-\subsection{Il file locking in Linux}
-\label{sec:file_linux_file_lock}
-
-L'implementazione del \textit{file locking} in Linux, benché perfettamente
-funzionante, resta una sovrapposizione di diverse interfacce, risultante in
-una complessità
-
-
-
\subsection{L'\textit{advisory locking}}
\label{sec:file_record_locking}
condizioni di blocco per l'accesso ai file. Questo significa che le funzioni
\func{read} o \func{write} non risentono affatto della presenza di un
eventuale blocco, e che sta ai vari processi controllare esplicitamente lo
-stato dei file condivisi prima di accedervi ed implementare opportunamente un
-protocollo di accesso.
+stato dei file condivisi prima di accedervi, implementando un opportuno
+protocollo.
+
+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
+modificato mentre lo si legge. Si parla di \textsl{blocco condiviso} in quanto
+più processi possono richiedere contemporaneamente uno \textit{shared lock}
+su un file per proteggere il loro accesso in lettura.
+
+La seconda tipologia è il cosiddetto \textit{exclusive lock}, detto anche
+\textit{write lock} in quanto serve a bloccare l'accesso su un file (sia in
+lettura che in scrittura) da parte di altri processi mentre lo si sta
+scrivendo. Si parla di \textsl{blocco esclusivo} appunto perché un solo
+processo alla volta può richiedere un \textit{exclusive lock} su un file per
+proteggere il suo accesso in scrittura.
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 (originaria di
+\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
-modificato mentre lo si legge. Si parla di \textsl{blocco condiviso} in quanto
-più processi possono richiedere contemporaneamente uno \textit{shared lock}
-per proteggere un accesso in lettura.
-
-La seconda è il cosiddetto \textit{exclusive lock}, detto anche \textit{write
- lock} in quanto serve a bloccare l'accesso su un file da parte di altri (sia
-in lettura che in scrittura) mentre lo si sta scrivendo. Si parla di
-\textsl{blocco esclusivo} appunto perché un solo processo alla volta può
-richiedere un \textit{exclusive lock} per proteggere un 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}, o un \textit{exclusive lock} su un file con altro \textit{file lock})
-la funzione blocca il processo fintanto che \textit{file lock} preesistente
-non viene rimosso.
-
-L'interfaccia classica usata da BSD permette di eseguire il blocco solo su un
-intero file, funzione usata per richiedere e rimuovere un \textit{file lock} è
-\func{flock}, il cui prototipo è:
+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 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}.
}
\end{prototype}
-Il comportamento della funzione è specificato dal valore dell'argomento
-\param{operation}, da passare come maschera binaria dei valori riportati in
-\tabref{tab:file_flock_operation}. Quando si chiude un file i lock esistenti
-su di esso vengono sempre cancellati.
-
+La funzione può essere usata per acquisire o rilasciare un blocco a seconda di
+quanto specificato tramite il valore dell'argomento \param{operation}, questo
+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}
-La funzione esegue il blocco direttamente il file (cioè rispetto allo schema
-di \secref{fig:file_stat_struct} il blocco è mantenuto in riferimento alla
-struttura \var{file}, 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
+esclusiva. 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 cosa
+succede in questi casi, occorre tenere presente che il file locking (qualunque
+sia l'interfaccia che si usa), anche se richiesto attraverso un file
+descriptor, agisce sempre su un file, secondo lo schema di
+\figref{fig:file_lock_struct}. Questo significa che le informazioni relative
+agli eventuali lock sono mantenute a livello di inode,\footnote{come mostrato
+ 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}, il
+ cui indirizzo iniziale è mantenuto dal campo \var{i\_flock} della struttura
+ \var{inode} (il tutto è definito nei sorgenti del kernel in \file{fs.h}). 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}).} come è
+naturale dato che l'inode è l'unica cosa in comune cui possono accedere 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}
+
+
+
+Nel caso dei lock creati con \func{flock} la semantica prevede che sia
+\func{dup} che \func{fork} non creano ulteriori istanze di un \textit{file
+ lock} quanto piuttosto degli ulteriori riferimenti allo stesso. Questo viene
+realizzato dal kernel mantenendo per ciascun \textit{file lock} un
+puntatore\footnote{nel campo \var{fl\_file} di \var{file\_lock}.} al file
+nella \textit{file table} cui esso fa riferimento.
+
+
+che il kernel mantiene per ciascuno di
+essi\footnote{nel campo \var{fl\_file}.} anche un riferimento
+
+essi fanno riferimento al
+
+
+
+
+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.
+
+
+
+
+\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
già trattato questa funzione nelle sue molteplici funzionalità in
\textit{file locking}, occorre usare l'interfaccia basata su \func{fcntl} che
può funzionare anche attraverso NFS, a condizione che sia il client che il
server supportino questa funzionalità.
-
-
+
La standardizzatione operata con POSIX.1 ha adottato le API per il
\textit{file locking} originarie di System V, basate sulla funzione
+
+
Al contrario di \func{flock} con \func{fcntl} è possibile bloccare anche solo
delle sezioni di un file. La funzione prende come argomento una struttura
\var{flock} la cui definizione è riportata in \figref{fig:struct_flock}.
projects / gapil.git / blobdiff