非同期IO

同期IO (Windows)

ワーカースレッドに逃がせば非同期的に扱うこともできなくはない
スレッドごとにハンドルを用意しないと、パフォーマンスが低下する？
- ハンドルがオフセットを管理するので、共有するなら排他処理が必須
  - https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/fileapi/nf-fileapi-setfilepointer
- それ以前に、内部で色々と排他処理しているので、並列動作しないのでは？

CreateFile
- ファイルを作ったり開いたりする
- FILE_FLAG_OVERLAPPEDフラグを加えると、そのファイルのIOが非同期になる
ReadFile
- データを読み出す
- オフセット値や完了通知用イベントをOVERLAPPEDで渡す
  - イベントは、処理開始時にリセットされ、処理完了時にセットされる
- IO処理がその場で完了すると、TRUEを返す
  - このとき、読み出したバイト数も一緒に返される
- IO処理が完了しなければ、FALSEを返す
  - 正常に保留された場合、GetLastErrorがERROR_IO_PENDINGを返す
GetOverlappedResult
- IO処理が完了したか調べる
- 完了時、読み出したバイト数も一緒に返す
CancelIoEx
- IO処理を取り消す
- 指定のファイルでのIO処理すべてを取り消すこともできる

OVERLAPPEDオブジェクトは処理が完了するまで、変更・解放・再利用のいずれもしてはいけない
- すなわち、OVERLAPPEDを格納したメモリは指定のIO処理専用として寿命をともにすると良い？
OVERLAPPEDのイベントハンドルはNULLにもできるが非推奨
- そうした場合、ファイルハンドルで完了通知を行うため、個々のIO処理の完了を認識できなくなる
非同期IOとして呼び出しても同期IOになる場合がある：
- NTFS圧縮やNTFS暗号化されたストレージは非同期にアクセスできない
- サイズ延長を伴う書き込みは同期的に行われる
キャッシュを介すると、同期IOになる場合がある：
- キャッシュにヒットした場合、即座に制御が返るので同期IOのように見える
- キャッシュにヒットしなかった場合、ページフォルト機構は同期的に行われる
  - 処理をワーカースレッドに逃がしたりもするが、用意されるスレッド数は多くないため、立て続けにIO処理を投げると同期処理になる
必ず非同期にしたいなら、キャッシュを通らなければ良い
- FILE_FLAG_NO_BUFFERINGフラグを立てると、データをメモリにキャッシュしなくなる
- その場合、オフセットやバッファメモリのアライメントをストレージに揃える必要がある

CreateIoRing
- サイズを指定して、キューを生成する
- 処理提出用と完了通知用の２つのキューがある
BuildIoRingRegisterBuffers/BuildIoRingRegisterFileHandles
- バッファメモリ/ファイルハンドルのリストを登録する処理をキューに追加する
- 登録の際、以前に登録したリストは完全に上書きされて利用できなくなる
BuildIoRingReadFile
- データを読み出す処理をキューに追加する
- 登録済みのバッファメモリ/ファイルハンドルをリストのインデックスで指定できる
SubmitIoRing
- キューに追加した処理をカーネルに提出する
- 指定数の処理を完了する、または、指定時間を経過する、まで待機できる
BuildIoRingCancelRequest
- 処理を取り消す処理をキューに追加する
- 設定されたuserDataの値と一致する処理を対象とする
PopIoRingCompletion
- 完了通知をキューから取り出す
- 処理の識別は設定されたuserDataの値から行う
SetIoRingCompletionEvent
- 完了通知キューが空でなくなったことを通知するためのイベントをセットする
- セットできるイベントは最大１つ
- イベントハンドルは内部で複製されるので、ユーザー側は閉じても良い