stato dei file condivisi prima di accedervi, implementando un opportuno
protocollo.
-In Linux sono disponibili due interfacce per utilizzare l'\textit{advisory
- locking}, la prima è quella derivata da BSD, che è basata sulla funzione
-\func{flock}, la seconda è quella standardizzata da POSIX.1 (derivata da
-System V), che è basata sulla funzione \func{fcntl}. I \textit{file lock}
-sono implementati in maniera completamente indipendente nelle due interfacce,
-che pertanto possono coesistere senza interferenze.
-
In generale si distinguono due tipologie di blocco per un file: la prima è il
cosiddetto \textit{shared lock}, detto anche \textit{read lock} in quanto
serve a bloccare l'accesso in scrittura su un file affinché non venga
processo alla volta può richiedere un \textit{exclusive lock} su un file per
proteggere il suo accesso in scrittura.
-Entrambe le interfacce garantiscono che quando si richiede un \textit{file
- lock} su un file su cui ne sia già presente un altro che non ne consente
-l'acquisizione (uno \textit{shared lock} su un file con un \textit{exclusive
- lock} attivo, o un \textit{exclusive lock} su un file con un qualunque
-blocco attivo) la funzione blocca il processo fintanto che \textit{file lock}
-preesistente non viene rimosso.
+In Linux sono disponibili due interfacce per utilizzare l'\textit{advisory
+ locking}, la prima è quella derivata da BSD, che è basata sulla funzione
+\func{flock}, la seconda è quella standardizzata da POSIX.1 (derivata da
+System V), che è basata sulla funzione \func{fcntl}. I \textit{file lock}
+sono implementati in maniera completamente indipendente nelle due interfacce,
+che pertanto possono coesistere senza interferenze.
+
+Entrambe le interfacce prevedono la stessa procedura di funzionamento: si
+inizia sempre con il richiere l'opportuno \textit{file lock} (un
+\textit{exclusive lock} per una scrittura, uno \textit{shared lock} per una
+lettura) prima di eseguire l'accesso ad un file. Se il lock viene acquisito
+il processo prosegue l'esecuzione, altrimenti (a meno di non aver richiesto un
+comportamento non bloccante) viene posto in stato di sleep. Una volta finite
+le operazioni sul file si deve provvedere a rimuovere il lock. Si ricordi che
+la condizione per acquisire uno \textit{shared lock} è che il file non abbia
+già un \textit{exclusive lock} attivo, mentre per acquisire un
+\textit{exclusive lock} non deve essere presente nessun tipo di blocco.
+
+
+\subsection{La funzione \func{flock}}
+\label{sec:file_flock}
+
-La prima interfaccia, quella derivata da BSD, permette di eseguire il blocco
-solo su di un intero file; funzione usata per richiedere e rimuovere un
-\textit{file lock} è \func{flock}, ed il suo prototipo è:
+La prima interfaccia per il file locking, quella derivata da BSD, permette di
+eseguire un blocco solo su un intero file; la funzione usata per richiedere e
+rimuovere un \textit{file lock} è \func{flock}, ed il suo prototipo è:
\begin{prototype}{sys/file.h}{int flock(int fd, int operation)}
Applica o rimuove un \textit{file lock} sul file \param{fd}.
La funzione può essere usata per acquisire o rilasciare un blocco a seconda di
quanto specificato tramite il valore dell'argomento \param{operation}, questo
-deve essere passato come maschera binaria dei valori riportati in
-\tabref{tab:file_flock_operation}.
+viene interpretato come maschera binaria, e deve essere passato utilizzando le
+costanti riportate in \tabref{tab:file_flock_operation}.
\begin{table}[htb]
\centering
\label{tab:file_flock_operation}
\end{table}
-Si tenga presente che la funzione blocca direttamente un file (cioè, rispetto
-allo schema di \secref{fig:file_stat_struct}, il blocco è mantenuto in
-riferimento alla struttura \var{file}, e non al file descriptor). Pertanto sia
-\func{dup} che \func{fork} non creano ulteriori istanze di un \textit{file
- lock} quanto piuttosto degli ulteriori riferimenti allo stesso. Questo
-comporta che un \textit{file lock} può essere rimosso su uno qualunque dei
-file descriptor che fanno riferimento allo stesso file: quindi se si toglie il
-blocco in un processo figlio o su un file descriptor duplicato, questo sarà
-cancellato rispettivamente anche nel processo padre e sul file descriptor
-originario.
+I primi due valori, \macro{LOCK\_SH} e \macro{LOCK\_EX} permettono di
+richiedere un \textit{file lock}, ed ovviamente devono essere usati in maniera
+alternativa. Se si specifica anche \macro{LOCK\_NB} la funzione non si
+bloccherà qualora il lock non possa essere aqcuisito, ma ritornerà subito con
+un errore di \macro{EWOULDBLOCK}. Per rilasciare un lock si dovrà invece usare
+\macro{LOCK\_NB}.
+
+La semantica del file locking di BSD è diversa da quella del file locking
+POSIX, in particolare per quanto riguarda il comportamento dei lock nei
+confronti delle due funzioni \func{dup} e \func{fork}. Per capire queste
+differenze occore prima descrivere con maggiore dettaglio come viene
+realizzato il file locking nel kernel.
+
+In \figref{fig:file_flock_struct} si è riportato uno schema essenziale
+dell'implementazione del file locking in Linux; il punto fondamentale da
+capire è che un lock, qualunque sia l'interfaccia che si usa, anche se
+richiesto attraverso un file descriptor, agisce sempre su un file; perciò le
+informazioni relative agli eventuali \textit{file lock} sono mantenute a
+livello di inode,\footnote{in particolare, come accennato in
+ \figref{fig:file_flock_struct}, i \textit{file lock} sono mantenuti un una
+ \textit{linked list}\index{linked list} di strutture \var{file\_lock}. La
+ lista è referenziata dall'indirizzo di partenza mantenuto dal campo
+ \var{i\_flock} della struttura \var{inode} (per le definizioni esatte si
+ faccia riferimento al file \file{fs.h} nei sorgenti del kernel). Un bit del
+ campo \var{fl\_flags} di specifica se si tratta di un lock in semantica BSD
+ (\macro{FL\_FLOCK}) o POSIX (\macro{FL\_POSIX}).} dato che questo è l'unico
+riferimento in comune che possono avere due processi diversi che aprono lo
+stesso file.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=13cm]{img/file_flock}
+ \caption{Schema dell'architettura del file locking, nel caso particolare
+ del suo utilizzo da parte dalla funzione \func{flock}.}
+ \label{fig:file_flock_struct}
+\end{figure}
+
+La richiesta di un file lock prevede una scansione della lista per determinare
+se l'acquisizione è possibile, ed in caso positivo l'aggiunta di un nuovo
+elemento.\footnote{cioè una nuova struttura \var{file\_lock}.} Nel caso dei
+lock creati con \func{flock} la semantica della funzione prevede che sia
+\func{dup} che \func{fork} non creino ulteriori istanze di un \textit{file
+ lock} quanto piuttosto degli ulteriori riferimenti allo stesso. Questo viene
+realizzato dal kernel associando ad ogni nuovo \textit{file lock} un
+puntatore\footnote{il puntatore è mantenuto nel campo \var{fl\_file} di
+ \var{file\_lock}, e viene utilizzato solo per i lock creati con la semantica
+ BSD.} alla voce nella \textit{file table} da cui si è richiesto il blocco,
+che così ne identifica il titolare.
+
+Questa struttura comporta che, quando si richiede la rimozione di un file
+lock, il kernel acconsenta solo se la richiesta proviene da un file descriptor
+che fa riferimento ad una voce nella file table corrispondente a quella
+registrata nel blocco. Allora se ricordiamo quanto visto in
+\secref{sec:file_dup} e \secref{sec:file_sharing}, e cioè che i file
+descriptor duplicati e quelli ereditati in un processo figlio puntano sempre
+alla stessa voce nella file table, si può capire immediatamente quali sono le
+conseguenze nei confronti delle funzioni \func{dup} e \func{fork}.
+
+Sarà cioè possibile rimuovere un file lock attraverso uno qualunque dei file
+descriptor che fanno riferimento alla stessa voce nella file table, quindi
+anche se questo è diverso da quello con cui lo si è
+creato,\footnote{attenzione, questo non vale se il file descriptor fa
+ riferimento allo stesso file, ma attraverso una voce diversa della file
+ table, come accade tutte le volte che si apre più volte lo stesso file.} o
+se si esegue la rimozione in un processo figlio; inoltre una volta tolto un
+file lock, la rimozione avrà effetto su tutti i file descriptor che
+condividono la stessa voce nella file table, e quindi, nel caso di file
+descriptor ereditati attraverso una \func{fork}, anche su processi diversi.
+
+Infine, per evitare che la terminazione imprevista di un processo lasci attivi
+dei file lock, è previsto che quando un file viene chiuso il kernel provveda
+anche a rimuovere tutti i lock ad esso associati. Anche in questo caso occorre
+tenere presente cosa succede quando si hanno file descriptor duplicati; in tal
+caso infatti il file non verrà effettivamente chiuso (ed il lock rimosso)
+fintanto che non viene rilasciata la relativa voce nella file table; la
+rimozione cioè avverrà solo quando tutti i file descriptor che fanno
+riferimento alla stessa voce sono stati chiusi, quindi, nel caso ci siano
+processi figli che mantengono ancora aperto un file descriptor, il lock non
+sarà rilasciato.
+
+
+\subsection{Il file locking POSIX}
+\label{sec:file_posix_lock}
La seconda interfaccia per l'\textit{advisory locking} disponibile in Linux è
quella standardizzata da POSIX, basata sulla funzione \func{fcntl}. Abbiamo
projects / gapil.git / blobdiff