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+
\chapter{La comunicazione fra processi}
\label{cha:IPC}
accennato concetto di funzionamento di una pipe è semplice: quello che si
scrive nel file descriptor aperto in scrittura viene ripresentato tale e quale
nel file descriptor aperto in lettura. I file descriptor infatti non sono
-connessi a nessun file reale, ma ad un buffer nel kernel, la cui dimensione è
-specificata dal parametro di sistema \const{PIPE\_BUF}, (vedi
+connessi a nessun file reale, ma, come accennato in
+sez.~\ref{sec:file_sendfile_splice}, ad un buffer nel kernel, la cui
+dimensione è specificata dal parametro di sistema \const{PIPE\_BUF}, (vedi
sez.~\ref{sec:sys_file_limits}). Lo schema di funzionamento di una pipe è
illustrato in fig.~\ref{fig:ipc_pipe_singular}, in cui sono illustrati i due
capi della pipe, associati a ciascun file descriptor, con le frecce che
è il loro uso più comune, analogo a quello effettuato della shell, e che
consiste nell'inviare l'output di un processo (lo standard output) sull'input
di un altro. Realizzeremo il programma di esempio nella forma di un
-\textit{CGI}\footnote{Un CGI (\textit{Common Gateway Interface}) è un
+\textit{CGI}\footnote{un CGI (\textit{Common Gateway Interface}) è un
programma che permette la creazione dinamica di un oggetto da inserire
all'interno di una pagina HTML.} per Apache, che genera una immagine JPEG
di un codice a barre, specificato come argomento in ingresso.
Si potrebbe obiettare che sarebbe molto più semplice salvare il risultato
intermedio su un file temporaneo. Questo però non tiene conto del fatto che un
\textit{CGI} deve poter gestire più richieste in concorrenza, e si avrebbe una
-evidente \textit{race condition}\itindex{race~condition} in caso di accesso
+evidente \itindex{race~condition} \textit{race condition} in caso di accesso
simultaneo a detto file.\footnote{il problema potrebbe essere superato
determinando in anticipo un nome appropriato per il file temporaneo, che
verrebbe utilizzato dai vari sotto-processi, e cancellato alla fine della
- loro esecuzione; ma a questo le cose non sarebbero più tanto semplici.}
-L'uso di una pipe invece permette di risolvere il problema in maniera semplice
-ed elegante, oltre ad essere molto più efficiente, dato che non si deve
-scrivere su disco.
+ loro esecuzione; ma a questo punto le cose non sarebbero più tanto
+ semplici.} L'uso di una pipe invece permette di risolvere il problema in
+maniera semplice ed elegante, oltre ad essere molto più efficiente, dato che
+non si deve scrivere su disco.
Il programma ci servirà anche come esempio dell'uso delle funzioni di
duplicazione dei file descriptor che abbiamo trattato in
il cui codice completo è disponibile nel file \file{BarCodePage.c} che si
trova nella directory dei sorgenti.
-
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
POSIX.1 ha definito dei nuovi oggetti, le \textit{fifo}, che hanno le stesse
caratteristiche delle pipe, ma che invece di essere strutture interne del
kernel, visibili solo attraverso un file descriptor, sono accessibili
-attraverso un inode\index{inode} che risiede sul filesystem, così che i
+attraverso un \index{inode} inode che risiede sul filesystem, così che i
processi le possono usare senza dovere per forza essere in una relazione di
\textsl{parentela}.
Utilizzando una \textit{fifo} tutti i dati passeranno, come per le pipe,
attraverso un apposito buffer nel kernel, senza transitare dal filesystem;
-l'inode\index{inode} allocato sul filesystem serve infatti solo a fornire un
+\index{inode} l'inode allocato sul filesystem serve infatti solo a fornire un
punto di riferimento per i processi, che permetta loro di accedere alla stessa
fifo; il comportamento delle funzioni di lettura e scrittura è identico a
quello illustrato per le pipe in sez.~\ref{sec:ipc_pipes}.
lettura; è possibile anche usare la fifo all'interno di un solo processo, nel
qual caso però occorre stare molto attenti alla possibili situazioni di
stallo.\footnote{se si cerca di leggere da una fifo che non contiene dati si
- avrà un deadlock\itindex{deadlock} immediato, dato che il processo si blocca
- e non potrà quindi mai eseguire le funzioni di scrittura.}
+ avrà un \itindex{deadlock} deadlock immediato, dato che il processo si
+ blocca e non potrà quindi mai eseguire le funzioni di scrittura.}
Per la loro caratteristica di essere accessibili attraverso il filesystem, è
piuttosto frequente l'utilizzo di una fifo come canale di comunicazione nelle
A questo punto il server resta (se non ci sono altri client che stanno
effettuando richieste) con la fifo chiusa sul lato in lettura, ed in questo
stato la funzione \func{read} non si bloccherà in attesa di input, ma
-ritornerà in continuazione, restituendo un end-of-file.\footnote{Si è usata
+ritornerà in continuazione, restituendo un end-of-file.\footnote{si è usata
questa tecnica per compatibilità, Linux infatti supporta l'apertura delle
fifo in lettura/scrittura, per cui si sarebbe potuto effettuare una singola
apertura con \const{O\_RDWR}, la doppia apertura comunque ha il vantaggio
occorrerà definire la speciale variabile di ambiente \code{LD\_LIBRARY\_PATH}
in modo che il linker dinamico possa accedervi.
-In generale questa variabile indica il \itindex{pathname}\textit{pathname}
+In generale questa variabile indica il \itindex{pathname} \textit{pathname}
della directory contenente la libreria. Nell'ipotesi (che daremo sempre per
verificata) che si facciano le prove direttamente nella directory dei sorgenti
(dove di norma vengono creati sia i programmi che la libreria), il comando da
dare sarà \code{export LD\_LIBRARY\_PATH=./}; a questo punto potremo lanciare
il server, facendogli leggere una decina di frasi, con:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./fortuned -n10
-\end{verbatim}
+\end{Verbatim}
+%$
Avendo usato \func{daemon} per eseguire il server in background il comando
ritornerà immediatamente, ma potremo verificare con \cmd{ps} che in effetti il
programma resta un esecuzione in background, e senza avere associato un
terminale di controllo (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:sess_daemon}):
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ps aux
...
piccardi 27489 0.0 0.0 1204 356 ? S 01:06 0:00 ./fortuned -n10
piccardi 27492 3.0 0.1 2492 764 pts/2 R 01:08 0:00 ps aux
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
e si potrà verificare anche che in \file{/tmp} è stata creata la fifo di
ascolto \file{fortune.fifo}. A questo punto potremo interrogare il server con
il programma client; otterremo così:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./fortune
Linux ext2fs has been stable for a long time, now it's time to break it
-- Linuxkongreß '95 in Berlin
[piccardi@gont sources]$ ./fortune
Linux ext2fs has been stable for a long time, now it's time to break it
-- Linuxkongreß '95 in Berlin
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
e ripetendo varie volte il comando otterremo, in ordine casuale, le dieci
frasi tenute in memoria dal server.
\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[\errcode{EAFNOSUPPORT}] I socket locali non sono supportati.
- \item[\errcode{EPROTONOSUPPORT}] Il protocollo specificato non è supportato.
- \item[\errcode{EOPNOTSUPP}] Il protocollo specificato non supporta la
+ \item[\errcode{EAFNOSUPPORT}] i socket locali non sono supportati.
+ \item[\errcode{EPROTONOSUPPORT}] il protocollo specificato non è supportato.
+ \item[\errcode{EOPNOTSUPP}] il protocollo specificato non supporta la
creazione di coppie di socket.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EMFILE}, \errval{EFAULT}.
\end{functions}
La funzione determina un valore della chiave sulla base di \param{pathname},
-che deve specificare il \itindex{pathname}\textit{pathname} di un file
+che deve specificare il \itindex{pathname} \textit{pathname} di un file
effettivamente esistente e di un numero di progetto \param{proj\_id)}, che di
norma viene specificato come carattere, dato che ne vengono utilizzati solo
gli 8 bit meno significativi.\footnote{nelle libc4 e libc5, come avviene in
Il problema è che anche così non c'è la sicurezza che il valore della chiave
sia univoco, infatti esso è costruito combinando il byte di \param{proj\_id)}
-con i 16 bit meno significativi dell'inode\index{inode} del file
+con i 16 bit meno significativi \index{inode} dell'inode del file
\param{pathname} (che vengono ottenuti attraverso \func{stat}, da cui derivano
i possibili errori), e gli 8 bit meno significativi del numero del dispositivo
su cui è il file. Diventa perciò relativamente facile ottenere delle
-collisioni, specie se i file sono su dispositivi con lo stesso \textit{minor
- number}, come \file{/dev/hda1} e \file{/dev/sda1}.
+collisioni, specie se i file sono su dispositivi con lo stesso
+\itindex{minor~number} \textit{minor number}, come \file{/dev/hda1} e
+\file{/dev/sda1}.
In genere quello che si fa è utilizzare un file comune usato dai programmi che
devono comunicare (ad esempio un header comune, o uno dei programmi che devono
Il secondo livello di controllo è quello delle varie funzioni che accedono
direttamente (in lettura o scrittura) all'oggetto. In tal caso lo schema dei
controlli è simile a quello dei file, ed avviene secondo questa sequenza:
-\begin{itemize}
+\begin{itemize*}
\item se il processo ha i privilegi di amministratore l'accesso è sempre
consentito.
\item se l'user-ID effettivo del processo corrisponde o al valore del campo
valore del campo \var{cgid} o a quello del campo \var{gid} ed il permesso
per il gruppo in \var{mode} è appropriato l'accesso è consentito.
\item se il permesso per gli altri è appropriato l'accesso è consentito.
-\end{itemize}
+\end{itemize*}
solo se tutti i controlli elencati falliscono l'accesso è negato. Si noti che
a differenza di quanto avviene per i permessi dei file, fallire in uno dei
passi elencati non comporta il fallimento dell'accesso. Un'ulteriore
differenza rispetto a quanto avviene per i file è che per gli oggetti di IPC
-il valore di \var{umask} (si ricordi quanto esposto in
+il valore di \itindex{umask} \textit{umask} (si ricordi quanto esposto in
sez.~\ref{sec:file_perm_management}) non ha alcun significato.
altri limiti relativi al \textit{SysV IPC}) solo con una ricompilazione del
kernel, andando a modificarne la definizione nei relativi header file. A
partire dal kernel 2.4.x è possibile cambiare questi valori a sistema attivo
- scrivendo sui file \file{shmmni}, \file{msgmni} e \file{sem} di
- \file{/proc/sys/kernel} o con l'uso di \func{sysctl}.} e per ciascuno di
+ scrivendo sui file \procrelfile{/proc/sys/kernel}{shmmni},
+ \procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmni} e \procrelfile{/proc/sys/kernel}{sem}
+ di \file{/proc/sys/kernel} o con l'uso di \func{sysctl}.} e per ciascuno di
essi viene mantenuto in \var{seq} un numero di sequenza progressivo che viene
incrementato di uno ogni volta che l'oggetto viene cancellato. Quando
l'oggetto viene creato usando uno spazio che era già stato utilizzato in
stampa, cancellazione. I valori di default sono per l'uso delle code di
messaggi e un ciclo di 5 volte. Se si lancia il comando si otterrà qualcosa
del tipo:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
piccardi@gont sources]$ ./ipctestid
Identifier Value 0
Identifier Value 32768
Identifier Value 65536
Identifier Value 98304
Identifier Value 131072
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
il che ci mostra che abbiamo un kernel della serie 2.4.x nel quale non avevamo
ancora usato nessuna coda di messaggi. Se ripetiamo il comando otterremo
ancora:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./ipctestid
Identifier Value 163840
Identifier Value 196608
Identifier Value 229376
Identifier Value 262144
Identifier Value 294912
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
che ci mostra come il valore di \var{seq} sia in effetti una quantità
mantenuta staticamente all'interno del sistema.
\bodydesc{La funzione restituisce l'identificatore (un intero positivo) o -1
in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] Il processo chiamante non ha i privilegi per accedere
+ \item[\errcode{EACCES}] il processo chiamante non ha i privilegi per accedere
alla coda richiesta.
- \item[\errcode{EEXIST}] Si è richiesta la creazione di una coda che già
+ \item[\errcode{EEXIST}] si è richiesta la creazione di una coda che già
esiste, ma erano specificati sia \const{IPC\_CREAT} che \const{IPC\_EXCL}.
- \item[\errcode{EIDRM}] La coda richiesta è marcata per essere cancellata.
- \item[\errcode{ENOENT}] Si è cercato di ottenere l'identificatore di una coda
+ \item[\errcode{EIDRM}] la coda richiesta è marcata per essere cancellata.
+ \item[\errcode{ENOENT}] si è cercato di ottenere l'identificatore di una coda
di messaggi specificando una chiave che non esiste e \const{IPC\_CREAT}
non era specificato.
- \item[\errcode{ENOSPC}] Si è cercato di creare una coda di messaggi quando è
+ \item[\errcode{ENOSPC}] si è cercato di creare una coda di messaggi quando è
stato superato il limite massimo di code (\const{MSGMNI}).
\end{errlist}
ed inoltre \errval{ENOMEM}.
\hline
\hline
\const{MSGMNI}& 16& \file{msgmni} & Numero massimo di code di
- messaggi. \\
+ messaggi.\\
\const{MSGMAX}& 8192& \file{msgmax} & Dimensione massima di un singolo
messaggio.\\
\const{MSGMNB}&16384& \file{msgmnb} & Dimensione massima del contenuto di
negli header e corrispondenti alle prime tre costanti riportate in
tab.~\ref{tab:ipc_msg_limits}, come accennato però in Linux è possibile
modificare questi limiti attraverso l'uso di \func{sysctl} o scrivendo nei
-file \file{msgmax}, \file{msgmnb} e \file{msgmni} di \file{/proc/sys/kernel/}.
-
+file \procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmax},
+\procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmnb} e
+\procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmni} di \file{/proc/sys/kernel/}.
\begin{figure}[htb]
- \centering \includegraphics[width=15cm]{img/mqstruct}
+ \centering \includegraphics[width=13cm]{img/mqstruct}
\caption{Schema della struttura di una coda messaggi.}
\label{fig:ipc_mq_schema}
\end{figure}
-Una coda di messaggi è costituita da una \itindex{linked~list}\textit{linked
- list};\footnote{una \textit{linked list} è una tipica struttura di dati,
- organizzati in una lista in cui ciascun elemento contiene un puntatore al
- successivo. In questo modo la struttura è veloce nell'estrazione ed
- immissione dei dati dalle estremità dalla lista (basta aggiungere un
- elemento in testa o in coda ed aggiornare un puntatore), e relativamente
- veloce da attraversare in ordine sequenziale (seguendo i puntatori), è
- invece relativamente lenta nell'accesso casuale e nella ricerca.} i nuovi
-messaggi vengono inseriti in coda alla lista e vengono letti dalla cima, in
-fig.~\ref{fig:ipc_mq_schema} si è riportato lo schema con cui queste strutture
-vengono mantenute dal kernel.\footnote{lo schema illustrato in
- fig.~\ref{fig:ipc_mq_schema} è in realtà una semplificazione di quello usato
- effettivamente fino ai kernel della serie 2.2.x, nei kernel della serie
- 2.4.x la gestione delle code di messaggi è stata modificata ed è effettuata
- in maniera diversa; abbiamo mantenuto lo schema precedente in quanto
- illustra comunque in maniera più che adeguata i principi di funzionamento
- delle code di messaggi.}
+Una coda di messaggi è costituita da una \itindex{linked~list} \textit{linked
+ list};\footnote{una \itindex{linked~list} \textit{linked list} è una tipica
+ struttura di dati, organizzati in una lista in cui ciascun elemento contiene
+ un puntatore al successivo. In questo modo la struttura è veloce
+ nell'estrazione ed immissione dei dati dalle estremità dalla lista (basta
+ aggiungere un elemento in testa o in coda ed aggiornare un puntatore), e
+ relativamente veloce da attraversare in ordine sequenziale (seguendo i
+ puntatori), è invece relativamente lenta nell'accesso casuale e nella
+ ricerca.} i nuovi messaggi vengono inseriti in coda alla lista e vengono
+letti dalla cima, in fig.~\ref{fig:ipc_mq_schema} si è riportato lo schema con
+cui queste strutture vengono mantenute dal kernel.\footnote{lo schema
+ illustrato in fig.~\ref{fig:ipc_mq_schema} è in realtà una semplificazione
+ di quello usato effettivamente fino ai kernel della serie 2.2.x, nei kernel
+ della serie 2.4.x la gestione delle code di messaggi è stata modificata ed è
+ effettuata in maniera diversa; abbiamo mantenuto lo schema precedente in
+ quanto illustra comunque in maniera più che adeguata i principi di
+ funzionamento delle code di messaggi.}
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
Esegue l'operazione specificata da \param{cmd} sulla coda \param{msqid}.
- \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo o -1 in caso di
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo o $-1$ in caso di
errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] Si è richiesto \const{IPC\_STAT} ma processo
+ \item[\errcode{EACCES}] si è richiesto \const{IPC\_STAT} ma processo
chiamante non ha i privilegi di lettura sulla coda.
- \item[\errcode{EIDRM}] La coda richiesta è stata cancellata.
- \item[\errcode{EPERM}] Si è richiesto \const{IPC\_SET} o \const{IPC\_RMID} ma
+ \item[\errcode{EIDRM}] la coda richiesta è stata cancellata.
+ \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto \const{IPC\_SET} o \const{IPC\_RMID} ma
il processo non ha i privilegi, o si è richiesto di aumentare il valore di
\var{msg\_qbytes} oltre il limite \const{MSGMNB} senza essere
amministratore.
Invia un messaggio sulla coda \param{msqid}.
- \bodydesc{La funzione restituisce 0, e -1 in caso di errore, nel qual caso
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0, e $-1$ in caso di errore, nel qual caso
\var{errno} assumerà uno dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] Non si hanno i privilegi di accesso sulla coda.
- \item[\errcode{EIDRM}] La coda è stata cancellata.
- \item[\errcode{EAGAIN}] Il messaggio non può essere inviato perché si è
+ \item[\errcode{EACCES}] non si hanno i privilegi di accesso sulla coda.
+ \item[\errcode{EIDRM}] la coda è stata cancellata.
+ \item[\errcode{EAGAIN}] il messaggio non può essere inviato perché si è
superato il limite \var{msg\_qbytes} sul numero massimo di byte presenti
sulla coda, e si è richiesto \const{IPC\_NOWAIT} in \param{flag}.
- \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale.
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un \param{msgid} invalido, o un
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un \param{msgid} invalido, o un
valore non positivo per \param{mtype}, o un valore di \param{msgsz}
maggiore di \const{MSGMAX}.
\end{errlist}
- ed inoltre \errval{EFAULT} ed \errval{ENOMEM}.
-}
+ ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{EINTR} ed \errval{ENOMEM}. }
\end{functions}
La funzione inserisce il messaggio sulla coda specificata da \param{msqid}; il
successo, e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno
dei valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] Non si hanno i privilegi di accesso sulla coda.
- \item[\errcode{EIDRM}] La coda è stata cancellata.
- \item[\errcode{E2BIG}] Il testo del messaggio è più lungo di \param{msgsz} e
+ \item[\errcode{EACCES}] non si hanno i privilegi di accesso sulla coda.
+ \item[\errcode{EIDRM}] la coda è stata cancellata.
+ \item[\errcode{E2BIG}] il testo del messaggio è più lungo di \param{msgsz} e
non si è specificato \const{MSG\_NOERROR} in \param{msgflg}.
- \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale mentre
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale mentre
era in attesa di ricevere un messaggio.
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un \param{msgid} invalido o un
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un \param{msgid} invalido o un
valore di \param{msgsz} negativo.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EFAULT}.
funzioni \func{select} e \func{poll}. Questo rende molto scomodo usare più di
una di queste strutture alla volta; ad esempio non si può scrivere un server
che aspetti un messaggio su più di una coda senza fare ricorso ad una tecnica
-di \textit{polling}\itindex{polling} che esegua un ciclo di attesa su
+di \itindex{polling} \textit{polling} che esegua un ciclo di attesa su
ciascuna di esse.
Come esempio dell'uso delle code di messaggi possiamo riscrivere il nostro
della risposta, quest'ultima resta nella coda (così come per le fifo si aveva
il problema delle fifo che restavano nel filesystem). In questo caso però il
problemi sono maggiori, sia perché è molto più facile esaurire la memoria
-dedicata ad una coda di messaggi che gli inode\index{inode} di un filesystem,
+dedicata ad una coda di messaggi che gli \index{inode} inode di un filesystem,
sia perché, con il riutilizzo dei \acr{pid} da parte dei processi, un client
eseguito in un momento successivo potrebbe ricevere un messaggio non
indirizzato a lui.
I semafori non sono meccanismi di intercomunicazione diretta come quelli
(pipe, fifo e code di messaggi) visti finora, e non consentono di scambiare
dati fra processi, ma servono piuttosto come meccanismi di sincronizzazione o
-di protezione per le \textsl{sezioni critiche} \index{sezione~critica} del
-codice (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_race_cond}).
+di protezione per le \index{sezione~critica} \textsl{sezioni critiche} del
+codice (si ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_race_cond}).
Un semaforo è uno speciale contatore, mantenuto nel kernel, che permette, a
seconda del suo valore, di consentire o meno la prosecuzione dell'esecuzione
demandata al kernel. La forma più semplice di semaforo è quella del
\textsl{semaforo binario}, o \textit{mutex}, in cui un valore diverso da zero
(normalmente 1) indica la libertà di accesso, e un valore nullo l'occupazione
-della risorsa; in generale però si possono usare semafori con valori interi,
+della risorsa. In generale però si possono usare semafori con valori interi,
utilizzando il valore del contatore come indicatore del ``numero di risorse''
ancora disponibili.
\bodydesc{La funzione restituisce l'identificatore (un intero positivo) o -1
in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{ENOSPC}] Si è cercato di creare una insieme di semafori
+ \item[\errcode{ENOSPC}] si è cercato di creare una insieme di semafori
quando è stato superato o il limite per il numero totale di semafori
(\const{SEMMNS}) o quello per il numero totale degli insiemi
(\const{SEMMNI}) nel sistema.
- \item[\errcode{EINVAL}] L'argomento \param{nsems} è minore di zero o
+ \item[\errcode{EINVAL}] l'argomento \param{nsems} è minore di zero o
maggiore del limite sul numero di semafori per ciascun insieme
(\const{SEMMSL}), o se l'insieme già esiste, maggiore del numero di
semafori che contiene.
- \item[\errcode{ENOMEM}] Il sistema non ha abbastanza memoria per poter
+ \item[\errcode{ENOMEM}] il sistema non ha abbastanza memoria per poter
contenere le strutture per un nuovo insieme di semafori.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{ENOENT}, \errval{EEXIST},
diventa necessario indicare esplicitamente che si vuole il ripristino del
semaforo all'uscita del processo.
-
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\begin{minipage}[c]{15cm}
effettuata, viene inizializzato a zero.
\end{itemize*}
-
Ciascun semaforo dell'insieme è realizzato come una struttura di tipo
\struct{sem} che ne contiene i dati essenziali, la sua definizione\footnote{si
è riportata la definizione originaria del kernel 1.0, che contiene la prima
\textbf{Costante} & \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
\hline
\hline
- \const{SEMMNI}& 128 & Numero massimo di insiemi di semafori. \\
+ \const{SEMMNI}& 128 & Numero massimo di insiemi di semafori.\\
\const{SEMMSL}& 250 & Numero massimo di semafori per insieme.\\
\const{SEMMNS}&\const{SEMMNI}*\const{SEMMSL}& Numero massimo di semafori
- nel sistema .\\
+ nel sistema.\\
\const{SEMVMX}& 32767 & Massimo valore per un semaforo.\\
\const{SEMOPM}& 32 & Massimo numero di operazioni per chiamata a
\func{semop}. \\
\const{SEMMNU}&\const{SEMMNS}& Massimo numero di strutture di ripristino.\\
\const{SEMUME}&\const{SEMOPM}& Massimo numero di voci di ripristino.\\
- \const{SEMAEM}&\const{SEMVMX}& valore massimo per l'aggiustamento
+ \const{SEMAEM}&\const{SEMVMX}& Valore massimo per l'aggiustamento
all'uscita. \\
\hline
\end{tabular}
serie di limiti, i cui valori sono associati ad altrettante costanti, che si
sono riportate in tab.~\ref{tab:ipc_sem_limits}. Alcuni di questi limiti sono
al solito accessibili e modificabili attraverso \func{sysctl} o scrivendo
-direttamente nel file \file{/proc/sys/kernel/sem}.
+direttamente nel file \procfile{/proc/sys/kernel/sem}.
La funzione che permette di effettuare le varie operazioni di controllo sui
semafori (fra le quali, come accennato, è impropriamente compresa anche la
quattro. In caso di errore restituisce -1, ed \var{errno} assumerà uno dei
valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] Il processo non ha i privilegi per eseguire
+ \item[\errcode{EACCES}] il processo non ha i privilegi per eseguire
l'operazione richiesta.
- \item[\errcode{EIDRM}] L'insieme di semafori è stato cancellato.
- \item[\errcode{EPERM}] Si è richiesto \const{IPC\_SET} o \const{IPC\_RMID}
+ \item[\errcode{EIDRM}] l'insieme di semafori è stato cancellato.
+ \item[\errcode{EPERM}] si è richiesto \const{IPC\_SET} o \const{IPC\_RMID}
ma il processo non ha privilegi sufficienti ad eseguire l'operazione.
- \item[\errcode{ERANGE}] Si è richiesto \const{SETALL} \const{SETVAL} ma il
+ \item[\errcode{ERANGE}] si è richiesto \const{SETALL} \const{SETVAL} ma il
valore a cui si vuole impostare il semaforo è minore di zero o maggiore
di \const{SEMVMX}.
\end{errlist}
\textbf{Operazione} & \textbf{Valore restituito} \\
\hline
\hline
- \const{GETNCNT}& valore di \var{semncnt}.\\
- \const{GETPID} & valore di \var{sempid}.\\
- \const{GETVAL} & valore di \var{semval}.\\
- \const{GETZCNT}& valore di \var{semzcnt}.\\
+ \const{GETNCNT}& Valore di \var{semncnt}.\\
+ \const{GETPID} & Valore di \var{sempid}.\\
+ \const{GETVAL} & Valore di \var{semval}.\\
+ \const{GETZCNT}& Valore di \var{semzcnt}.\\
\hline
\end{tabular}
\caption{Valori di ritorno della funzione \func{semctl}.}
\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[\errcode{EACCES}] Il processo non ha i privilegi per eseguire
+ \item[\errcode{EACCES}] il processo non ha i privilegi per eseguire
l'operazione richiesta.
- \item[\errcode{EIDRM}] L'insieme di semafori è stato cancellato.
- \item[\errcode{ENOMEM}] Si è richiesto un \const{SEM\_UNDO} ma il sistema
+ \item[\errcode{EIDRM}] l'insieme di semafori è stato cancellato.
+ \item[\errcode{ENOMEM}] si è richiesto un \const{SEM\_UNDO} ma il sistema
non ha le risorse per allocare la struttura di ripristino.
- \item[\errcode{EAGAIN}] Un'operazione comporterebbe il blocco del processo,
+ \item[\errcode{EAGAIN}] un'operazione comporterebbe il blocco del processo,
ma si è specificato \const{IPC\_NOWAIT} in \var{sem\_flg}.
- \item[\errcode{EINTR}] La funzione, bloccata in attesa dell'esecuzione
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione, bloccata in attesa dell'esecuzione
dell'operazione, viene interrotta da un segnale.
- \item[\errcode{E2BIG}] L'argomento \param{nsops} è maggiore del numero
+ \item[\errcode{E2BIG}] l'argomento \param{nsops} è maggiore del numero
massimo di operazioni \const{SEMOPM}.
- \item[\errcode{ERANGE}] Per alcune operazioni il valore risultante del
+ \item[\errcode{ERANGE}] per alcune operazioni il valore risultante del
semaforo viene a superare il limite massimo \const{SEMVMX}.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EFAULT} ed \errval{EINVAL}.
Nella struttura viene memorizzato il riferimento alle operazioni richieste
(nel campo \var{sops}, che è un puntatore ad una struttura \struct{sembuf}) e
al processo corrente (nel campo \var{sleeper}) poi quest'ultimo viene messo
-stato di attesa e viene invocato lo scheduler\itindex{scheduler} per passare
+stato di attesa e viene invocato lo \itindex{scheduler} scheduler per passare
all'esecuzione di un altro processo.
Se invece tutte le operazioni possono avere successo queste vengono eseguite
\bodydesc{La funzione restituisce l'identificatore (un intero positivo) o -1
in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{ENOSPC}] Si è superato il limite (\const{SHMMNI}) sul numero
+ \item[\errcode{ENOSPC}] si è superato il limite (\const{SHMMNI}) sul numero
di segmenti di memoria nel sistema, o cercato di allocare un segmento le
cui dimensioni fanno superare il limite di sistema (\const{SHMALL}) per
la memoria ad essi riservata.
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è richiesta una dimensione per un nuovo segmento
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è richiesta una dimensione per un nuovo segmento
maggiore di \const{SHMMAX} o minore di \const{SHMMIN}, o se il segmento
già esiste \param{size} è maggiore delle sue dimensioni.
- \item[\errcode{ENOMEM}] Il sistema non ha abbastanza memoria per poter
+ \item[\errcode{ENOMEM}] il sistema non ha abbastanza memoria per poter
contenere le strutture per un nuovo segmento di memoria condivisa.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EACCES}, \errval{ENOENT}, \errval{EEXIST},
& \textbf{Significato} \\
\hline
\hline
- \const{SHMALL}& 0x200000&\file{shmall}& Numero massimo di pagine che
- possono essere usate per i segmenti di
- memoria condivisa. \\
- \const{SHMMAX}&0x2000000&\file{shmmax}& Dimensione massima di un segmento
- di memoria condivisa.\\
- \const{SHMMNI}& 4096&\file{msgmni}& Numero massimo di segmenti di
- memoria condivisa presenti nel
- kernel.\\
+ \const{SHMALL}& 0x200000&\procrelfile{/proc/sys/kernel}{shmall}
+ & Numero massimo di pagine che
+ possono essere usate per i segmenti di
+ memoria condivisa.\\
+ \const{SHMMAX}&0x2000000&\procrelfile{/proc/sys/kernel}{shmmax}
+ & Dimensione massima di un segmento di memoria
+ condivisa.\\
+ \const{SHMMNI}& 4096&\procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmni}
+ & Numero massimo di segmenti di memoria condivisa
+ presenti nel kernel.\\
\const{SHMMIN}& 1& --- & Dimensione minima di un segmento di
- memoria condivisa. \\
+ memoria condivisa.\\
\const{SHMLBA}&\const{PAGE\_SIZE}&--- & Limite inferiore per le dimensioni
minime di un segmento (deve essere
allineato alle dimensioni di una
- pagina di memoria). \\
+ pagina di memoria).\\
\const{SHMSEG}& --- & --- & Numero massimo di segmenti di
- memoria condivisa
- per ciascun processo.\\
+ memoria condivisa per ciascun
+ processo.\\
\hline
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] Si è richiesto \const{IPC\_STAT} ma i permessi non
+ \item[\errcode{EACCES}] si è richiesto \const{IPC\_STAT} ma i permessi non
consentono l'accesso in lettura al segmento.
- \item[\errcode{EINVAL}] O \param{shmid} non è un identificatore valido o
+ \item[\errcode{EINVAL}] o \param{shmid} non è un identificatore valido o
\param{cmd} non è un comando valido.
- \item[\errcode{EIDRM}] L'argomento \param{shmid} fa riferimento ad un
+ \item[\errcode{EIDRM}] l'argomento \param{shmid} fa riferimento ad un
segmento che è stato cancellato.
- \item[\errcode{EPERM}] Si è specificato un comando con \const{IPC\_SET} o
+ \item[\errcode{EPERM}] si è specificato un comando con \const{IPC\_SET} o
\const{IPC\_RMID} senza i permessi necessari.
- \item[\errcode{EOVERFLOW}] Si è tentato il comando \const{IPC\_STAT} ma il
+ \item[\errcode{EOVERFLOW}] si è tentato il comando \const{IPC\_STAT} ma il
valore del group-ID o dell'user-ID è troppo grande per essere
memorizzato nella struttura puntata da \param{buf}.
- \item[\errcode{EFAULT}] L'indirizzo specificato con \param{buf} non è
+ \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo specificato con \param{buf} non è
valido.
\end{errlist}
}
memoria virtuale; si ricordi quanto trattato in
sez.~\ref{sec:proc_mem_lock}.} sul segmento di memoria condivisa. Solo
l'amministratore può utilizzare questo comando.
-\item[\const{SHM\_UNLOCK}] Disabilita il \textit{memory locking}
- \itindex{memory~locking} sul segmento di memoria condivisa. Solo
+\item[\const{SHM\_UNLOCK}] Disabilita il \itindex{memory~locking}
+ \textit{memory locking} sul segmento di memoria condivisa. Solo
l'amministratore può utilizzare questo comando.
\end{basedescript}
i primi tre comandi sono gli stessi già visti anche per le code di messaggi e
gli insiemi di semafori, gli ultimi due sono delle estensioni specifiche
previste da Linux, che permettono di abilitare e disabilitare il meccanismo
-della memoria virtuale \index{memoria~virtuale} per il segmento.
+della \index{memoria~virtuale} memoria virtuale per il segmento.
L'argomento \param{buf} viene utilizzato solo con i comandi \const{IPC\_STAT}
e \const{IPC\_SET} nel qual caso esso dovrà puntare ad una struttura
successo, e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i
valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] Il processo non ha i privilegi per accedere al
+ \item[\errcode{EACCES}] il processo non ha i privilegi per accedere al
segmento nella modalità richiesta.
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un identificatore invalido per
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un identificatore invalido per
\param{shmid}, o un indirizzo non allineato sul confine di una pagina
per \param{shmaddr}.
\end{errlist}
\label{fig:ipc_shmem_layout}
\end{figure}
-L'argomento \param{shmaddr} specifica a quale indirizzo\footnote{Lo standard
+L'argomento \param{shmaddr} specifica a quale indirizzo\footnote{lo standard
SVID prevede che l'argomento \param{shmaddr} sia di tipo \ctyp{char *}, così
- come il valore di ritorno della funzione. In Linux è stato così con le
+ come il valore di ritorno della funzione; in Linux è stato così con le
\acr{libc4} e le \acr{libc5}, con il passaggio alle \acr{glibc} il tipo di
\param{shmaddr} è divenuto un \ctyp{const void *} e quello del valore di
ritorno un \ctyp{void *}.} deve essere associato il segmento, se il valore
L'uso di \const{SHM\_RDONLY} permette di agganciare il segmento in sola
lettura (si ricordi che anche le pagine di memoria hanno dei permessi), in tal
-caso un tentativo di scrivere sul segmento comporterà una violazione di
-accesso con l'emissione di un segnale di \const{SIGSEGV}. Il comportamento
-usuale di \func{shmat} è quello di agganciare il segmento con l'accesso in
-lettura e scrittura (ed il processo deve aver questi permessi in
-\var{shm\_perm}), non è prevista la possibilità di agganciare un segmento in
-sola scrittura.
+caso un tentativo di scrivere sul segmento comporterà una
+\itindex{segment~violation} violazione di accesso con l'emissione di un
+segnale di \const{SIGSEGV}. Il comportamento usuale di \func{shmat} è quello
+di agganciare il segmento con l'accesso in lettura e scrittura (ed il processo
+deve aver questi permessi in \var{shm\_perm}), non è prevista la possibilità
+di agganciare un segmento in sola scrittura.
In caso di successo la funzione aggiorna anche i seguenti campi di
\struct{shmid\_ds}:
Verifichiamo allora il funzionamento dei nostri programmi; al solito, usando
le funzioni di libreria occorre definire opportunamente
\code{LD\_LIBRARY\_PATH}; poi si potrà lanciare il server con:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./dirmonitor ./
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
ed avendo usato \func{daemon} il comando ritornerà immediatamente. Una volta
che il server è in esecuzione, possiamo passare ad invocare il client per
verificarne i risultati, in tal caso otterremo:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./readmon
Ci sono 68 file dati
Ci sono 3 directory
Ci sono 0 device a caratteri
Ci sono 0 device a blocchi
Totale 71 file, per 489831 byte
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
ed un rapido calcolo (ad esempio con \code{ls -a | wc} per contare i file) ci
permette di verificare che il totale dei file è giusto. Un controllo con
\cmd{ipcs} ci permette inoltre di verificare la presenza di un segmento di
memoria condivisa e di un semaforo:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ipcs
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
Se a questo punto aggiungiamo un file, ad esempio con \code{touch prova},
potremo verificare che, passati nel peggiore dei casi almeno 10 secondi (o
l'eventuale altro intervallo impostato per la rilettura dei dati) avremo:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./readmon
Ci sono 69 file dati
Ci sono 3 directory
Ci sono 0 device a caratteri
Ci sono 0 device a blocchi
Totale 72 file, per 489887 byte
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
A questo punto possiamo far uscire il server inviandogli un segnale di
\const{SIGTERM} con il comando \code{killall dirmonitor}, a questo punto
ripetendo la lettura, otterremo un errore:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./readmon
Cannot find shared memory: No such file or directory
-\end{verbatim}%$
+\end{Verbatim}
+%$
e inoltre potremo anche verificare che anche gli oggetti di intercomunicazione
visti in precedenza sono stati regolarmente cancellati:
-\begin{verbatim}
+\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ipcs
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages
-\end{verbatim}%$
-
+\end{Verbatim}
+%$
%% Per capire meglio il funzionamento delle funzioni facciamo ancora una volta
\label{sec:ipc_file_lock}
\index{file!di lock|(}
+
Come illustrato in sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem} i semafori del \textit{SysV IPC}
presentano una interfaccia inutilmente complessa e con alcuni difetti
strutturali, per questo quando si ha una semplice esigenza di sincronizzazione
difetto è che è quello di poterla usare solo se si opera all'interno di uno
stesso filesystem.
-Un generale comunque l'uso di un \textsl{file di lock} presenta parecchi
-problemi, che non lo rendono una alternativa praticabile per la
+In generale comunque l'uso di un \textsl{file di lock} presenta parecchi
+problemi che non lo rendono una alternativa praticabile per la
sincronizzazione: anzitutto in caso di terminazione imprevista del processo,
si lascia allocata la risorsa (il \textsl{file di lock}) e questa deve essere
sempre cancellata esplicitamente. Inoltre il controllo della disponibilità
-può essere eseguito solo con una tecnica di \textit{polling}\itindex{polling},
-ed è quindi molto inefficiente.
+può essere eseguito solo con una tecnica di \itindex{polling}
+\textit{polling}, ed è quindi molto inefficiente.
La tecnica dei file di lock ha comunque una sua utilità, e può essere usata
con successo quando l'esigenza è solo quella di segnalare l'occupazione di una
risorsa, senza necessità di attendere che questa si liberi; ad esempio la si
usa spesso per evitare interferenze sull'uso delle porte seriali da parte di
più programmi: qualora si trovi un file di lock il programma che cerca di
-accedere alla seriale si limita a segnalare che la risorsa non è
-disponibile.\index{file!di lock|)}
+accedere alla seriale si limita a segnalare che la risorsa non è disponibile.
+
+\index{file!di lock|)}
\subsection{La sincronizzazione con il \textit{file locking}}
\label{sec:ipc_lock_file}
-Dato che i file di lock\index{file!di lock} presentano gli inconvenienti
+Dato che i \index{file!di lock} file di lock presentano gli inconvenienti
illustrati in precedenza, la tecnica alternativa di sincronizzazione più
-comune è quella di fare ricorso al \textit{file locking}\index{file!locking}
+comune è quella di fare ricorso al \index{file!locking} \textit{file locking}
(trattato in sez.~\ref{sec:file_locking}) usando \func{fcntl} su un file
creato per l'occasione per ottenere un write lock. In questo modo potremo
usare il lock come un \textit{mutex}: per bloccare la risorsa basterà
acquisire il lock, per sbloccarla basterà rilasciare il lock. Una richiesta
fatta con un write lock metterà automaticamente il processo in stato di
-attesa, senza necessità di ricorrere al \textit{polling}\itindex{polling} per
+attesa, senza necessità di ricorrere al \itindex{polling} \textit{polling} per
determinare la disponibilità della risorsa, e al rilascio della stessa da
parte del processo che la occupava si otterrà il nuovo lock atomicamente.
sez.~\ref{sec:ipc_sysv_shm} che possa restituisca i risultati via rete.
\itindend{memory~mapping}
+% TODO fare esempio di mmap anonima
\section{Il sistema di comunicazione fra processi di POSIX}
\label{sec:ipc_posix}
\subsection{Considerazioni generali}
\label{sec:ipc_posix_generic}
-In Linux non tutti gli oggetti del POSIX IPC sono pienamente supportati nel
-kernel ufficiale; solo la memoria condivisa è presente con l'interfaccia
-completa, ma solo a partire dal kernel 2.4.x, i semafori sono forniti dalle
-\acr{glibc} nella sezione che implementa i thread POSIX, le code di messaggi
-non hanno alcun tipo di supporto ufficiale. Per queste ultime esistono
-tuttavia dei patch e una libreria aggiuntiva.
+Oggi Linux supporta tutti gli oggetti definito nello standard POSIX per l'IPC,
+ma a lungo non è stato così; la memoria condivisa è presente a partire dal
+kernel 2.4.x, i semafori sono forniti dalle \acr{glibc} nella sezione che
+implementa i \itindex{thread} \textit{thread} POSIX di nuova generazione che
+richiedono il kernel 2.6, le code di messaggi sono supportate a partire dal
+kernel 2.6.6.
La caratteristica fondamentale dell'interfaccia POSIX è l'abbandono dell'uso
degli identificatori e delle chiavi visti nel SysV IPC, per passare ai
-\textit{POSIX IPC names}\itindex{POSIX~IPC~names}, che sono sostanzialmente
+\itindex{POSIX~IPC~names} \textit{POSIX IPC names}, che sono sostanzialmente
equivalenti ai nomi dei file. Tutte le funzioni che creano un oggetto di IPC
POSIX prendono come primo argomento una stringa che indica uno di questi nomi;
lo standard è molto generico riguardo l'implementazione, ed i nomi stessi
possono avere o meno una corrispondenza sul filesystem; tutto quello che è
richiesto è che:
-\begin{itemize}
+\begin{itemize*}
\item i nomi devono essere conformi alle regole che caratterizzano i
- \itindex{pathname}\textit{pathname}, in particolare non essere più lunghi di
+ \itindex{pathname} \textit{pathname}, in particolare non essere più lunghi di
\const{PATH\_MAX} byte e terminati da un carattere nullo.
\item se il nome inizia per una \texttt{/} chiamate differenti allo stesso
nome fanno riferimento allo stesso oggetto, altrimenti l'interpretazione del
nome dipende dall'implementazione.
\item l'interpretazione di ulteriori \texttt{/} presenti nel nome dipende
dall'implementazione.
-\end{itemize}
+\end{itemize*}
Data la assoluta genericità delle specifiche, il comportamento delle funzioni
-è pertanto subordinato in maniera quasi completa alla relativa
+è subordinato in maniera quasi completa alla relativa
implementazione.\footnote{tanto che Stevens in \cite{UNP2} cita questo caso
come un esempio della maniera standard usata dallo standard POSIX per
consentire implementazioni non standardizzabili.} Nel caso di Linux, sia per
-quanto riguarda la memoria condivisa, che per quanto riguarda le code di
-messaggi, tutto viene creato usando come radici delle opportune directory
-(rispettivamente \file{/dev/shm} e \file{/dev/mqueue}, per i dettagli si
-faccia riferimento a sez.~\ref{sec:ipc_posix_shm} e
-sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}) ed i nomi specificati nelle relative funzioni
-sono considerati come un \itindsub{pathname}{assoluto}\textit{pathname}
-assoluto (comprendente eventuali sottodirectory) rispetto a queste radici.
+quanto riguarda la memoria condivisa ed i semafori, che per quanto riguarda le
+code di messaggi, tutto viene creato usando come radici delle opportune
+directory (rispettivamente \file{/dev/shm} e \file{/dev/mqueue}, per i
+dettagli si faccia riferimento a sez.~\ref{sec:ipc_posix_shm},
+sez.~\ref{sec:ipc_posix_sem} e sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}) ed i nomi
+specificati nelle relative funzioni sono considerati come un
+\itindsub{pathname}{assoluto} \textit{pathname} assoluto (comprendente
+eventuali sottodirectory) rispetto a queste radici.
Il vantaggio degli oggetti di IPC POSIX è comunque che essi vengono inseriti
nell'albero dei file, e possono essere maneggiati con le usuali funzioni e
-comandi di accesso ai file,\footnote{questo è ancora più vero nel caso di
- Linux, che usa una implementazione che lo consente, non è detto che
- altrettanto valga per altri kernel. In particolare sia la memoria condivisa
- che per le code di messaggi, come si può facilmente evincere con uno
- \cmd{strace}, le system call utilizzate sono le stesse, in quanto esse sono
- realizzate con dei file in speciali filesystem.} che funzionano come su dei
-file normali.
+comandi di accesso ai file,\footnote{questo è vero nel caso di Linux, che usa
+ una implementazione che lo consente, non è detto che altrettanto valga per
+ altri kernel; in particolare, come si può facilmente verificare con uno
+ \cmd{strace}, sia per la memoria condivisa che per le code di messaggi le
+ system call utilizzate da Linux sono le stesse di quelle dei file, essendo
+ detti oggetti realizzati come tali in appositi filesystem.} che funzionano
+come su dei file normali.
In particolare i permessi associati agli oggetti di IPC POSIX sono identici ai
-permessi dei file, e il controllo di accesso segue esattamente la stessa
-semantica (quella illustrata in sez.~\ref{sec:file_access_control}), invece di
+permessi dei file, ed il controllo di accesso segue esattamente la stessa
+semantica (quella illustrata in sez.~\ref{sec:file_access_control}), e non
quella particolare (si ricordi quanto visto in
-sez.~\ref{sec:ipc_sysv_access_control}) usata per gli oggetti del SysV IPC. Per
-quanto riguarda l'attribuzione dell'utente e del gruppo proprietari
-dell'oggetto alla creazione di quest'ultimo essa viene effettuata secondo la
-semantica SysV (essi corrispondono cioè a userid e groupid effettivi del
-processo che esegue la creazione).
-
+sez.~\ref{sec:ipc_sysv_access_control}) che viene usata per gli oggetti del
+SysV IPC. Per quanto riguarda l'attribuzione dell'utente e del gruppo
+proprietari dell'oggetto alla creazione di quest'ultimo essa viene effettuata
+secondo la semantica SysV: corrispondono cioè a user-ID e group-ID effettivi
+del processo che esegue la creazione.
\subsection{Code di messaggi}
\label{sec:ipc_posix_mq}
-Le code di messaggi non sono ancora supportate nel kernel ufficiale, esiste
-però una implementazione sperimentale di Michal Wronski e Krzysztof
-Benedyczak,\footnote{i patch al kernel e la relativa libreria possono essere
-trovati su \href{http://www.mat.uni.torun.pl/~wrona/posix_ipc}
-{\textsf{http://www.mat.uni.torun.pl/\tild{}wrona/posix\_ipc}}, questi sono
-stati inseriti nel kernel ufficiale a partire dalla versione 2.6.6-rc1.}. In
+Le code di messaggi POSIX sono supportate da Linux a partire dalla versione
+2.6.6-rc1 del kernel,\footnote{l'implementazione è dovuta a Michal Wronski e
+ Krzysztof Benedyczak, e le relative informazioni si possono trovare su
+ \href{http://www.geocities.com/wronski12/posix_ipc/index.html}
+ {\textsf{http://www.geocities.com/wronski12/posix\_ipc/index.html}}.} In
generale, come le corrispettive del SysV IPC, le code di messaggi sono poco
-usate, dato che i socket, nei casi in cui sono sufficienti, sono
-più comodi, e che in casi più complessi la comunicazione può essere gestita
-direttamente con mutex e memoria condivisa con tutta la flessibilità che
-occorre.
-
-Per poter utilizzare le code di messaggi, oltre ad utilizzare un kernel cui
-siano stati opportunamente applicati i relativi patch, occorre utilizzare la
-libreria \file{mqueue}\footnote{i programmi che usano le code di messaggi cioè
- devono essere compilati aggiungendo l'opzione \code{-lmqueue} al comando
- \cmd{gcc}, dato che le funzioni non fanno parte della libreria standard, in
- corrispondenza all'inclusione del supporto nel kernel ufficiale, anche le
- relative funzioni sono state inserite nelle \acr{glibc} a partire dalla
- versione 2.3.4.} che contiene le funzioni dell'interfaccia
+usate, dato che i socket, nei casi in cui sono sufficienti, sono più comodi, e
+che in casi più complessi la comunicazione può essere gestita direttamente con
+mutex (o semafori) e memoria condivisa con tutta la flessibilità che occorre.
+
+Per poter utilizzare le code di messaggi, oltre ad utilizzare un kernel
+superiore al 2.6.6 (o precedente, se sono stati opportunamente applicati i
+relativi patch) occorre utilizzare la libreria \file{libmqueue}\footnote{i
+ programmi che usano le code di messaggi cioè devono essere compilati
+ aggiungendo l'opzione \code{-lmqueue} al comando \cmd{gcc}; in
+ corrispondenza all'inclusione del supporto nel kernel ufficiale anche
+ \file{libmqueue} è stata inserita nelle \acr{glibc}, a partire dalla
+ versione 2.3.4 delle medesime.} che contiene le funzioni dell'interfaccia
POSIX.\footnote{in realtà l'implementazione è realizzata tramite delle
- speciali chiamate ad \func{ioctl} sui file del filesystem speciale su cui
+ opportune chiamate ad \func{ioctl} sui file del filesystem speciale su cui
vengono mantenuti questi oggetti di IPC.}
-
La libreria inoltre richiede la presenza dell'apposito filesystem di tipo
\texttt{mqueue} montato su \file{/dev/mqueue}; questo può essere fatto
-aggiungendo ad \file{/etc/fstab} una riga come:
+aggiungendo ad \conffile{/etc/fstab} una riga come:
\begin{verbatim}
mqueue /dev/mqueue mqueue defaults 0 0
\end{verbatim}
ed esso sarà utilizzato come radice sulla quale vengono risolti i nomi delle
-code di messaggi che iniziano con una \texttt{/}. Le opzioni di mount
+code di messaggi che iniziano con una ``\texttt{/}''. Le opzioni di mount
accettate sono \texttt{uid}, \texttt{gid} e \texttt{mode} che permettono
rispettivamente di impostare l'utente, il gruppo ed i permessi associati al
filesystem.
Apre una coda di messaggi POSIX impostandone le caratteristiche.
\bodydesc{La funzione restituisce il descrittore associato alla coda in caso
- di successo e -1 in caso di errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i
+ di successo e -1 per un errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i
valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EACCES}] Il processo non ha i privilegi per accedere al
+ \item[\errcode{EACCES}] il processo non ha i privilegi per accedere al
alla memoria secondo quanto specificato da \param{oflag}.
- \item[\errcode{EEXIST}] Si è specificato \const{O\_CREAT} e
+ \item[\errcode{EEXIST}] si è specificato \const{O\_CREAT} e
\const{O\_EXCL} ma la coda già esiste.
- \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta da un segnale.
- \item[\errcode{EINVAL}] Il file non supporta la funzione, o si è
+ \item[\errcode{EINVAL}] il file non supporta la funzione, o si è
specificato \const{O\_CREAT} con una valore non nullo di \param{attr} e
valori non validi di \var{mq\_maxmsg} e \var{mq\_msgsize}.
- \item[\errcode{ENOENT}] Non si è specificato \const{O\_CREAT} ma la coda
+ \item[\errcode{ENOENT}] non si è specificato \const{O\_CREAT} ma la coda
non esiste.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{ENOMEM}, \errval{ENOSPC}, \errval{EFAULT},
- \errval{EMFILE} ed \errval{ENFILE}.}
+ \errval{EMFILE}, \errval{EINTR} ed \errval{ENFILE}.
+}
\end{functions}
La funzione apre la coda di messaggi identificata dall'argomento \param{name}
restituendo il descrittore ad essa associato, del tutto analogo ad un file
descriptor, con l'unica differenza che lo standard prevede un apposito tipo
-\type{mqd\_t}.\footnote{nella implementazione citata questo è definito come
- \ctyp{int}.} Se la coda esiste già il descrittore farà riferimento allo
-stesso oggetto, consentendo così la comunicazione fra due processi diversi.
+\type{mqd\_t}.\footnote{nel caso di Linux si tratta in effetti proprio di un
+ normale file descriptor; pertanto, anche se questo comportamento non è
+ portabile, lo si può tenere sotto osservazione con le funzioni dell'I/O
+ multiplexing (vedi sez.~\ref{sec:file_multiplexing}) come possibile
+ alternativa all'uso dell'interfaccia di notifica di \func{mq\_notify} (che
+ vedremo a breve).} Se la coda esiste già il descrittore farà riferimento
+allo stesso oggetto, consentendo così la comunicazione fra due processi
+diversi.
La funzione è del tutto analoga ad \func{open} ed analoghi sono i valori che
possono essere specificati per \param{oflag}, che deve essere specificato come
maschera binaria; i valori possibili per i vari bit sono quelli visti in
tab.~\ref{tab:file_open_flags} dei quali però \func{mq\_open} riconosce solo i
seguenti:
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.2cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
\item[\const{O\_RDONLY}] Apre la coda solo per la ricezione di messaggi. Il
processo potrà usare il descrittore con \func{mq\_receive} ma non con
\func{mq\_send}.
Se la coda non esiste e la si vuole creare si deve specificare
\const{O\_CREAT}, in tal caso occorre anche specificare i permessi di
-creazione con l'argomento \param{mode}; i valori di quest'ultimo sono identici
-a quelli usati per \func{open}, anche se per le code di messaggi han senso
-solo i permessi di lettura e scrittura. Oltre ai permessi di creazione possono
-essere specificati anche gli attributi specifici della coda tramite
-l'argomento \param{attr}; quest'ultimo è un puntatore ad una apposita
-struttura \struct{mq\_attr}, la cui definizione è riportata in
-fig.~\ref{fig:ipc_mq_attr}.
+creazione con l'argomento \param{mode};\footnote{fino al 2.6.14 per un bug i
+ valori della \textit{umask} del processo non venivano applicati a questi
+ permessi.} i valori di quest'ultimo sono identici a quelli usati per
+\func{open}, anche se per le code di messaggi han senso solo i permessi di
+lettura e scrittura. Oltre ai permessi di creazione possono essere specificati
+anche gli attributi specifici della coda tramite l'argomento \param{attr};
+quest'ultimo è un puntatore ad una apposita struttura \struct{mq\_attr}, la
+cui definizione è riportata in fig.~\ref{fig:ipc_mq_attr}.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
\label{fig:ipc_mq_attr}
\end{figure}
-Per ls creazione della coda i campi della struttura che devono essere
-specificati sono \var{mq\_msgsize} e \var{mq\_maxmsg}, che indicano
-rispettivamente la dimensione massima di un messaggio ed il numero massimo di
-messaggi che essa può contenere. Il valore dovrà essere positivo e minore dei
-rispettivi limiti di sistema \const{MQ\_MAXMSG} e \const{MQ\_MSGSIZE},
-altrimenti la funzione fallirà con un errore di \errcode{EINVAL}. Qualora si
-specifichi per \param{attr} un puntatore nullo gli attributi della coda
-saranno impostati ai valori predefiniti.
+Per la creazione della coda i campi della struttura che devono essere
+specificati sono \var{mq\_maxmsg} e \var{mq\_msgsize}, che indicano
+rispettivamente il numero massimo di messaggi che può contenere e la
+dimensione massima di un messaggio. Il valore dovrà essere positivo e minore
+dei rispettivi limiti di sistema \const{MQ\_MAXMSG} e \const{MQ\_MSGSIZE},
+altrimenti la funzione fallirà con un errore di \errcode{EINVAL}.
+Se \param{attr} è un puntatore nullo gli attributi della coda saranno
+impostati ai valori predefiniti.
Quando l'accesso alla coda non è più necessario si può chiudere il relativo
descrittore con la funzione \funcd{mq\_close}, il cui prototipo è:
Chiude la coda \param{mqdes}.
-\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
- errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori \errval{EBADF} o
+\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 per un errore;
+ nel quel caso \var{errno} assumerà i valori \errval{EBADF} o
\errval{EINTR}.}
\end{prototype}
di essa. Allo stesso modo una coda ed i suoi contenuti resteranno disponibili
all'interno del sistema anche quando quest'ultima non è aperta da nessun
processo (questa è una delle differenze più rilevanti nei confronti di pipe e
-fifo).
-
-La sola differenza fra code di messaggi POSIX e file normali è che, essendo il
-filesystem delle code di messaggi virtuale e basato su oggetti interni al
-kernel, il suo contenuto viene perduto con il riavvio del sistema.
+fifo). La sola differenza fra code di messaggi POSIX e file normali è che,
+essendo il filesystem delle code di messaggi virtuale e basato su oggetti
+interni al kernel, il suo contenuto viene perduto con il riavvio del sistema.
-Come accennato in precedenza ad ogni coda di messaggi è associata una
-struttura \struct{mq\_attr}, che può essere letta e modificata attraverso le
-due funzioni \funcd{mq\_getattr} e \funcd{mq\_setattr}, i cui prototipi sono:
+Come accennato ad ogni coda di messaggi è associata una struttura
+\struct{mq\_attr}, che può essere letta e modificata attraverso le due
+funzioni \funcd{mq\_getattr} e \funcd{mq\_setattr}, i cui prototipi sono:
\begin{functions}
\headdecl{mqueue.h}
\param{abs\_timeout}.
- \bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ \bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e $-1$ per un
errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EAGAIN}] Si è aperta la coda con \const{O\_NONBLOCK}, e la
+ \item[\errcode{EAGAIN}] si è aperta la coda con \const{O\_NONBLOCK}, e la
coda è piena.
- \item[\errcode{EMSGSIZE}] La lunghezza del messaggio \param{msg\_len}
+ \item[\errcode{EMSGSIZE}] la lunghezza del messaggio \param{msg\_len}
eccede il limite impostato per la coda.
- \item[\errcode{ENOMEM}] Il kernel non ha memoria sufficiente. Questo
- errore può avvenire quando l'inserimento del messaggio
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore nullo per
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore nullo per
\param{msg\_len}, o un valore di \param{msg\_prio} fuori dai limiti, o
un valore non valido per \param{abs\_timeout}.
- \item[\errcode{ETIMEDOUT}] L'inserimento del messaggio non è stato
+ \item[\errcode{ETIMEDOUT}] l'inserimento del messaggio non è stato
effettuato entro il tempo stabilito.
\end{errlist}
- ed inoltre \errval{EBADF} ed \errval{EINTR}.}
+ ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{ENOMEM} ed \errval{EINTR}.}
\end{functions}
Entrambe le funzioni richiedono un puntatore al testo del messaggio
\const{MQ\_PRIO\_MAX}, che nel caso è pari a 32768.
Qualora la coda sia piena, entrambe le funzioni si bloccano, a meno che non
-sia stata selezionata in fase di apertura la modalità non bloccante, nel qual
-caso entrambe ritornano \errcode{EAGAIN}. La sola differenza fra le due
-funzioni è che la seconda, passato il tempo massimo impostato con l'argomento
-\param{abs\_timeout}, ritorna comunque con un errore di \errcode{ETIMEDOUT}.
-
+sia stata selezionata in fase di apertura la modalità non
+bloccante,\footnote{o si sia impostato il flag \const{O\_NONBLOCK} sul file
+ descriptor della coda.} nel qual caso entrambe ritornano \errcode{EAGAIN}.
+La sola differenza fra le due funzioni è che la seconda, passato il tempo
+massimo impostato con l'argomento \param{abs\_timeout},\footnote{deve essere
+ specificato un tempo assoluto tramite una struttura \struct{timespec} (vedi
+ fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}) indicato in numero di secondi e
+ nanosecondi a partire dal 1 gennaio 1970.} ritorna comunque con un errore di
+\errcode{ETIMEDOUT}, se invece il tempo è già scaduto al momento della
+chiamata e la coda è vuota la funzione ritorna immediatamente.
Come per l'inserimento, anche per l'estrazione dei messaggi da una coda sono
previste due funzioni, \funcd{mq\_receive} e \funcd{mq\_timedreceive}, i cui
di successo e -1 in caso di errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i
valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EAGAIN}] Si è aperta la coda con \const{O\_NONBLOCK}, e la
+ \item[\errcode{EAGAIN}] si è aperta la coda con \const{O\_NONBLOCK}, e la
coda è vuota.
- \item[\errcode{EMSGSIZE}] La lunghezza del messaggio sulla coda eccede il
+ \item[\errcode{EMSGSIZE}] la lunghezza del messaggio sulla coda eccede il
valore \param{msg\_len} specificato per la ricezione.
- \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore nullo per
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore nullo per
\param{msg\_ptr}, o un valore non valido per \param{abs\_timeout}.
- \item[\errcode{ETIMEDOUT}] La ricezione del messaggio non è stata
+ \item[\errcode{ETIMEDOUT}] la ricezione del messaggio non è stata
effettuata entro il tempo stabilito.
\end{errlist}
ed inoltre \errval{EBADF}, \errval{EINTR}, \errval{ENOMEM}, o
La funzione estrae dalla coda il messaggio a priorità più alta, o il più
vecchio fra quelli della stessa priorità. Una volta ricevuto il messaggio
viene tolto dalla coda e la sua dimensione viene restituita come valore di
-ritorno.
+ritorno.\footnote{si tenga presente che 0 è una dimensione valida e che la
+ condizione di errore è restituita dal valore -1; Stevens in \cite{UNP2} fa
+ notare che questo è uno dei casi in cui vale ciò che lo standard
+ \textsl{non} dice, una dimensione nulla infatti, pur non essendo citata, non
+ viene proibita.}
Se la dimensione specificata da \param{msg\_len} non è sufficiente a contenere
il messaggio, entrambe le funzioni, al contrario di quanto avveniva nelle code
Si noti che con le code di messaggi POSIX non si ha la possibilità di
selezionare quale messaggio estrarre con delle condizioni sulla priorità, a
differenza di quanto avveniva con le code di messaggi di SysV che permettono
-invece la selezione in base al valore del campo \var{mtype}. Qualora non
-interessi usare la priorità dei messaggi si
+invece la selezione in base al valore del campo \var{mtype}.
-% TODO vericare questa interruzione di paragrafo
% TODO inserire i dati di /proc/sys/fs/mqueue
Qualora la coda sia vuota entrambe le funzioni si bloccano, a meno che non si
\bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
\begin{errlist}
- \item[\errcode{EBUSY}] C'è già un processo registrato per la notifica.
- \item[\errcode{EBADF}] Il descrittore non fa riferimento ad una coda di
+ \item[\errcode{EBUSY}] c'è già un processo registrato per la notifica.
+ \item[\errcode{EBADF}] il descrittore non fa riferimento ad una coda di
messaggi.
\end{errlist}}
\end{prototype}
Il comportamento di \func{mq\_notify} dipende dal valore dell'argomento
\param{notification}, che è un puntatore ad una apposita struttura
-\struct{sigevent}, (definita in fig.~\ref{fig:file_sigevent}) introdotta dallo
-standard POSIX.1b per gestire la notifica di eventi; per altri dettagli si può
-vedere quanto detto in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io} a proposito dell'uso
-della stessa struttura per l'invio dei segnali usati per l'I/O asincrono.
+\struct{sigevent}, (definita in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}) introdotta
+dallo standard POSIX.1b per gestire la notifica di eventi; per altri dettagli
+si può vedere quanto detto in sez.~\ref{sec:sig_timer_adv} a proposito
+dell'uso della stessa struttura per la notifica delle scadenze dei
+\textit{timer}.
Attraverso questa struttura si possono impostare le modalità con cui viene
-effettuata la notifica; in particolare il campo \var{sigev\_notify} deve
-essere posto a \const{SIGEV\_SIGNAL}\footnote{il meccanismo di notifica basato
- sui thread, specificato tramite il valore \const{SIGEV\_THREAD}, non è
- implementato.} ed il campo \var{sigev\_signo} deve indicare il valore del
-segnale che sarà inviato al processo. Inoltre il campo \var{sigev\_value} è il
-puntatore ad una struttura \struct{sigval\_t} (definita in
-fig.~\ref{fig:sig_sigval}) che permette di restituire al gestore del segnale un
-valore numerico o un indirizzo,\footnote{per il suo uso si riveda la
+effettuata la notifica nel campo \var{sigev\_notify}, che può assumere i
+valori di tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify}.\footnote{la pagina di manuale
+ riporta soltanto i primi tre (inizialmente era possibile solo
+ \const{SIGEV\_SIGNAL}).} Il metodo consigliato è quello di usare
+\const{SIGEV\_SIGNAL} usando il campo \var{sigev\_signo} per indicare il quale
+segnale deve essere inviato al processo. Inoltre il campo \var{sigev\_value} è
+un puntatore ad una struttura \struct{sigval\_t} (definita in
+fig.~\ref{fig:sig_sigval}) che permette di restituire al gestore del segnale
+un valore numerico o un indirizzo,\footnote{per il suo uso si riveda la
trattazione fatta in sez.~\ref{sec:sig_real_time} a proposito dei segnali
- real-time.} posto che questo sia installato nella forma estesa vista in
-sez.~\ref{sec:sig_sigaction}.
+ \textit{real-time}.} posto che questo sia installato nella forma estesa
+vista in sez.~\ref{sec:sig_sigaction}.
La funzione registra il processo chiamante per la notifica se
\param{notification} punta ad una struttura \struct{sigevent} opportunamente
inizializzata, o cancella una precedente registrazione se è \val{NULL}. Dato
che un solo processo alla volta può essere registrato, la funzione fallisce
-con \errcode{EBUSY} se c'è un altro processo già registrato. Si tenga
-presente inoltre che alla chiusura del descrittore associato alla coda (e
-quindi anche all'uscita del processo) ogni eventuale registrazione di notifica
-presente viene cancellata.
+con \errcode{EBUSY} se c'è un altro processo già registrato.\footnote{questo
+ significa anche che se si registra una notifica con \const{SIGEV\_NONE} il
+ processo non la riceverà, ma impedirà anche che altri possano registrarsi
+ per poterlo fare.} Si tenga presente inoltre che alla chiusura del
+descrittore associato alla coda (e quindi anche all'uscita del processo) ogni
+eventuale registrazione di notifica presente viene cancellata.
La notifica del segnale avviene all'arrivo di un messaggio in una coda vuota
(cioè solo se sulla coda non ci sono messaggi) e se non c'è nessun processo
del segnale di notifica. A differenza della situazione simile che si aveva con
i segnali non affidabili,\footnote{l'argomento è stato affrontato in
\ref{sec:sig_semantics}.} questa caratteristica non configura una
-race-condition perché l'invio di un segnale avviene solo se la coda è vuota;
-pertanto se si vuole evitare di correre il rischio di perdere eventuali
-ulteriori segnali inviati nel lasso di tempo che occorre per ripetere la
-richiesta di notifica basta avere cura di eseguire questa operazione prima di
-estrarre i messaggi presenti dalla coda.
+\itindex{race~condition} \textit{race condition} perché l'invio di un segnale
+avviene solo se la coda è vuota; pertanto se si vuole evitare di correre il
+rischio di perdere eventuali ulteriori segnali inviati nel lasso di tempo che
+occorre per ripetere la richiesta di notifica basta avere cura di eseguire
+questa operazione prima di estrarre i messaggi presenti dalla coda.
L'invio del segnale di notifica avvalora alcuni campi di informazione
restituiti al gestore attraverso la struttura \struct{siginfo\_t} (definita in
0. Questo ci dice che, se si effettua la ricezione dei messaggi usando
esclusivamente il meccanismo di notifica, è possibile ottenere le informazioni
sul processo che ha inserito un messaggio usando un gestore per il segnale in
-forma estesa\footnote{di nuovo si faccia riferimento a quanto detto al
+forma estesa.\footnote{di nuovo si faccia riferimento a quanto detto al
proposito in sez.~\ref{sec:sig_sigaction} e sez.~\ref{sec:sig_real_time}.}
-\subsection{Semafori}
-\label{sec:ipc_posix_sem}
-
-Dei semafori POSIX esistono sostanzialmente due implementazioni; una è fatta a
-livello di libreria ed è fornita dalla libreria dei thread; questa però li
-implementa solo a livello di thread e non di processi.\footnote{questo
- significa che i semafori sono visibili solo all'interno dei thread creati da
- un singolo processo, e non possono essere usati come meccanismo di
- sincronizzazione fra processi diversi.} Esiste però anche una libreria
-realizzata da Konstantin Knizhnik, che reimplementa l'interfaccia POSIX usando
-i semafori di SysV IPC, e che non vale comunque la pena di usare visto che i
-problemi sottolineati in sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem} rimangono, anche se
-mascherati.
-
-In realtà a partire dal kernel 2.5.7 è stato introdotto un meccanismo di
-sincronizzazione completamente nuovo, basato sui cosiddetti
-\textit{futex}\footnote{la sigla sta per \textit{fast user mode mutex}.}, con
-il quale dovrebbe essere possibile implementare una versione nativa dei
-semafori; esso è già stato usato con successo per reimplementare in maniera
-più efficiente tutte le direttive di sincronizzazione previste per i thread
-POSIX. L'interfaccia corrente è stata stabilizzata a partire dal kernel
-2.5.40.
-
-% TODO vedere se ci sono novità e trattare la cosa.
-
-
-
\subsection{Memoria condivisa}
\label{sec:ipc_posix_shm}
-La memoria condivisa è l'unico degli oggetti di IPC POSIX già presente nel
-kernel ufficiale; in realtà il supporto a questo tipo di oggetti è realizzato
-attraverso il filesystem \texttt{tmpfs}, uno speciale filesystem che mantiene
-tutti i suoi contenuti in memoria,\footnote{il filesystem \texttt{tmpfs} è
- diverso da un normale RAM disk, anch'esso disponibile attraverso il
- filesystem \texttt{ramfs}, proprio perché realizza una interfaccia
- utilizzabile anche per la memoria condivisa; esso infatti non ha dimensione
- fissa, ed usa direttamente la cache interna del kernel (che viene usata
- anche per la shared memory in stile SysV). In più i suoi contenuti, essendo
- trattati direttamente dalla memoria virtuale\index{memoria~virtuale} possono
- essere salvati sullo swap automaticamente.} che viene attivato abilitando
-l'opzione \texttt{CONFIG\_TMPFS} in fase di compilazione del kernel.
-
-
-Per potere utilizzare l'interfaccia POSIX per le code di messaggi le
+La memoria condivisa è stato il primo degli oggetti di IPC POSIX inserito nel
+kernel ufficiale; il supporto a questo tipo di oggetti è realizzato attraverso
+il filesystem \texttt{tmpfs}, uno speciale filesystem che mantiene tutti i
+suoi contenuti in memoria, che viene attivato abilitando l'opzione
+\texttt{CONFIG\_TMPFS} in fase di compilazione del kernel.
+
+Per potere utilizzare l'interfaccia POSIX per la memoria condivisa le
\acr{glibc}\footnote{le funzioni sono state introdotte con le glibc-2.2.}
richiedono di compilare i programmi con l'opzione \code{-lrt}; inoltre è
necessario che in \file{/dev/shm} sia montato un filesystem \texttt{tmpfs};
-questo di norma viene eseguita aggiungendo una riga tipo:
+questo di norma viene fatto aggiungendo una riga del tipo di:
\begin{verbatim}
tmpfs /dev/shm tmpfs defaults 0 0
\end{verbatim}
-ad \file{/etc/fstab}. In realtà si può montare un filesystem \texttt{tmpfs}
+ad \conffile{/etc/fstab}. In realtà si può montare un filesystem \texttt{tmpfs}
dove si vuole, per usarlo come RAM disk, con un comando del tipo:
\begin{verbatim}
mount -t tmpfs -o size=128M,nr_inodes=10k,mode=700 tmpfs /mytmpfs
La funzione che permette di aprire un segmento di memoria condivisa POSIX, ed
eventualmente di crearlo se non esiste ancora, è \funcd{shm\_open}; il suo
prototipo è:
-\begin{prototype}{mqueue.h}
-{int shm\_open(const char *name, int oflag, mode\_t mode)}
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/mman.h}
+ \headdecl{sys/stat.h}
+ \headdecl{fcntl.h}
+
+ \funcdecl{int shm\_open(const char *name, int oflag, mode\_t mode)}
-Apre un segmento di memoria condivisa.
+ Apre un segmento di memoria condivisa.
-\bodydesc{La funzione restituisce un file descriptor positivo in caso di
- successo e -1 in caso di errore; nel quel caso \var{errno} assumerà gli
- stessi valori riportati da \func{open}.}
-\end{prototype}
+ \bodydesc{La funzione restituisce un file descriptor positivo in caso di
+ successo e -1 in caso di errore; nel quel caso \var{errno} assumerà gli
+ stessi valori riportati da \func{open}.}
+\end{functions}
La funzione apre un segmento di memoria condivisa identificato dal nome
-\param{name}. Come già spiegato in sez.~\ref{sec:ipc_posix_generic} questo nome
-può essere specificato in forma standard solo facendolo iniziare per \file{/}
-e senza ulteriori \file{/}, Linux supporta comunque nomi generici, che
-verranno interpretati prendendo come radice \file{/dev/shm}.\footnote{occorre
- pertanto evitare di specificare qualcosa del tipo \file{/dev/shm/nome}
- all'interno di \param{name}, perché questo comporta, da parte delle funzioni
- di libreria, il tentativo di accedere a \file{/dev/shm/dev/shm/nome}.}
+\param{name}. Come già spiegato in sez.~\ref{sec:ipc_posix_generic} questo
+nome può essere specificato in forma standard solo facendolo iniziare per
+``\file{/}'' e senza ulteriori ``\file{/}''. Linux supporta comunque nomi
+generici, che verranno interpretati prendendo come radice
+\file{/dev/shm}.\footnote{occorre pertanto evitare di specificare qualcosa del
+ tipo \file{/dev/shm/nome} all'interno di \param{name}, perché questo
+ comporta, da parte delle funzioni di libreria, il tentativo di accedere a
+ \file{/dev/shm/dev/shm/nome}.}
La funzione è del tutto analoga ad \func{open} ed analoghi sono i valori che
possono essere specificati per \param{oflag}, che deve essere specificato come
il flag \const{FD\_CLOEXEC}. Chiamate effettuate da diversi processi usando
lo stesso nome, restituiranno file descriptor associati allo stesso segmento
(così come, nel caso di file di dati, essi sono associati allo stesso
-\index{inode}inode). In questo modo è possibile effettuare una chiamata ad
+\index{inode} inode). In questo modo è possibile effettuare una chiamata ad
\func{mmap} sul file descriptor restituito da \func{shm\_open} ed i processi
vedranno lo stesso segmento di memoria condivisa.
Si tenga presente che una volta chiamata \func{mmap} si può chiudere il file
descriptor (con \func{close}), senza che la mappatura ne risenta.
-
Come per i file, quando si vuole effettivamente rimuovere segmento di memoria
condivisa, occorre usare la funzione \funcd{shm\_unlink}, il cui prototipo è:
-\begin{prototype}{mqueue.h}
+\begin{prototype}{sys/mman.h}
{int shm\_unlink(const char *name)}
Rimuove un segmento di memoria condivisa.
-%%% Local Variables:
-%%% mode: latex
-%%% TeX-master: "gapil"
-%%% End:
+
+\subsection{Semafori}
+\label{sec:ipc_posix_sem}
+
+Fino alla serie 2.4.x del kernel esisteva solo una implementazione parziale
+dei semafori POSIX che li realizzava solo a livello di \itindex{thread}
+\textit{thread} e non di processi,\footnote{questo significava che i semafori
+ erano visibili solo all'interno dei \itindex{thread} \textit{thread} creati
+ da un singolo processo, e non potevano essere usati come meccanismo di
+ sincronizzazione fra processi diversi.} fornita attraverso la sezione delle
+estensioni \textit{real-time} delle \acr{glibc}.\footnote{quelle che si
+ accedono collegandosi alla libreria \texttt{librt}.} Esisteva inoltre una
+libreria che realizzava (parzialmente) l'interfaccia POSIX usando le funzioni
+dei semafori di SysV IPC (mantenendo così tutti i problemi sottolineati in
+sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem}).
+
+A partire dal kernel 2.5.7 è stato introdotto un meccanismo di
+sincronizzazione completamente nuovo, basato sui cosiddetti
+\textit{futex},\footnote{la sigla sta per \textit{fast user mode mutex}.} con
+il quale è stato possibile implementare una versione nativa dei semafori
+POSIX. Grazie a questo con i kernel della serie 2.6 e le nuove versioni delle
+\acr{glibc} che usano questa nuova infrastruttura per quella che viene quella
+che viene chiamata \textit{New Posix Thread Library}, sono state implementate
+anche tutte le funzioni dell'interfaccia dei semafori POSIX.
+
+Anche in questo caso è necessario appoggiarsi alla libreria per le estensioni
+\textit{real-time} \texttt{librt}, questo significa che se si vuole utilizzare
+questa interfaccia, oltre ad utilizzare gli opportuni file di definizione,
+occorrerà compilare i programmi con l'opzione \texttt{-lrt}.
+
+La funzione che permette di creare un nuovo semaforo POSIX, creando il
+relativo file, o di accedere ad uno esistente, è \funcd{sem\_open}, questa
+prevede due forme diverse a seconda che sia utilizzata per aprire un semaforo
+esistente o per crearne uno nuovi, i relativi prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{sem\_t *sem\_open(const char *name, int oflag)}
+
+ \funcdecl{sem\_t *sem\_open(const char *name, int oflag, mode\_t mode,
+ unsigned int value)}
+
+ Crea un semaforo o ne apre uno esistente.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce l'indirizzo del semaforo in caso di
+ successo e \const{SEM\_FAILED} in caso di errore; nel quel caso
+ \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EACCESS}] il semaforo esiste ma non si hanno permessi
+ sufficienti per accedervi.
+ \item[\errcode{EEXIST}] si sono specificati \const{O\_CREAT} e
+ \const{O\_EXCL} ma il semaforo esiste.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{value} eccede
+ \const{SEM\_VALUE\_MAX}.
+ \item[\errcode{ENAMETOOLONG}] si è utilizzato un nome troppo lungo.
+ \item[\errcode{ENOENT}] non si è usato \const{O\_CREAT} ed il nome
+ specificato non esiste.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \errval{ENFILE} ed \errval{ENOMEM}.}
+\end{functions}
+
+L'argomento \param{name} definisce il nome del semaforo che si vuole
+utilizzare, ed è quello che permette a processi diversi di accedere allo
+stesso semaforo. Questo deve essere specificato con un pathname nella forma
+\texttt{/qualchenome}, che non ha una corrispondenza diretta con un pathname
+reale; con Linux infatti i file associati ai semafori sono mantenuti nel
+filesystem virtuale \texttt{/dev/shm}, e gli viene assegnato automaticamente
+un nome nella forma \texttt{sem.qualchenome}.\footnote{si ha cioè una
+ corrispondenza per cui \texttt{/qualchenome} viene rimappato, nella
+ creazione tramite \func{sem\_open}, su \texttt{/dev/shm/sem.qualchenome}.}
+
+L'argomento \param{oflag} è quello che controlla le modalità con cui opera la
+funzione, ed è passato come maschera binaria; i bit corrispondono a quelli
+utilizzati per l'analogo argomento di \func{open}, anche se dei possibili
+valori visti in sez.~\ref{sec:file_open} sono utilizzati soltanto
+\const{O\_CREAT} e \const{O\_EXCL}.
+
+Se si usa \const{O\_CREAT} si richiede la creazione del semaforo qualora
+questo non esista, ed in tal caso occorre utilizzare la seconda forma della
+funzione, in cui si devono specificare sia un valore iniziale con l'argomento
+\param{value},\footnote{e si noti come così diventa possibile, differenza di
+ quanto avviene per i semafori del \textit{SysV IPC}, effettuare in maniera
+ atomica creazione ed inizializzazione di un semaforo usando una unica
+ funzione.} che una maschera dei permessi con l'argomento
+\param{mode};\footnote{anche questo argomento prende gli stessi valori
+ utilizzati per l'analogo di \func{open}, che si sono illustrati in dettaglio
+ sez.~\ref{sec:file_perm_overview}.} questi verranno assegnati al semaforo
+appena creato. Se il semaforo esiste già i suddetti valori saranno invece
+ignorati. Usando il flag \const{O\_EXCL} si richiede invece la verifica che il
+semaforo non esiste, usandolo insieme ad \const{O\_CREAT} la funzione fallisce
+qualora un semaforo con lo stesso nome sia già presente.
+
+La funzione restituisce in caso di successo un puntatore all'indirizzo del
+semaforo con un valore di tipo \ctyp{sem\_t *}, è questo valore che dovrà
+essere passato alle altre funzioni per operare sul semaforo stesso. Si tenga
+presente che, come accennato in sez.~\ref{sec:ipc_posix_generic}, i semafori
+usano la semantica standard dei file per quanto riguarda i controlli di
+accesso.
+
+Questo significa che un nuovo semaforo viene sempre creato con l'user-ID ed il
+group-ID effettivo del processo chiamante, e che i permessi indicati con
+\param{mode} vengono filtrati dal valore della \itindex{umask} \textit{umask}
+del processo. Inoltre per poter aprire un semaforo è necessario avere su di
+esso sia il permesso di lettura che quello di scrittura.
+
+Una volta che si sia ottenuto l'indirizzo di un semaforo, sarà possibile
+utilizzarlo; se si ricorda quanto detto all'inizio di
+sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem}, dove si sono introdotti i concetti generali
+relativi ai semafori, le operazioni principali sono due, quella che richiede
+l'uso di una risorsa bloccando il semaforo e quella che rilascia la risorsa
+liberando il semaforo. La prima operazione è effettuata dalla funzione
+\funcd{sem\_wait}, il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_wait(sem\_t *sem)}
+
+ Blocca il semaforo \param{sem}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il semaforo \param{sem} non esiste.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione cerca di decrementare il valore del semaforo indicato dal
+puntatore \param{sem}, se questo ha un valore positivo, cosa che significa che
+la risorsa è disponibile, la funzione ha successo, il valore del semaforo
+viene diminuito di 1 ed essa ritorna immediatamente; se il valore è nullo la
+funzione si blocca fintanto che il valore del semaforo non torni
+positivo\footnote{ovviamente per opera di altro processo che lo rilascia
+ chiamando \func{sem\_post}.} così che poi essa possa decrementarlo con
+successo e proseguire.
+
+Si tenga presente che la funzione può sempre essere interrotta da un segnale
+(nel qual caso si avrà un errore di \const{EINTR}) e che questo avverrà
+comunque, anche se si è richiesta la semantica BSD installando il relativo
+gestore con \const{SA\_RESTART} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}) per
+riavviare le system call interrotte.
+
+Della funzione \func{sem\_wait} esistono due varianti che consentono di
+gestire diversamente le modalità di attesa in caso di risorsa occupata, la
+prima di queste è \funcd{sem\_trywait}, che serve ad effettuare un tentativo
+di acquisizione senza bloccarsi; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_trywait(sem\_t *sem)}
+
+ Tenta di bloccare il semaforo \param{sem}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà gli stessi valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EAGAIN}] il semaforo non può essere acquisito senza
+ bloccarsi.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il semaforo \param{sem} non esiste.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione è identica a \func{sem\_wait} ed se la risorsa è libera ha lo
+stesso effetto, vale a dire che in caso di semaforo diverso da zero la
+funzione lo decrementa e ritorna immediatamente; la differenza è che nel caso
+in cui il semaforo è occupato essa non si blocca e di nuovo ritorna
+immediatamente, restituendo però un errore di \errval{EAGAIN}, così che il
+programma possa proseguire.
+
+La seconda variante di \func{sem\_wait} è una estensione specifica che può
+essere utilizzata soltanto se viene definita la macro \macro{\_XOPEN\_SOURCE}
+ad un valore di 600 prima di includere \texttt{semaphore.h}, la funzione è
+\func{sem\_timedwait}, ed il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_timedwait(sem\_t *sem, const struct timespec
+ *abs\_timeout)}
+
+ Blocca il semaforo \param{sem}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà gli stessi valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ETIMEDOUT}] è scaduto il tempo massimo di attesa.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il semaforo \param{sem} non esiste.
+ \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+Anche in questo caso il comportamento della funzione è identico a quello di
+\func{sem\_wait}, la sola differenza consiste nel fatto che con questa
+funzione è possibile impostare tramite l'argomento \param{abs\_timeout} un
+tempo limite per l'attesa, scaduto il quale la funzione ritorna comunque,
+anche se non è possibile acquisire il semaforo. In tal caso la funzione
+fallirà, riportando un errore di \errval{ETIMEDOUT}.
+
+La seconda funzione principale utilizzata per l'uso dei semafori è
+\funcd{sem\_post}, che viene usata per rilasciare un semaforo occupato o, in
+generale, per aumentare di una unità il valore dello stesso anche qualora non
+fosse occupato;\footnote{si ricordi che in generale un semaforo viene usato
+ come indicatore di un numero di risorse disponibili.} il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_post(sem\_t *sem)}
+
+ Rilascia il semaforo \param{sem}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] il semaforo \param{sem} non esiste.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione incrementa di uno il valore corrente del semaforo indicato
+dall'argomento \param{sem}, se questo era nullo la relativa risorsa risulterà
+sbloccata, cosicché un altro processo (o \itindex{thread} \textit{thread})
+eventualmente bloccato in una \func{sem\_wait} sul semaforo potrà essere
+svegliato e rimesso in esecuzione. Si tenga presente che la funzione è sicura
+\index{funzioni!sicure} per l'uso all'interno di un gestore di segnali (si
+ricordi quanto detto in sez.~\ref{sec:sig_signal_handler}).
+
+Se invece di operare su un semaforo se ne vuole solamente leggere il valore,
+si può usare la funzione \funcd{sem\_getvalue}, il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_getvalue(sem\_t *sem, int *sval)}
+
+ Richiede il valore del semaforo \param{sem}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] il semaforo \param{sem} non esiste.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione legge il valore del semaforo indicato dall'argomento \param{sem} e
+lo restituisce nella variabile intera puntata dall'argomento
+\param{sval}. Qualora ci siano uno o più processi bloccati in attesa sul
+semaforo lo standard prevede che la funzione possa restituire un valore nullo
+oppure il numero di processi bloccati in una \func{sem\_wait} sul suddetto
+semaforo; nel caso di Linux vale la prima opzione.
+
+Questa funzione può essere utilizzata per avere un suggerimento sullo stato di
+un semaforo, ovviamente non si può prendere il risultato riportato in
+\param{sval} che come indicazione, il valore del semaforo infatti potrebbe
+essere già stato modificato al ritorno della funzione.
+
+% TODO verificare comportamento sem_getvalue
+
+Una volta che non ci sia più la necessità di operare su un semaforo se ne può
+terminare l'uso con la funzione \funcd{sem\_close}, il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_close(sem\_t *sem)}
+
+ Chiude il semaforo \param{sem}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] il semaforo \param{sem} non esiste.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione chiude il semaforo indicato dall'argomento \param{sem}; questo
+comporta che tutte le risorse che il sistema può avere assegnato al processo
+nell'uso dello stesso vengono rilasciate. Questo significa che un altro
+processo bloccato sul semaforo a causa della acquisizione da parte del
+processo che chiama \func{sem\_close} potrà essere riavviato.
+
+Si tenga presente poi che come per i file all'uscita di un processo tutti i
+semafori che questo aveva aperto vengono automaticamente chiusi; questo
+comportamento risolve il problema che si aveva con i semafori del \textit{SysV
+ IPC} (di cui si è parlato in sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem}) per i quali le
+risorse possono restare bloccate. Si tenga poi presente che, a differenza di
+quanto avviene per i file, in caso di una chiamata ad \func{execve} tutti i
+semafori vengono chiusi automaticamente.
+
+Come per i semafori del \textit{SysV IPC} anche quelli POSIX hanno una
+persistenza di sistema; questo significa che una volta che si è creato un
+semaforo con \func{sem\_open} questo continuerà ad esistere fintanto che il
+kernel resta attivo (vale a dire fino ad un successivo riavvio) a meno che non
+lo si cancelli esplicitamente. Per far questo si può utilizzare la funzione
+\funcd{sem\_unlink}, il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_unlink(const char *name)}
+
+ Rimuove il semaforo \param{name}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EACCESS}] non si hanno i permessi necessari a cancellare il
+ semaforo.
+ \item[\errcode{ENAMETOOLONG}] il nome indicato è troppo lungo.
+ \item[\errcode{ENOENT}] il semaforo \param{name} non esiste.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione rimuove il semaforo indicato dall'argomento \param{name}, che
+prende un valore identico a quello usato per creare il semaforo stesso con
+\func{sem\_open}. Il semaforo viene rimosso dal filesystem immediatamente; ma
+il semaforo viene effettivamente cancellato dal sistema soltanto quando tutti
+i processi che lo avevano aperto lo chiudono. Si segue cioè la stessa
+semantica usata con \func{unlink} per i file, trattata in dettaglio in
+sez.~\ref{sec:file_link}.
+
+Una delle caratteristiche peculiari dei semafori POSIX è che questi possono
+anche essere utilizzati anche in forma anonima, senza necessità di fare
+ricorso ad un nome sul filesystem o ad altri indicativi. In questo caso si
+dovrà porre la variabile che contiene l'indirizzo del semaforo in un tratto di
+memoria che sia accessibile a tutti i processi in gioco. La funzione che
+consente di inizializzare un semaforo anonimo è \funcd{sem\_init}, il cui
+prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_init(sem\_t *sem, int pshared, unsigned int value)}
+
+ Inizializza il semaforo anonimo \param{sem}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{value} eccede
+ \const{SEM\_VALUE\_MAX}.
+ \item[\errcode{ENOSYS}] il valore di \param{pshared} non è nullo ed il
+ sistema non supporta i semafori per i processi.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione inizializza un semaforo all'indirizzo puntato dall'argomento
+\param{sem}, e come per \func{sem\_open} consente di impostare un valore
+iniziale con \param{value}. L'argomento \param{pshared} serve ad indicare se
+il semaforo deve essere utilizzato dai \itindex{thread} \textit{thread} di uno
+stesso processo (con un valore nullo) o condiviso fra processi diversi (con un
+valore non nullo).
+
+Qualora il semaforo debba essere condiviso dai \itindex{thread}
+\textit{thread} di uno stesso processo (nel qual caso si parla di
+\textit{thread-shared semaphore}), occorrerà che \param{sem} sia l'indirizzo
+di una variabile visibile da tutti i \itindex{thread} \textit{thread}, si
+dovrà usare cioè una variabile globale o una variabile allocata dinamicamente
+nello \itindex{heap} \textit{heap}.
+
+Qualora il semaforo debba essere condiviso fra più processi (nel qual caso si
+parla di \textit{process-shared semaphore}) la sola scelta possibile per
+renderlo visibile a tutti è di porlo in un tratto di memoria condivisa. Questo
+potrà essere ottenuto direttamente sia con \func{shmget} (vedi
+sez.~\ref{sec:ipc_sysv_shm}) che con \func{shm\_open} (vedi
+sez.~\ref{sec:ipc_posix_shm}), oppure, nel caso che tutti i processi in gioco
+abbiano un genitore comune, con una mappatura anonima con \func{mmap} (vedi
+sez.~\ref{sec:file_memory_map}),\footnote{si ricordi che i tratti di memoria
+ condivisa vengono mantenuti nei processi figli attraverso la funzione
+ \func{fork}.} a cui essi poi potranno accedere.
+
+Una volta inizializzato il semaforo anonimo con \func{sem\_init} lo si potrà
+utilizzare nello stesso modo dei semafori normali con \func{sem\_wait} e
+\func{sem\_post}. Si tenga presente però che inizializzare due volte lo stesso
+semaforo può dar luogo ad un comportamento indefinito.
+
+Una volta che non si intenda più utilizzare un semaforo anonimo questo può
+essere eliminato dal sistema; per far questo di deve utilizzare una apposita
+funzione, \funcd{sem\_destroy}, il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{semaphore.h}
+
+ \funcdecl{int sem\_destroy(sem\_t *sem)}
+
+ Elimina il semaforo anonimo \param{sem}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
+ errore; nel quel caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{value} eccede
+ \const{SEM\_VALUE\_MAX}.
+ \end{errlist}
+}
+\end{functions}
+
+La funzione prende come unico argomento l'indirizzo di un semaforo che deve
+essere stato inizializzato con \func{sem\_init}; non deve quindi essere
+applicata a semafori creati con \func{sem\_open}. Inoltre si deve essere
+sicuri che il semaforo sia effettivamente inutilizzato, la distruzione di un
+semaforo su cui sono presenti processi (o \itindex{thread} \textit{thread}) in
+attesa (cioè bloccati in una \func{sem\_wait}) provoca un comportamento
+indefinito.
+
+Si tenga presente infine che utilizzare un semaforo che è stato distrutto con
+\func{sem\_destroy} di nuovo può dare esito a comportamenti indefiniti. Nel
+caso ci si trovi in una tale evenienza occorre reinizializzare il semaforo una
+seconda volta con \func{sem\_init}.
+
+Come esempio di uso sia della memoria condivisa che dei semafori POSIX si sono
+scritti due semplici programmi con i quali è possibile rispettivamente
+monitorare il contenuto di un segmento di memoria condivisa e modificarne il
+contenuto.
+
+\begin{figure}[!h]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includecodesample{listati/message_getter.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Sezione principale del codice del programma
+ \file{message\_getter.c}.}
+ \label{fig:ipc_posix_sem_shm_message_server}
+\end{figure}
+
+Il corpo principale del primo dei due, il cui codice completo è nel file
+\file{message\_getter.c} dei sorgenti allegati, è riportato in
+fig.~\ref{fig:ipc_posix_sem_shm_message_server}; si è tralasciata la parte che
+tratta la gestione delle opzioni a riga di comando (che consentono di
+impostare un nome diverso per il semaforo e il segmento di memoria condivisa)
+ed il controllo che al programma venga fornito almeno un argomento, contenente
+la stringa iniziale da inserire nel segmento di memoria condivisa.
+
+Lo scopo del programma è quello di creare un segmento di memoria condivisa su
+cui registrare una stringa, e tenerlo sotto osservazione stampando la stessa
+una volta al secondo. Si utilizzerà un semaforo per proteggere l'accesso in
+lettura alla stringa, in modo che questa non possa essere modificata
+dall'altro programma prima di averla finita di stampare.
+
+La parte iniziale del programma contiene le definizioni (\texttt{\small 1--8})
+del gestore del segnale usato per liberare le risorse utilizzate, delle
+variabili globali contenenti i nomi di default del segmento di memoria
+condivisa e del semaforo (il default scelto è \texttt{messages}), e delle
+altre variabili utilizzate dal programma.
+
+Come prima istruzione (\texttt{\small 10}) si è provveduto ad installare un
+gestore di segnale che consentirà di effettuare le operazioni di pulizia
+(usando la funzione \func{Signal} illustrata in
+fig.~\ref{fig:sig_Signal_code}), dopo di che (\texttt{\small 10--16}) si è
+creato il segmento di memoria condivisa con la funzione \func{CreateShm} che
+abbiamo appena trattato in sez.~\ref{sec:ipc_posix_shm}, uscendo con un
+messaggio in caso di errore.
+
+Si tenga presente che la funzione \func{CreateShm} richiede che il segmento
+non sia già presente e fallirà qualora un'altra istanza, o un altro programma
+abbia già allocato un segmento con quello stesso nome. Per semplicità di
+gestione si è usata una dimensione fissa pari a 256 byte, definita tramite la
+costante \texttt{MSGMAXSIZE}.
+
+Il passo successivo (\texttt{\small 17--21}) è quello della creazione del
+semaforo che regola l'accesso al segmento di memoria condivisa con
+\func{sem\_open}; anche in questo caso si gestisce l'uscita con stampa di un
+messaggio in caso di errore. Anche per il semaforo, avendo specificato la
+combinazione di flag \code{O\_CREAT|O\_EXCL} come secondo argomento, si esce
+qualora fosse già esistente; altrimenti esso verrà creato con gli opportuni
+permessi specificati dal terzo argomento, (indicante lettura e scrittura in
+notazione ottale). Infine il semaforo verrà inizializzato ad un valore nullo
+(il quarto argomento), corrispondete allo stato in cui risulta bloccato.
+
+A questo punto (\texttt{\small 23}) si potrà inizializzare il messaggio posto
+nel segmento di memoria condivisa usando la stringa passata come argomento al
+programma. Essendo il semaforo stato creato già bloccato non ci si dovrà
+preoccupare di eventuali \itindex{race~condition} \textit{race condition}
+qualora il programma di modifica del messaggio venisse lanciato proprio in
+questo momento. Una volta inizializzato il messaggio occorrerà però
+rilasciare il semaforo (\texttt{\small 25--28}) per consentirne l'uso; in
+tutte queste operazioni si provvederà ad uscire dal programma con un opportuno
+messaggio in caso di errore.
+
+Una volta completate le inizializzazioni il ciclo principale del programma
+(\texttt{\small 29--47}) viene ripetuto indefinitamente (\texttt{\small 29})
+per stampare sia il contenuto del messaggio che una serie di informazioni di
+controllo. Il primo passo (\texttt{\small 30--34}) è quello di acquisire (con
+\func{sem\_getvalue}, con uscita in caso di errore) e stampare il valore del
+semaforo ad inizio del ciclo; seguito (\texttt{\small 35--36}) dal tempo
+corrente.
+
+\begin{figure}[!h]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includecodesample{listati/HandSigInt.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Codice del gestore di segnale del programma
+ \file{message\_getter.c}.}
+ \label{fig:ipc_posix_sem_shm_message_server_handler}
+\end{figure}
+
+Prima della stampa del messaggio invece si deve acquisire il semaforo
+(\texttt{\small 31--34}) per evitare accessi concorrenti alla stringa da parte
+del programma di modifica. Una volta eseguita la stampa (\texttt{\small 41})
+il semaforo dovrà essere rilasciato (\texttt{\small 42--45}). Il passo finale
+(\texttt{\small 46}) è attendere per un secondo prima di eseguire da capo il
+ciclo.
+
+Per uscire in maniera corretta dal programma sarà necessario interromperlo con
+il break da tastiera (\texttt{C-c}), che corrisponde all'invio del segnale
+\const{SIGINT}, per il quale si è installato (\texttt{\small 10}) una
+opportuna funzione di gestione, riportata in
+fig.~\ref{fig:ipc_posix_sem_shm_message_server_handler}. La funzione è molto
+semplice e richiama le funzioni di rimozione sia per il segmento di memoria
+condivisa che per il semaforo, garantendo così che possa essere riaperto
+ex-novo senza errori in un futuro riutilizzo del comando.
+
+\begin{figure}[!h]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includecodesample{listati/message_setter.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Sezione principale del codice del programma
+ \file{message\_setter.c}.}
+ \label{fig:ipc_posix_sem_shm_message_setter}
+\end{figure}
+
+Il secondo programma di esempio è \file{message\_setter.c}, di cui si è
+riportato il corpo principale in
+fig.~\ref{fig:ipc_posix_sem_shm_message_setter},\footnote{al solito il codice
+ completo è nel file dei sorgenti allegati.} dove si è tralasciata, non
+essendo significativa per quanto si sta trattando, la parte relativa alla
+gestione delle opzioni a riga di comando e degli argomenti, che sono identici
+a quelli usati da \file{message\_getter}, con l'unica aggiunta di un'opzione
+``\texttt{-t}'' che consente di indicare un tempo di attesa (in secondi) in
+cui il programma si ferma tenendo bloccato il semaforo.
+
+Una volta completata la gestione delle opzioni e degli argomenti (ne deve
+essere presente uno solo, contenente la nuova stringa da usare come
+messaggio), il programma procede (\texttt{\small 10--14}) con l'acquisizione
+del segmento di memoria condivisa usando la funzione \func{FindShm} (trattata
+in sez.~\ref{sec:ipc_posix_shm}) che stavolta deve già esistere. Il passo
+successivo (\texttt{\small 16--19}) è quello di aprire il semaforo, e a
+differenza di \file{message\_getter}, in questo caso si richiede a
+\func{sem\_open} che questo esista, passando uno zero come secondo ed unico
+argomento.
+
+Una volta completate con successo le precedenti inizializzazioni, il passo
+seguente (\texttt{\small 21--24}) è quello di acquisire il semaforo, dopo di
+che sarà possibile eseguire la sostituzione del messaggio (\texttt{\small 25})
+senza incorrere in possibili \itindex{race~condition} \textit{race condition}
+con la stampa dello stesso da parte di \file{message\_getter}.
+
+Una volta effettuata la modifica viene stampato (\texttt{\small 26}) il tempo
+di attesa impostato con l'opzione ``\texttt{-t}'' dopo di che (\texttt{\small
+ 27}) viene eseguita la stessa, senza rilasciare il semaforo che resterà
+quindi bloccato (causando a questo punto una interruzione delle stampe
+eseguite da \file{message\_getter}). Terminato il tempo di attesa si rilascerà
+(\texttt{\small 29--32}) il semaforo per poi uscire.
+
+Per verificare il funzionamento dei programmi occorrerà lanciare per primo
+\file{message\_getter}\footnote{lanciare per primo \file{message\_setter} darà
+ luogo ad un errore, non essendo stati creati il semaforo ed il segmento di
+ memoria condivisa.} che inizierà a stampare una volta al secondo il
+contenuto del messaggio ed i suoi dati, con qualcosa del tipo:
+\begin{Verbatim}
+piccardi@hain:~/gapil/sources$ ./message_getter messaggio
+sem=1, Fri Dec 31 14:12:41 2010
+message: messaggio
+sem=1, Fri Dec 31 14:12:42 2010
+message: messaggio
+...
+\end{Verbatim}
+%$
+proseguendo indefinitamente fintanto che non si prema \texttt{C-c} per farlo
+uscire. Si noti come il valore del semaforo risulti sempre pari ad 1 (in
+quanto al momento esso sarà sempre libero).
+
+A questo punto si potrà lanciare \file{message\_setter} per cambiare il
+messaggio, nel nostro caso per rendere evidente il funzionamento del blocco
+richiederemo anche una attesa di 3 secondi, ed otterremo qualcosa del tipo:
+\begin{Verbatim}
+piccardi@hain:~/gapil/sources$ ./message_setter -t 3 ciao
+Sleeping for 3 seconds
+\end{Verbatim}
+%$
+dove il programma si fermerà per 3 secondi prima di rilasciare il semaforo e
+terminare.
+
+L'effetto di questo programma si potrà però apprezzare meglio nell'uscita di
+\file{message\_getter}, che verrà interrotta per questo stesso tempo, prima di
+ricominciare con il nuovo testo:
+\begin{Verbatim}
+...
+sem=1, Fri Dec 31 14:16:27 2010
+message: messaggio
+sem=1, Fri Dec 31 14:16:28 2010
+message: messaggio
+sem=0, Fri Dec 31 14:16:29 2010
+message: ciao
+sem=1, Fri Dec 31 14:16:32 2010
+message: ciao
+sem=1, Fri Dec 31 14:16:33 2010
+message: ciao
+...
+\end{Verbatim}
+%$
+
+E si noterà come nel momento in cui si è lanciato \file{message\_setter} le
+stampe di \file{message\_getter} si bloccheranno, come corretto, dopo aver
+registrato un valore nullo per il semaforo. Il programma infatti resterà
+bloccato nella \func{sem\_wait} (quella di riga (\texttt{\small 37}) in
+fig.~\ref{fig:ipc_posix_sem_shm_message_server}) fino alla scadenza
+dell'attesa di \file{message\_setter} (con l'esecuzione della \func{sem\_post}
+della riga (\texttt{\small 29}) di
+fig.~\ref{fig:ipc_posix_sem_shm_message_setter}), e riprenderanno con il nuovo
+testo alla terminazione di quest'ultimo.
+
% LocalWords: like fifo System POSIX RPC Calls Common Object Request Brocker
% LocalWords: Architecture descriptor kernel unistd int filedes errno EMFILE
% LocalWords: PDF EPS lseek ESPIPE PPM Portable PixMap format pnmcrop PNG pnm
% LocalWords: pnmmargin png BarCode inode filesystem l'inode mknod mkfifo RDWR
% LocalWords: ENXIO deadlock client reinviate fortunes fortunefilename daemon
-% LocalWords: FortuneServer FortuneParse FortuneClient pid libgapil LD LIBR<ARY
+% LocalWords: FortuneServer FortuneParse FortuneClient pid libgapil LD librt
% LocalWords: PATH linker pathname ps tmp killall fortuned crash socket domain
% LocalWords: socketpair BSD sys protocol sv EAFNOSUPPORT EPROTONOSUPPORT AF
% LocalWords: EOPNOTSUPP SOCK SysV IPC Process Comunication ipc perm key exec
% LocalWords: cmd struct buf EPERM RMID msgsnd msgbuf msgp msgsz msgflg EAGAIN
% LocalWords: NOWAIT EINTR mtype mtext long message sizeof LENGTH ts sleep BIG
% LocalWords: msgrcv ssize msgtyp NOERROR EXCEPT ENOMSG multiplexing select ls
-% LocalWords: poll polling queue MQFortuneServer write init HandSIGTERM
+% LocalWords: poll polling queue MQFortuneServer write init HandSIGTERM l'IPC
% LocalWords: MQFortuneClient mqfortuned mutex risorse' inter semaphore semget
% LocalWords: nsems SEMMNS SEMMSL semid otime semval sempid semncnt semzcnt nr
% LocalWords: SEMVMX SEMOPM semop SEMMNU SEMUME SEMAEM semnum union semun arg
% LocalWords: SHARED ANONYMOUS thread patch names strace system call userid Di
% LocalWords: groupid Michal Wronski Krzysztof Benedyczak wrona posix mqueue
% LocalWords: lmqueue gcc mount mqd name oflag attr maxmsg msgsize receive ptr
-% LocalWords: send WRONLY NONBLOCK close mqdes EBADF getattr setattr mqstat
+% LocalWords: send WRONLY NONBLOCK close mqdes EBADF getattr setattr mqstat to
% LocalWords: omqstat curmsgs flags timedsend len prio timespec abs EMSGSIZE
% LocalWords: ETIMEDOUT timedreceive getaddr notify sigevent notification l'I
% LocalWords: EBUSY sigev SIGNAL signo value sigval siginfo all'userid MESGQ
% LocalWords: Konstantin Knizhnik futex tmpfs ramfs cache shared swap CONFIG
% LocalWords: lrt blocks PAGECACHE TRUNC CLOEXEC mmap ftruncate munmap FindShm
-% LocalWords: CreateShm RemoveShm LIBRARY
+% LocalWords: CreateShm RemoveShm LIBRARY Library libmqueue FAILED EACCESS has
+% LocalWords: ENAMETOOLONG qualchenome RESTART trywait XOPEN SOURCE timedwait
+% LocalWords: process getvalue sval execve pshared ENOSYS heap PAGE destroy it
+% LocalWords: xffffffff Arrays owner perms Queues used bytes messages device
+% LocalWords: Cannot find such Segments getter Signal MSGMAXSIZE been stable
+% LocalWords: for now it's break Berlin sources Let's an accidental feature
+% LocalWords: Larry Wall Escape the Hell William ipctestid Identifier segment
+% LocalWords: violation dell'I SIGINT setter Fri Dec Sleeping seconds
+
+
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / blobdiff