Асинхронный ввод/вывод Системные вызовы и библиотеки Unix SVR4 Иртегов Д.В. ФФ/ФИТ НГУ Электронный лекционный курс подготовлен в рамках реализации Программы развития НИУ-НГУ на г.г.

Зачем нужен асинхронный в/в Создавать нить на каждую операцию ввода/вывода дорого Порядок исполнения нитей не гарантируется Некоторые устройства передают данные только после явного запроса (select/poll не подходит) Задержки при работе с такими устройствами чувствительны для приложений жесткого реального времени

Асинхронный ввод/вывод Две реализации –POSIX 1b –Solaris AIO

Реализация POSIX 1b aio_read, aio_write, aio_suspend Используют структуру aiocb Размещены в библиотеке librt.so –Компилировать с ключом –lrt Поддерживаются в Linux

Solaris AIO aioread, aiowrite Нестандартные Размещены в библиотеке libaio –Компилировать с ключом -laio

Схема асинхронного ввода

aio_read/write(3RT) cc [ flag... ] file... -lrt [ library... ] #include int aio_write(struct aiocb *aiocbp); int aio_read(struct aiocb *aiocbp); ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ Успех/неуспех

struct aiocb int aio_fildes; // file descriptor off_t aio_offset; // file offset volatile void* aio_buf; // location of buffer size_t aio_nbytes; // length of transfer int aio_reqprio; // request priority offset struct sigevent aio_sigevent; // signal number and value int aio_lio_opcode; // operation to be performed

lio_listio(3RT) cc [ flag... ] file... -lrt [ library... ] #include int lio_listio(int mode, struct aiocb *restrict const list[], int nent, struct sigevent *restrict sig);

aio_suspend(3RT) cc [ flag... ] file... -lrt [ library... ] #include int aio_suspend( const struct aiocb * const list[], int nent, const struct timespec *timeout);

aio_return(3RT) cc [ flag... ] file... -lrt [ library... ] #include ssize_t aio_return(struct aiocb *aiocbp); ВОЗВРАЩАЕМОЕ ЗНАЧЕНИЕ Количество прочитанных байт, если запрос завершился успешно -1, если запрос завершился ошибкой или еще не завершился. Если запрос еще не завершился, errno==EINPROGRESS

aio_error(3RT) cc [ flag... ] file... -lrt [ library... ] #include int aio_error(const struct aiocb *aiocbp);

Пример использования const char req[]="GET / HTTP/1.0\r\n\r\n"; int main() { int s; static struct aiocb readrq; static const struct aiocb *readrqv[2]={&readrq, NULL}; /* Открыть сокет […] */ memset(&readrq, 0, sizeof readrq); readrq.aio_fildes=s; readrq.aio_buf=buf; readrq.aio_nbytes=sizeof buf; if (aio_read(&readrq)) /* … */ write(s, req, (sizeof req)-1); while(1) { aio_suspend(readrqv, 1, NULL); size=aio_return(&readrq); if (size>0) { write(1, buf, size); aio_read(&readrq); } else if (size==0) { break; } else if (errno!=EINPROGRESS) { perror("reading from socket"); }

Асинхронный ввод с сигналами При формировании запроса aio можно указать номер сигнала и параметры, которые следует передать обработчику При завершении запроса будет послан этот сигнал Solaris AIO использует SIGIO С POSIX AIO используют SIGIO, SIGPOLL, SIGUSR1/2, SIGRTXXX

Почему именно сигнал? Сигнал прерывает блокирующиеся системные вызовы

Установка обработчика сигнала с параметрами void sigiohandler(int signo, siginfo_t *info, void *context); struct sigaction sigiohandleraction; memset(&sigiohandleraction, 0, sizeof sigiohandleraction); sigiohandleraction.sa_sigaction=sigiohandler; sigiohandleraction.sa_flags=SA_SIGINFO; sigiohandleraction.sa_mask=set; sigaction(SIGIO, &sigiohandleraction, NULL); readrq.aio_sigevent.sigev_notify=SIGEV_SIGNAL; readrq.aio_sigevent.sigev_signo=SIGIO; readrq.aio_sigevent.sigev_value.sival_ptr=&readrq;

sigaction(2) #include int sigaction(int sig, const struct sigaction *restrict act, struct sigaction *restrict oact); struct sigaction void (*sa_handler)(); void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); sigset_t sa_mask; int sa_flags;

sigpause(3C) #include int sigpause(int sig); Удаляет сигнал sig из маски и входит в pause(2)

Sigsetjmp/siglongjmp #include int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savemask); void siglongjmp(sigjmp_buf env, int val); Siglongjmp сообщает среде исполнения, что мы вышли из обработчика сигнала (простой longjmp этого не делает). При выходе из обработчика сигнала восстанавливается маска сигналов процесса Используя параметр savemask, можно восстанавливать маску сигналов на момент sigsetjmp либо на момент прихода сигнала

Зачем использовать sigsetjmp/siglongjmp? Защита от ошибки потерянного пробуждения aio_read(readrq);

Асинхронный ввод на сигналах (main) if (aio_read(&readrq)) { perror("aio_read"); exit(1); } /* Everything is ready, send HTTP request */ write(s, req, (sizeof req)-1); /* main loop :) */ if (!sigsetjmp(toexit, 1)) { while(1) sigpause(SIGIO); } write(2, "That's all, folks\n", 18);

Асинхронный ввод на сигналах (обработчик) sigjmp_buf toexit; void sigiohandler(int signo, siginfo_t *info, void *context) { struct aiocb * req; if (signo!=SIGIO || info->si_signo!=SIGIO) return; req=(struct aiocb *)info->si_value.sival_ptr; if (aio_error(req)==0) { /* it's complete!!! */ size_t size; size=aio_return(req); if (size==0) { /* EOF */ siglongjmp(toexit, 1); } write(1, req->aio_buf, size); /* schedule next read */ aio_read(req); }