Linux Kernel (Ядро линукса) (часть 3)

Контекст асинхронного ввода/вывода

Если процесс, работающий в режиме пользователя, хочет сделать системный вызов io submito, чтобы запустить операцию асинхронного ввода/вывода, он должен будет заранее создать контекст асинхронного ввода/вывода.

В принципе, контекст асинхронного ввода/вывода является набором структур, которые отслеживают ход выполнения операций асинхронного ввода/вывода, запрошенных процессом. Каждый контекст асинхронного ввода/вывода ассоциируется с объектом kioctx, который хранит информацию, имеющую отношение к контексту. Приложение может создать несколько контекстов асинхронного ввода/вывода, и все дескрипторы kioctx собраны в однонаправленный список с корнем в поле ioctx iist дескриптора памяти

Мы не будем подробно обсуждать объект kioctx, но остановимся на одной важной структуре, на которую ссылается объект kioctx: на кольце асинхронного ввода/вывода.

Кольцо асинхронного ввода/вывода— это буфер памяти в адресном пространстве процесса, работающего в режиме пользователя, который доступен также и всем процессам, работающим в режиме ядра. Начальный адрес в режиме пользователя и длина кольца асинхронного ввода/вывода хранятся, соответственно, В ПОЛЯХ ring_info.mmap_base И ring_info.mmap_size объекта kioctx. Дескрипторы всех страничных кадров, образующих кольцо асинхронного ввода/вывода, хранятся в массиве, на который указывает поле
ring_infо.ring_pages.

По своей сути, кольцо асинхронного ввода/вывода является циклическим буфером, в который ядро записывает отчеты о завершении операций асинхронного ввода/вывода, ожидающих своего выполнения. В первых байтах кольца асинхронного ввода/вывода находится заголовок (структура типа struct aio ring), а остальные байты содержат структуры io event, каждая из которых описывает завершенную операцию асинхронного ввода/вывода. Поскольку страницы кольца асинхронного ввода/вывода отображаются в адресное пространство процесса режима пользователя, приложение может непосредственно проверить ход выполнения операций асинхронного ввода/вывода, не прибегая к относительно медленному системному вызову.

Системный вызов io setupO создает новый контекст асинхронного ввода/вывода для вызывающего процесса. Он принимает два параметра: максимальное количество ожидающих выполнения операций асинхронного ввода/вывода, которое, в конечном счете, определяет размер кольца асинхронного ввода/вывода, и указатель на переменную, которая будет хранить дескриптор контекста. Этот дескриптор одновременно является базовым адресом кольца асинхронного ввода/вывода. Служебная процедура sys io setup вызывает функцию do mmap , чтобы выделить новую анонимную область памяти для процесса, которая будет содержать кольцо асинхронного ввода/вывода В противоположность этому, системный вызов io destroyO удаляет контекст асинхронного ввода/вывода. Он также уничтожает анонимную область памяти, содержащую кольцо асинхронного ввода/вывода. Системный вызов блокирует текущий процесс до тех пор, пока все операции асинхронного ввода/вывода не будут выполнены.