devono eseguire operazioni che possono bloccarsi su più file descriptor:
mentre si è bloccati su uno di essi su di un'altro potrebbero essere presenti
dei dati; così che nel migliore dei casi si avrebbe una lettura ritardata
-inutilmente, e nel peggiore si potrebbe addirittura arrivare ad un deadlock.
+inutilmente, e nel peggiore si potrebbe addirittura arrivare ad un
+\textit{deadlock}.
Abbiamo già accennato in \secref{sec:file_open} che è possibile prevenire
questo tipo di comportamento aprendo un file in modalità
L'utilizzo di questa modalità di I/O permette di risolvere il problema
controllando a turno i vari file descriptor, in un ciclo in cui si ripete
l'accesso fintanto che esso non viene garantito. Ovviamente questa tecnica,
-detta \textit{polling}, è estremamente inefficiente: si tiene costantemente
-impiegata la CPU solo per eseguire in continuazione delle system call che
-nella gran parte dei casi falliranno. Per evitare questo, come vedremo in
-\secref{sec:file_multiplexing}, è stata introdotta una nuova interfaccia di
-programmazione, che comporta comunque l'uso della modalità di I/O non
-bloccante.
+detta \textit{polling}\index{polling}, è estremamente inefficiente: si tiene
+costantemente impiegata la CPU solo per eseguire in continuazione delle system
+call che nella gran parte dei casi falliranno. Per evitare questo, come
+vedremo in \secref{sec:file_multiplexing}, è stata introdotta una nuova
+interfaccia di programmazione, che comporta comunque l'uso della modalità di
+I/O non bloccante.
\subsection{L'I/O multiplexing}
\label{sec:file_multiplexing}
-Per superare il problema di dover usare il \textit{polling} per controllare la
-possibilità di effettuare operazioni su un file aperto in modalità non
-bloccante, sia BSD che System V hanno introdotto delle nuove funzioni in grado
-di sospendere l'esecuzione di un processo in attesa che l'accesso diventi
-possibile. Il primo ad introdurre questa modalità di operazione, chiamata
-usualmente \textit{I/O multiplexing}, è stato BSD,\footnote{la funzione è
- apparsa in BSD4.2 e standardizzata in BSD4.4, ma è stata portata su tutti i
- sistemi che supportano i \textit{socket}, compreso le varianti di System V.}
-con la funzione \func{select}, il cui prototipo è:
+Per superare il problema di dover usare il \textit{polling}\index{polling} per
+controllare la possibilità di effettuare operazioni su un file aperto in
+modalità non bloccante, sia BSD che System V hanno introdotto delle nuove
+funzioni in grado di sospendere l'esecuzione di un processo in attesa che
+l'accesso diventi possibile. Il primo ad introdurre questa modalità di
+operazione, chiamata usualmente \textit{I/O multiplexing}, è stato
+BSD,\footnote{la funzione è apparsa in BSD4.2 e standardizzata in BSD4.4, ma è
+ stata portata su tutti i sistemi che supportano i \textit{socket}, compreso
+ le varianti di System V.} con la funzione \func{select}, il cui prototipo
+è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/time.h}
\headdecl{sys/types.h}
riportati sul file. Ne viene fatta una copia
privata cui solo il processo chiamante ha
accesso. Le modifiche sono mantenute attraverso
- il meccanismo del \textit{copy on write} e
+ il meccanismo del
+ \textit{copy on write}\index{copy on write} e
salvate su swap in caso di necessità. Non è
specificato se i cambiamenti sul file originale
vengano riportati sulla regione
\macro{MAP\_EXECUTABLE}& Ignorato. \\
\macro{MAP\_NORESERVE} & Si usa con \macro{MAP\_PRIVATE}. Non riserva
delle pagine di swap ad uso del meccanismo di
- \textit{copy on write} per mantenere le
+ \textit{copy on write}\index{copy on write}
+ per mantenere le
modifiche fatte alla regione mappata, in
questo caso dopo una scrittura, se non c'è più
memoria disponibile, si ha l'emissione di
mappate. \\
\macro{MAP\_GROWSDOWN} & Usato per gli stack. Indica
che la mappatura deve essere effettuata con gli
- indirizzi crecenti verso il basso.\\
+ indirizzi crescenti verso il basso.\\
\macro{MAP\_ANONYMOUS} & La mappatura non è associata a nessun file. Gli
argomenti \param{fd} e \param{offset} sono
ignorati.\footnotemark\\
\subsection{L'\textit{advisory locking}}
\label{sec:file_record_locking}
-La prima modalità di file locking che è stata implementata nei sistemi
-unix-like è quella che viene usualmente chiamata \textit{advisory
- locking},\footnote{Stevens in APUE fa riferimento a questo argomento come al
- \textit{record locking}, dizione utilizzata anche dal manuale delle
+La prima modalità di \textit{file locking} che è stata implementata nei
+sistemi unix-like è quella che viene usualmente chiamata \textit{advisory
+ locking},\footnote{Stevens in \cite{APUE} fa riferimento a questo argomento
+ come al \textit{record locking}, dizione utilizzata anche dal manuale delle
\acr{glibc}; nelle pagine di manuale si parla di \textit{discretionary file
lock} per \func{fcntl} e di \textit{advisory locking} per \func{flock},
- mentre questo nome viene usato anche da Stevens per riferirsi al
- \textit{file locking} di POSIX. Dato che la dizione \textit{record locking}
- è quantomeno ambigua in quanto non esiste niente che possa fare riferimento
- al concetto di \textit{record}, alla fine si è scelto di mantenere il nome
- \textit{advisory locking}.} in quanto sono i singoli processi, e non il
-sistema, che si incaricano di asserire e verificare se esistono delle
-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, 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.
+ mentre questo nome viene usato da Stevens per riferirsi al \textit{file
+ locking} POSIX. Dato che la dizione \textit{record locking} è quantomeno
+ ambigua, in quanto in un sistema Unix non esiste niente che possa fare
+ riferimento al concetto di \textit{record}, alla fine si è scelto di
+ mantenere il nome \textit{advisory locking}.} in quanto sono i singoli
+processi, e non il sistema, che si incaricano di asserire e verificare se
+esistono delle 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 \textit{lock}, e che sta ai vari processi controllare
+esplicitamente lo stato dei file condivisi prima di accedervi, implementando
+un opportuno protocollo.
+
+In generale si distinguono due tipologie di \textit{file lock}:\footnote{di
+ seguito ci riferiremo sempre ai blocchi di accesso ai file con la
+ nomenclatura inglese di \textit{file lock}, o più brevemente con
+ \textit{lock}, per evitare confuzioni linguistiche con il blocco di un
+ processo (cioè la condizione in cui il processo viene posto in stato di
+ \textit{sleep}).} 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 appunto 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.
+proteggere il suo accesso in scrittura.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|c|c|c|}
+ \hline
+ \textbf{Richiesta} & \multicolumn{3}{|c|}{\textbf{Stato del file}}\\
+ \cline{2-4}
+ &Nessun lock&\textit{Read lock}&\textit{Write lock}\\
+ \hline
+ \hline
+ \textit{Read lock} & SI & SI & NO \\
+ \textit{Write lock}& SI & NO & NO \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Tipologie di file locking.}
+ \label{tab:file_file_lock}
+\end{table}
In Linux sono disponibili due interfacce per utilizzare l'\textit{advisory
locking}, la prima è quella derivata da BSD, che è basata sulla funzione
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
+inizia sempre con il richiedere 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.
+le operazioni sul file si deve provvedere a rimuovere il lock. La situazione
+delle varie possibilità è riassunta in \tabref{tab:file_file_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:
}
\end{prototype}
-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}.
+La funzione può essere usata per acquisire o rilasciare un \textit{file lock}
+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
\hline
\macro{LOCK\_SH} & Asserisce uno \textit{shared lock} sul file.\\
\macro{LOCK\_EX} & Asserisce un \textit{esclusive lock} sul file.\\
- \macro{LOCK\_UN} & Sblocca il file.\\
+ \macro{LOCK\_UN} & Rilascia il \textit{file lock}.\\
\macro{LOCK\_NB} & Impedisce che la funzione si blocchi nella
richiesta di un \textit{file lock}.\\
\hline
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}.
+alternativa. Se si specifica anche \macro{LOCK\_NB} la funzione non si
+bloccherà qualora il lock non possa essere acquisito, ma ritornerà subito con
+un errore di \macro{EWOULDBLOCK}. Per rilasciare un lock si dovrà invece usare
+\macro{LOCK\_UN}.
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.
-
+confronti delle due funzioni \func{dup} e \func{fork}. Per capire queste
+differenze occorre descrivere con maggiore dettaglio come viene realizzato il
+file locking nel kernel in entrambe le interfacce.
+
+In \figref{fig:file_flock_struct} si è riportato uno schema essenziale
+dell'implementazione del file locking in stile BSD 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
\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.
-
-
-
+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 file lock quanto
+piuttosto degli ulteriori riferimenti allo stesso. Questo viene realizzato dal
+kernel secondo lo schema di \figref{fig:file_flock_struct}, 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 lock, che così ne identifica il titolare.
+
+Questa struttura prevede 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 lock. 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 così possibile rimuovere un file lock attraverso uno qualunque dei file
+descriptor che fanno riferimento alla stessa voce nella file table, 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, 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; e questo avverrà
+solo quando tutti i file descriptor che fanno riferimento alla stessa voce
+sono stati chiusi. Quindi, nel caso ci siano duplicati o processi figli che
+mantengono ancora aperto un file descriptor, il lock non viene rilasciato.
+
+Si tenga presente infine che \func{flock} non è in grado di funzionare per i
+file mantenuti su NFS, in questo caso, se si ha la necessità di eseguire il
+\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.
+
\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
-\secref{sec:file_fcntl}, quando la si impiega per il \textit{file locking}
-però essa viene usata secondo il prototipo:
+già trattato questa funzione nelle sue molteplici possibilità di utilizzo in
+\secref{sec:file_fcntl}. Quando la si impiega per il \textit{file locking}
+essa viene usata solo secondo il prototipo:
\begin{prototype}{fcntl.h}{int fcntl(int fd, int cmd, struct flock *lock)}
Applica o rimuove un \textit{file lock} sul file \param{fd}.
}
\end{prototype}
-Si tenga presente che \func{flock} non è in grado di funzionare per i file
-manetenuti su NFS, in questo caso, se si ha la necessità di eseguire il
-\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}.
+Al contrario di quanto avviene con l'interfaccia basata su \func{flock} con
+\func{fcntl} è possibile bloccare anche delle singole sezioni di un file;
+inoltre la funzione permette di ottenere informazioni relative ai lock
+esistenti. Per realizzare tutto questo la funzione utilizza come terzo
+argomento una apposita struttura \var{flock} (la cui definizione è riportata
+in \figref{fig:struct_flock}) nella quale inserire tutti i dati relativi ad un
+determinato lock.
-
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!bht]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
\begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
\end{figure}
+I primi tre campi della struttura, \var{l\_whence}, \var{l\_start} e
+\var{l\_len}, servono a specificare la sezione del file a cui fa riferimento
+il lock: \var{l\_start} specifica il byte di partenza, \var{l\_len} la
+lunghezza della sezione e infine \var{l\_whence} imposta il riferimento da cui
+contare \var{l\_start}. Il valore di \var{l\_whence} segue la stessa semantica
+dell'omonimo argomento di \func{lseek}, coi tre possibili valori
+\macro{SEEK\_SET}, \macro{SEEK\_CUR} e \macro{SEEK\_END}, (si vedano le
+relative descrizioni in \secref{sec:file_lseek}).
+
+Si tenga presente che un lock può essere richiesto anche per una regione al di
+là della corrente fine del file, così che una eventuale estensione dello
+stesso resti coperta dal blocco. Inoltre se si specifica un valore nullo per
+\var{l\_len} il blocco si considera esteso fino alla dimensione massima del
+file; in questo modo è possibile bloccare una qualunque regione a partire da
+un certo punto fino alla fine del file, coprendo automaticamente quanto
+eventualmente aggiunto in coda allo stesso.
+
+Il tipo di file lock richiesto viene specificato dal campo \var{l\_type}, esso
+può assumere i tre valori definiti dalle costanti riportate in
+\tabref{tab:file_flock_type}, che permettono di richiedere rispettivamente uno
+\textit{shared lock}, un \textit{esclusive lock}, e la rimozione di un lock
+precedentemente acquisito. Infine il campo \var{l\_pid} viene usato solo in
+caso di lettura, quando si chiama \func{fcntl} con \macro{F\_GETLK}, e riporta
+il \acr{pid} del processo che detiene il lock.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{F\_RDLCK} & Richiede un blocco condiviso (\textit{read lock}).\\
+ \macro{F\_WRLCK} & Richiede un blocco esclusivo (\textit{write lock}).\\
+ \macro{F\_UNLCK} & Richiede l'eliminazione di un file lock.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori possibili per il campo \var{l\_type} di \func{flock}.}
+ \label{tab:file_flock_type}
+\end{table}
+
+L'operazione effettivamente svolta dalla funzione è stabilita dal valore
+dall'argomento \param{cmd} che, come già riportato in \secref{sec:file_fcntl},
+specifica l'azione da compiere; i valori relativi al file locking sono tre:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
+\item[\macro{F\_GETLK}] verifica se il file lock specificato dalla struttura
+ puntata da \param{lock} può essere acquisito: in caso negativo sovrascrive
+ la struttura \param{flock} con i valori relativi al lock già esistente che
+ ne blocca l'acquisizione, altrimenti si limita a impostarne il campo
+ \var{l\_type} con il valore \macro{F\_UNLCK}.
+\item[\macro{F\_SETLK}] se il campo \var{l\_type} della struttura puntata da
+ \param{lock} è \macro{F\_RDLCK} o \macro{F\_WRLCK} richiede il
+ corrispondente file lock, se è \macro{F\_UNLCK} lo rilascia. Nel caso la
+ richiesta non possa essere soddisfatta a causa di un lock preesistente la
+ funzione ritorna immediatamente con un errore di \macro{EACCES} o di
+ \macro{EAGAIN}.
+\item[\macro{F\_SETLKW}] è identica a \macro{F\_SETLK}, ma se la richiesta di
+ un lock non può essere soddisfatta per la presenza di un altro blocco, mette
+ il processo in stato di attesa fintanto che il lock precedente non viene
+ rilasciato. Se l'attesa viene interrotta da un segnale la funzione ritorna
+ con un errore di \macro{EINTR}.
+\end{basedescript}
+
+Si noti che per quanto detto il comando \macro{F\_GETLK} non serve a rilevare
+una presenza generica di lock su un file, perché se ne esistono altri
+compatibili con quello richiesto, la funzione ritorna comunque impostando
+\var{l\_type} a \macro{F\_UNLCK}. Inoltre a seconda del valore di
+\var{l\_type} si potrà controllare o l'esistenza di un qualunque tipo di lock
+(con \macro{F\_WRLCK}) o di write lock (con \macro{F\_RDLCK}). Si consideri
+poi che può esserci più di un lock che impedisce l'acquisizione di quello
+richiesto, ma la funzione ne riporterà sempre soltanto uno, impostando
+\var{l\_whence} a \macro{SEEK\_SET} ed i valori \var{l\_start} e \var{l\_len}
+per indicare quale è la regione bloccata.
+
+Infine si tenga presente che effettuare un controllo con il comando
+\macro{F\_GETLK} e poi tentare l'acquisizione con \macro{F\_SETLK} non è una
+operazione atomica (un altro processo potrebbe acquisire un lock fra le due
+chiamate) per cui si deve sempre verificare il codice di ritorno di
+\func{fcntl}\footnote{controllare il codice di ritorno delle funzioni invocate
+ è comunque una buona norma di programmazione, che permette di evitare un
+ sacco di errori difficili da tracciare proprio perché non vengono rilevati.}
+quando la si invoca con \macro{F\_SETLK}, per controllare che il lock sia
+stato effettivamente acquisito.
+
+Occorre infine considerare come interagiscono operazioni su lock che si
+estendono su regioni che si sovrappongono fra loro (ovviamente si fa
+riferimento ai lock detenuti dallo stesso processo); ad esempio è possibile
+con una sola chiamata rimuovere più lock separati (indicando in \var{flock}
+una regione che li copra tutti), o rimuovere solo una parte di un lock
+preesistente (indicando una sezione contenuta in un altro lock), di coprire
+con un nuovo lock altri lock già ottenuti. In tutti questi casi il kernel si
+preoccupa di accorpare o suddividere le regioni bloccate, a seconda di quanto
+necessario per soddisfare l'operazione richiesta, aggiornando opportunamente
+le strutture interne usate per il file locking.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering \includegraphics[width=9cm]{img/file_lock_dead}
+ \caption{Schema di una situazione di \textit{deadlock}.}
+ \label{fig:file_flock_dead}
+\end{figure}
+
+Non operando a livello di interi file, il file locking POSIX introduce
+un'ulteriore complicazione; consideriamo la situazione illustrata in
+\figref{fig:file_flock_dead}, in cui il processo A blocca la regione 1 e il
+processo B la regione 2. Supponiamo che successivamente il processo A richieda
+un lock sulla regione 2 che non può essere acquisito per il preesistente lock
+del processo 2; il processo 1 si bloccherà fintanto che il processo 2 non
+rilasci il blocco. Ma cosa accade se il processo 2 nel frattempo tenta a sua
+volta di ottenere un lock sulla regione A? Questa è una tipica situazione che
+porta ad un \textit{deadlock}\index{deadlock}, dato che a quel punto anche il
+processo 2 si bloccherebbe, e niente potrebbe sbloccare l'altro processo. Per
+questo motivo il kernel si incarica di rilevare situazioni di questo tipo, ed
+impedirle restituendo un errore di \macro{EDEADLK} alla funzione che cerca di
+acquisire un lock che porterebbe ad un \textit{deadlock}.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering \includegraphics[width=13cm]{img/file_posix_lock}
+ \caption{Schema dell'architettura del file locking, nel caso particolare
+ del suo utilizzo secondo l'interfaccia standard POSIX.}
+ \label{fig:file_posix_lock}
+\end{figure}
+
+Come accennato nella semantica POSIX si ha un comportamento del file locking
+diverso rispetto a quanto visto in \secref{sec:file_flock}. Lo schema della
+struttura usata dal kernel in questo caso è riportato in
+\figref{fig:file_posix_lock}; come si vede essa è molto simile a quanto visto
+in \figref{fig:file_flock_struct} per \func{flock}:\footnote{in questo caso
+ nella figura si sono evidenziati solo i campi di \var{file\_lock}
+ significativi per la semantica POSIX, in particolare adesso ciascuna
+ struttura contiene, oltre al \acr{pid} del processo in \var{fl\_pid}, la
+ sezione di file che viene bloccata grazie ai campi \var{fl\_start} e
+ \var{fl\_end}. La struttura è comunque la stessa, solo che in questo caso
+ nel campo \var{fl\_flags} è impostato il bit \macro{FL\_POSIX} ed il campo
+ \var{fl\_file} non viene usato.} il lock è sempre associato all'inode, solo
+che in questo caso la titolarità non viene identificata con il riferimento ad
+una voce nella file table, ma con il valore del \acr{pid} del processo.
+
+Tutto ciò significa che la rimozione di un lock viene effettuata controllando
+che il \acr{pid} del processo richiedente corrisponda a quello contenuto nel
+lock. Questa diversa modalità ha delle conseguenze precise riguardo il
+comportamento dei lock POSIX. La prima conseguenza è che un lock POSIX non
+viene mai ereditato attraverso una \func{fork}, dato che il processo figlio
+avrà un \acr{pid} diverso, mentre passa indenne attraverso una \func{exec} in
+quanto il \acr{pid} resta lo stesso. Questo comporta che, al contrario di
+quanto avveniva con la semantica BSD, quando processo termina tutti i file
+lock da esso detenuti vengono immediatamente rilasciati.
+
+La seconda conseguenza è che qualunque file descriptor che faccia riferimento
+allo stesso file (che sia stato ottenuto con una \func{dup} o con una
+\func{open} in questo caso non fa differenza) può essere usato per rimuovere
+un lock, dato che quello che conta è solo il \acr{pid} del processo. Da questo
+deriva una ulteriore sottile differenza di comportamento: dato che alla
+chiusura di un file i lock ad esso associati vengono rimossi, nella semantica
+POSIX basterà chiudere un file descriptor qualunque per cancellare tutti i
+lock relativi al file cui esso faceva riferimento, anche se questi fossero
+stati creati usando altri file descriptor che restano aperti.
+
+
+\subsection{La funzione \func{lockf}}
+\label{sec:file_lockf}
+
+Abbiamo visto come l'interfaccia POSIX per il file locking sia molto più
+potente e flessibile di quella di BSD, ma è anche molto più complicata da
+usare per le varie opzioni da passare a \func{fcntl}. Per questo motivo è
+disponibile anche una interfaccia semplificata (ripresa da System V) che
+utilizza la funzione \func{lockf}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/file.h}{int lockf(int fd, int cmd, off\_t len)}
+
+ Applica, controlla o rimuove un \textit{file lock} sul file \param{fd}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo, e -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EWOULDBLOCK}] Non è possibile acquisire il lock, e si è
+ selezionato \macro{LOCK\_NB}, oppure l'operazione è proibita perché il
+ file è mappato in memoria.
+ \item[\macro{ENOLCK}] Il sistema non ha le risorse per il locking: ci sono
+ troppi segmenti di lock aperti, si è esaurita la tabella dei lock.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \macro{EBADF}, \macro{EINVAL}.
+ }
+\end{prototype}
+
+Il comportamento della funzione dipende dal valore dell'argomento \param{cmd}
+che specifica quale azione eseguire; i valori possibili sono riportati in
+\tabref{tab:file_lockf_type}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{7cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{LOCK\_SH}& Richiede uno \textit{shared lock}. Più processi possono
+ mantenere un lock condiviso sullo stesso file.\\
+ \macro{LOCK\_EX}& Richiede un \textit{exclusive lock}. Un solo processo
+ alla volta può mantenere un lock esclusivo su un file. \\
+ \macro{LOCK\_UN}& Sblocca il file.\\
+ \macro{LOCK\_NB}& Non blocca la funzione quando il lock non è disponibile,
+ si specifica sempre insieme ad una delle altre operazioni
+ con un OR aritmetico dei valori.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori possibili per il campo \var{cmd} di \func{lockf}.}
+ \label{tab:file_lockf_type}
+\end{table}
+
+Qualora il lock non possa essere acquisito, a meno di non aver specificato
+\macro{LOCK\_NB}, la funzione si blocca fino alla disponibilità dello stesso.
+Dato che la funzione è implementata utilizzando \func{fcntl} la semantica
+delle operazioni è la stessa di quest'ultima (pertanto la funzione non è
+affatto equivalente a \func{flock}).
+
+
\subsection{Il \textit{mandatory locking}}
\label{sec:file_mand_locking}
Il \textit{mandatory locking} è una opzione introdotta inizialmente in SVr4,
-per introdurre un file locking che come dice il nome, fosse effettivo
+per introdurre un file locking che, come dice il nome, fosse effettivo
indipendentemente dai controlli eseguiti da un processo. Con il
\textit{mandatory locking} infatti è possibile far eseguire il blocco del file
-direttamente al sistema, così che anche qualora non si predisponessero le
+direttamente al sistema, così che, anche qualora non si predisponessero le
opportune verifiche nei processi, questo verrebbe comunque rispettato.
Per poter utilizzare il \textit{mandatory locking} è stato introdotto un
-utilizzo particolare del bit \acr{suid}. Se si ricorda quanto esposto in
-\secref{sec:file_suid_sgid}), esso viene di norma utilizzato per cambiare
-l'userid effettivo con cui viene eseguito un programma, ed è pertanto sempre
-associato alla presenza del permesso di esecuzione. Impostando questo bit su
-un file senza permesso di esecuzione in un sistema che supporta il
-\textit{mandatory locking}, fa sì che quest'ultimo venga attivato per il file
-in questione. In questo modo una combinazione dei permessi originariamente non
-contemplata, in quanto senza significato, diventa l'indicazione della presenza
-o meno del \textit{mandatory locking}.
+utilizzo particolare del bit \acr{sgid}. Se si ricorda quanto esposto in
+\secref{sec:file_suid_sgid}), esso viene di norma utilizzato per cambiare il
+groupid effettivo con cui viene eseguito un programma, ed è pertanto sempre
+associato alla presenza del permesso di esecuzione per il gruppo. Impostando
+questo bit su un file senza permesso di esecuzione in un sistema che supporta
+il \textit{mandatory locking}, fa sì che quest'ultimo venga attivato per il
+file in questione. In questo modo una combinazione dei permessi
+originariamente non contemplata, in quanto senza significato, diventa
+l'indicazione della presenza o meno del \textit{mandatory
+ locking}.\footnote{un lettore attento potrebbe ricordare quanto detto in
+ \secref{sec:file_chmod} e cioè che il bit \acr{sgid} viene cancellato (come
+ misura di sicurezza) quando di scrive su un file, questo non vale quando
+ esso viene utilizzato per attivare il \textit{mandatory locking}.}
+
+L'uso del \textit{mandatory locking} presenta vari aspetti delicati, dato che
+neanche root può passare sopra ad un lock; pertanto un processo che blocchi un
+file cruciale può renderlo completamente inaccessibile, rendendo completamente
+inutilizzabile il sistema\footnote{il problema si potrebbe risolvere
+ rimuovendo il bit \acr{sgid}, ma non è detto che sia così facile fare questa
+ operazione con un sistema bloccato.} inoltre con il \textit{mandatory
+ locking} si può bloccare completamente un server NFS richiedendo una lettura
+su un file su cui è attivo un lock. Per questo motivo l'abilitazione del
+mandatory locking è di norma disabilitata, e deve essere attivata filesystem
+per filesystem in fase di montaggio (specificando l'apposita opzione di
+\func{mount} riportata in \tabref{tab:sys_mount_flags}, o con l'opzione
+\cmd{mand} per il comando).
+
+Si tenga presente inoltre che il \textit{mandatory locking} funziona
+sull'interfaccia POSIX di \func{fcntl}, questo significa che non ha nessun
+effetto sui lock richiesti con l'interfaccia di \func{flock}, ed inoltre che
+la granularità del lock è quella del singolo byte, come per \func{fcntl}.
+
+La sintassi di acquisizione dei lock è esattamente la stessa vista in
+precedenza per \func{fcntl} e \func{lockf}, la differenza è che in caso di
+mandatory lock attivato non è più necessario controllare la disponibilità di
+accesso al file, ma si potranno usare direttamente le ordinarie funzioni di
+lettura e scrittura e sarà compito del kernel gestire direttamente il file
+locking.
+
+Questo significa che in caso di read lock la lettura dal file potrà avvenire
+normalmente con \func{read}, mentre una \func{write} si bloccherà fino al
+rilascio del lock, a meno di non aver aperto il file con \macro{O\_NONBLOCK},
+nel qual caso essa ritornerà immediatamente con un errore di \macro{EAGAIN}.
+
+Se invece si è acquisito un write lock tutti i tentativi di leggere o scrivere
+sulla regione del file bloccata fermeranno il processo fino al rilascio del
+lock, a meno che il file non sia stato aperto con \macro{O\_NONBLOCK}, nel
+qual caso di nuovo si otterrà un ritorno immediato con l'errore di
+\macro{EAGAIN}.
+
+Infine occorre ricordare che le funzioni di lettura e scrittura non sono le
+sole ad operare sui contenuti di un file, e che sia \func{creat} che
+\func{open} (quando chiamata con \macro{O\_TRUNC}) effettuano dei cambiamenti,
+così come \func{truncate}, riducendone le dimensioni (a zero nei primi due
+casi, a quanto specificato nel secondo). Queste operazioni sono assimilate a
+degli accessi in scrittura e pertanto non potranno essere eseguite (fallendo
+con un errore di \macro{EAGAIN}) su un file su cui sia presente un qualunque
+lock (le prime due sempre, la terza solo nel caso che la riduzione delle
+dimensioni del file vada a sovrapporsi ad una regione bloccata).
+
+L'ultimo aspetto della interazione del \textit{mandatory locking} con le
+funzioni di accesso ai file è quello relativo ai file mappati in memoria
+appena trattati in \secref{sec:file_memory_map}; anche in tal caso infatti,
+quando si esegue la mappatura con l'opzione \macro{MAP\_SHARED}, si ha un
+accesso al contenuto del file. Lo standard SVID prevede che sia impossibile
+eseguire il memory mapping di un file su cui sono presenti dei
+lock\footnote{alcuni sistemi, come HP-UX, sono ancora più restrittivi e lo
+ impediscono anche in caso di \textit{advisory locking}, anche se questo non
+ ha molto senso.} in Linux è stata però fatta la scelta implementativa di
+seguire questo comportamento soltanto quando si chiama \func{mmap} con
+l'opzione \macro{MAP\_SHARED} (nel qual caso la funzione fallisce con il
+solito \macro{EAGAIN}).
+
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