linux/kernel/0703.1/0032.html +% TODO documentare \func{fallocate} +% vedi http://lwn.net/Articles/226710/ e http://lwn.net/Articles/240571/ %\subsection{L'utilizzo delle porte di I/O} @@ -2822,7 +3460,7 @@ tab.~\ref{tab:file_lockf_type}. \const{LOCK\_SH}& Richiede uno \textit{shared lock}. Più processi possono mantenere un lock condiviso sullo stesso file.\\ \const{LOCK\_EX}& Richiede un \textit{exclusive lock}. Un solo processo - alla volta può mantenere un lock esclusivo su un file. \\ + alla volta può mantenere un lock esclusivo su un file.\\ \const{LOCK\_UN}& Sblocca il file.\\ \const{LOCK\_NB}& Non blocca la funzione quando il lock non è disponibile, si specifica sempre insieme ad una delle altre operazioni @@ -2972,10 +3610,17 @@ possibilit % 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 dnotify inotify NdA +% LocalWords: SVID UX Documentation sendfile dnotify inotify NdA ppoll fds add +% LocalWords: init EMFILE FIONREAD ioctl watch char pathname uint mask ENOSPC +% LocalWords: dell'inode CLOSE NOWRITE MOVE MOVED FROM TO rm wd event page ctl +% LocalWords: attribute Universe epoll Solaris kqueue level triggered Jonathan +% LocalWords: Lemon BSDCON edge Libenzi kevent backporting epfd EEXIST ENOENT +% LocalWords: MOD wait EPOLLIN EPOLLOUT EPOLLRDHUP SOCK EPOLLPRI EPOLLERR one +% LocalWords: EPOLLHUP EPOLLET EPOLLONESHOT shot maxevents ctlv ALL DONT HPUX %%% Local Variables: %%% mode: latex %%% TeX-master: "gapil" %%% End: +% LocalWords: FOLLOW ONESHOT ONLYDIR FreeBSD EIO caching