名 前
aio − POSIX 非 同 期 I/O の 概 要
説 明
POSIX 非 同 期 (AIO) イ ン タ ー フ ェ ー ス を 使 う と 、 ア プ リ ケ ー シ ョ ン は 、 非 同 期 に (つ ま り 、 バ ッ ク グ ラ ウ ン ド で ) 実 行 さ れ る I/O 操 作 を 一 つ 以 上 発 行 で き る よ う に な る 。 ア プ リ ケ ー シ ョ ン は I/O 操 作 の 完 了 の 通 知 方 法 を 選 択 す る こ と が で き る 。 選 択 で き る 通 知 方 法 は 、 シ グ ナ ル の 配 送 、 ス レ ッ ド の 起 動 、 通 知 を 行 わ な い で あ る 。
POSIX AIO イ ン タ ー フ ェ ー ス は 以 下 の 関 数 で 構 成 さ れ て い る 。
aio_read(3) 読 み 出 し リ ク エ ス ト を キ ュ ー に 入 れ る 。 |
read(2) の 非 同 期 版 |
で あ る 。
aio_write(3) 書 き 込 み リ ク エ ス ト を キ ュ ー に 入 れ る 。 |
write(2) の 非 同 期 |
版 で あ る 。
aio_fsync(3) フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー に 対 し て 行 わ れ た |
I/O 操 作 の 同 |
期 (sync) リ ク エ ス ト を キ ュ ー に 入 れ る 。 fsync(2) や fdatasync(2) の 非 同 期 版 で あ る 。
aio_error(3) キ ュ ー に 入 れ ら れ た |
I/O リ ク エ ス ト の エ ラ ー 状 態 を 取 得 す |
る 。
aio_return(3) 完 了 し た |
I/O リ ク エ ス ト の 終 了 ス テ ー タ ス を 取 得 す る 。 | |
aio_suspend(3) 指 定 さ れ た |
I/O リ ク エ ス ト の 集 合 (要 素 は 一 つ 以 上 ) が 完 了 |
す る ま で 、 呼 び 出 し 側 の 実 行 を 停 止 (suspend) す る 。
aio_cancel(3) 指 定 さ れ た フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー に 関 す る 完 了 し て い な い |
I/O リ ク エ ス ト の キ ャ ン セ ル を 試 み る 。
lio_listio(3) 一 回 の 関 数 呼 び 出 し で 複 数 の |
I/O リ ク エ ス ト を キ ュ ー に 入 れ |
る 。
aiocb ("非 同 期 I/O 制 御 ブ ロ ッ ク (asynchronous I/O control block)") 構 造 体 は 、 I/O 操 作 を 制 御 す る パ ラ メ ー タ ー を 定 義 す る 。 こ の 型 の 引 き 数 は 上 記 の 全 て の 関 数 で 使 用 さ れ て い る 。 こ の 構 造 体 は 以 下 の 通 り で あ る 。
#include <aiocb.h>
struct aiocb {
/* The order of these fields is
implementation−dependent */
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 */
struct sigevent aio_sigevent; /* Notification method */
int aio_lio_opcode; /* Operation to be performed;
lio_listio() only */
/* Various implementation−internal fields not shown */ };
/* Operation codes for 'aio_lio_opcode': */
enum { LIO_READ, LIO_WRITE, LIO_NOP }; こ の 構 造 体 の フ ィ ー ル ド は 以 下 の 通 り で あ る 。
aio_filedes |
I/O 操 作 の 実 行 対 象 と な る フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー 。 | ||
aio_offset |
I/O 操 作 を 行 う フ ァ イ ル オ フ セ ッ ト を 示 す 。 | ||
aio_buf |
読 み 出 し 操 作 、 書 き 込 み 操 作 で デ ー タ 転 送 に 使 用 さ れ る バ ッ フ ァ ー 。
aio_nbytes |
aio_buf が 指 す バ ッ フ ァ ー の サ イ ズ 。
こ の フ ィ ー ル ド で は 、 呼 び 出 し た ス レ ッ ド の リ ア ル タ イ ム 優 先 度 か ら 減 算 す る 値 を 指 定 す る 。 こ の I/O リ ク エ ス ト の 実 行 の 優 先 度 を 決 定 す る た め に 使 用 さ れ る (pthread_setschedparam(3) 参 照 )。 指 定 す る 値 は 0 と sysconf(_SC_AIO_PRIO_DELTA_MAX) が 返 す 値 の 間 で な け れ ば な ら な い 。 こ の フ ィ ー ル ド は 、 フ ァ イ ル 同 期 操 作 で は 無 視 さ れ る 。
こ の フ ィ ー ル ド は 、 非 同 期 I/O 操 作 が 完 了 し た 際 に 呼 び 出 し 側 に ど の よ う に 通 知 を 行 う か を 指 定 す る 構 造 体 で あ る 。 aio_sigevent.sigev_notify に 指 定 で き る 値 は 、 SIGEV_NONE, SIGEV_SIGNAL, SIGEV_THREAD で あ る 。 詳 細 は sigevent(7) を 参 照 。 実 行 さ れ る 操 作 の 種 別 。 lio_listio(3) で の み 使 用 さ れ る 。 上 記 の リ ス ト に あ る 標 準 の 関 数 に 加 え て 、 GNU C ラ イ ブ ラ リ で は 以 下 に 示 す POSIX AIO API に 対 す る 拡 張 が 提 供 さ れ て い る 。
エ ラ ー
バ ー ジ ョ ンPOSIX AIO イ ン タ ー フ ェ イ ス は glibc バ ー ジ ョ ン 2.1 以 降 で 提 供 さ れ て い る 。 準 拠POSIX.1−2001, POSIX.1−2008. 注 意使 用 前 に 制 御 ブ ロ ッ ク バ ッ フ ァ ー を 0 で 埋 め る の は よ い 考 え で あ る (memset(3) 参 照 )。 I/O 操 作 が 実 行 中 の 間 は 、 制 御 ブ ロ ッ ク バ ッ フ ァ ー と aio_buf が 指 す バ ッ フ ァ ー を 変 更 し て は な ら な い 。 I/O 操 作 が 完 了 す る ま で 、 こ れ ら の バ ッ フ ァ ー は 有 効 な 状 態 に 保 た な け れ ば な ら な い 。 同 じ aiocb 構 造 体 を 使 っ て 、 同 時 に 複 数 の 非 同 期 の 読 み 出 し 操 作 や 書 き 込 み 操 作 を 行 っ た 場 合 に 、 ど の よ う な 結 果 に な る か は 未 定 義 で あ る 。 現 在 の Linux で は 、 POSIX AIO 実 装 は glibc に よ り ユ ー ザ ー 空 間 で 提 供 さ れ て い る 。 こ の た め 、 制 限 が い く つ か あ り 、 最 も 顕 著 な も の は 、 I/O 操 作 を 実 行 す る 複 数 の ス レ ッ ド の 管 理 コ ス ト が 高 く 、 ス ケ ー ラ ビ リ テ ィ に 欠 け る こ と で あ る 。 し ば ら く の 間 、 カ ー ネ ル の ス テ ー ト マ シ ン に よ る 非 同 期 I/O の 実 装 の 作 業 が 行 わ れ て い る が (io_submit(2), io_setup(2), io_cancel(2), io_destroy(2), io_getevents(2) 参 照 )、 こ の 実 装 は ま だ POSIX AIO 実 装 を カ ー ネ ル シ ス テ ム コ ー ル に よ り 再 実 装 す る ほ ど 成 熟 し た も の て は な い 。 例下 記 の プ ロ グ ラ ム は 、 コ マ ン ド ラ イ ン 引 き 数 で 指 定 さ れ た 名 前 の フ ァ イ ル を そ れ ぞ れ オ ー プ ン し 、 得 ら れ た フ ァ イ ル デ ィ ス ク リ プ タ ー に 対 す る リ ク エ ス ト を aio_read(3) を 使 っ て キ ュ ー に 入 れ る 。 そ の 後 、 こ の プ ロ グ ラ ム は ル ー プ に 入 り 、 定 期 的 に aio_error(3) を 使 っ て ま だ 実 行 中 の 各 I/O 操 作 を 監 視 す る 。 各 I/O リ ク エ ス ト は 、 シ グ ナ ル の 配 送 に よ る 完 了 通 知 が 行 わ れ る よ う に 設 定 さ れ る 。 全 て の I/O リ ク エ ス ト が 完 了 し た 後 、 aio_return(3) を 使 っ て そ れ ぞ れ の ス テ ー タ ス を 取 得 す る 。 SIGQUIT シ グ ナ ル (control−\ を タ イ プ す る と 生 成 で き る ) を 送 る と 、 こ の プ ロ グ ラ ム は aio_cancel(3) を 使 っ て 完 了 し て い な い 各 リ ク エ ス ト に キ ャ ン セ ル 要 求 を 送 る 。 以 下 は こ の プ ロ グ ラ ム を 実 行 し た 際 の 出 力 例 で あ る 。 こ の 例 で は 、 標 準 入 力 に 対 し て 2 つ の リ ク エ ス ト を 行 い 、 "abc" と "x" と い う 2 行 の 入 力 を 行 っ て い る 。 $ ./a.out
/dev/stdin /dev/stdin #include <stdlib.h> #define BUF_SIZE 20 /* Size of buffers for read operations */ #define errExit(msg) do { perror(msg); exit(EXIT_FAILURE); } while (0) #define errMsg(msg) do { perror(msg); } while (0) struct
ioRequest { /* Application−defined structure for
tracking static volatile
sig_atomic_t gotSIGQUIT = 0; static void /*
Handler for SIGQUIT */ #define IO_SIGNAL SIGUSR1 /* Signal used to notify I/O completion */ static void /*
Handler for I/O completion signal */ /* The
corresponding ioRequest structure would be available as int if (argc <
2) { numReqs = argc − 1; /* Allocate our arrays */ ioList =
calloc(numReqs, sizeof(struct ioRequest)); aiocbList =
calloc(numReqs, sizeof(struct aiocb)); /* Establish handlers for SIGQUIT and the I/O completion signal */ sa.sa_flags =
SA_RESTART; sa.sa_handler =
quitHandler; sa.sa_flags =
SA_RESTART | SA_SIGINFO; /* Open each
file specified on the command line, and queue for (j = 0; j
< numReqs; j++) { ioList[j].aiocbp−>aio_fildes
= open(argv[j + 1], O_RDONLY); ioList[j].aiocbp−>aio_buf
= malloc(BUF_SIZE); ioList[j].aiocbp−>aio_nbytes
= BUF_SIZE; s =
aio_read(ioList[j].aiocbp); openReqs = numReqs; /* Loop, monitoring status of I/O requests */ while (openReqs
> 0) { if (gotSIGQUIT) { /* On receipt
of SIGQUIT, attempt to cancel each of the printf("got SIGQUIT; canceling I/O requests: \n"); for (j = 0; j
< numReqs; j++) { gotSIGQUIT = 0; } /* Check the
status of each I/O request that is still printf("aio_error():\n");
switch
(ioList[j].status) { if
(ioList[j].status != EINPROGRESS) printf("All I/O requests completed\n"); /* Check status return of all I/O requests */ printf("aio_return():\n");
s =
aio_return(ioList[j].aiocbp); exit(EXIT_SUCCESS); } 関 連 項 目io_cancel(2),
io_destroy(2), io_getevents(2),
io_setup(2), io_submit(2),
aio_cancel(3), aio_error(3),
aio_init(3), aio_read(3),
aio_return(3), aio_write(3),
lio_listio(3) こ の 文 書 に つ い てこ の man ペ ー ジ は Linux man−pages プ ロ ジ ェ ク ト の リ リ ー ス 3.79 の 一 部 で あ る 。 プ ロ ジ ェ ク ト の 説 明 と バ グ 報 告 に 関 す る 情 報 は http://www.kernel.org/doc/man−pages/ に 書 か れ て い る 。 |