\file{/dev/zero}. In tal caso i valori scritti nella regione mappata non
vengono ignorati (come accade qualora si scriva direttamente sul file), ma
restano in memoria e possono essere riletti secondo le stesse modalità usate
- nel \textit{memory mapping} anonimo.} Un esempio di utilizzo di questa
-tecnica è mostrato in
+ nel \textit{memory mapping} anonimo.} Vedremo come utilizzare questa tecnica
+più avanti, quando realizzeremo una nuova versione del monitor visto in
+\secref{sec:ipc_sysv_shm} che possa restituisca i risultati via rete.
una interfaccia completamente nuova, che tratteremo in questa sezione.
-
\subsection{Considerazioni generali}
\label{sec:ipc_posix_generic}
-Il Linux non tutti gli oggetti del POSIX IPC sono supportati nel kernel
-ufficiale; solo la memoria condivisa è presente, ma solo a partire dal kernel
-2.4.x, per gli altri oggetti esistono patch e librerie non ufficiali.
-Nonostante questo è importante esaminare questa interfaccia per la sua netta
-superiorità nei confronti di quella del \textit{SysV IPC}.
+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.
+
+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}\index{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}
+\item i nomi devono essere conformi alle regole che caratterizzano i
+ \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}
+
+Data la assoluta genericità delle specifiche, il comportamento delle funzioni
+è pertanto 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 per
+quanto riguarda la memoria condivisa, tutto viene creato nella directory
+\file{/dev/shm}, ed i nomi sono presi come pathname assoluto (comprendente
+eventuali sottodirectory) rispetto a questa radice (per maggiori dettagli si
+veda quanto illustrato in \secref{sec:ipc_posix_shm}). Lo stesso accade per
+l'implementazione sperimentale delle code di messaggi, che però fa riferimento
+alla directory \file{/dev/mqueue}.
+
+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 vero nel caso di Linux, che usa
+ una implementazione che lo consente, non è detto che altrettanto valga per
+ altri kernel. In particolare per la memoria condivisa, come si può
+ facilemente evincere con uno \cmd{strace}, le system call utilizzate sono le
+ stesse, in quanto essa è realizzata con file in uno speciale 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 \secref{sec:file_access_control}), invece di
+quella particolare (si ricordi quanto visto in
+\secref{sec:ipc_sysv_access_control}) usata per gli oggetti del SysV IPC. Allo
+stesso modo viene effettuata l'attribuzione dell'utente e del gruppo
+proprietari dell'oggetto alla creazione di quest'ultimo.
+
\subsection{Code di messaggi}
\label{sec:ipc_posix_mq}
-Le code di messaggi non sono ancora supportate nel kernel
-ufficiale;\footnote{esiste però una proposta di implementazione di Krzysztof
- Benedyczak, a partire dal kernel 2.5.50.} inoltre esse possono essere
-implementate, usando la memoria condivisa ed i mutex, con funzioni di
-libreria. In generale, come le corrispettive del SysV IPC, sono poco usate,
-dato che i socket\index{socket}, nei casi in cui sono sufficienti, sono più
-comodi, e negli altri casi la comunicazione può essere gestita direttamente
-con mutex e memoria condivisa. Per questo ci limiteremo ad una descrizione
-essenziale.
+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 \href{http://www.mat.uni.torun.pl/~wrona/posix_ipc}
+ {http://www.mat.uni.torun.pl/\~{}wrona/posix\_ipc}.}. In generale, come le
+corrispettive del SysV IPC, le code di messaggi sono poco usate, dato che i
+socket\index{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.}
+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 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:
+\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
+accettate sono \texttt{uid}, \texttt{gid} e \texttt{mode} che permettono
+rispettivamente di impostare l'utente, il gruppo ed i permessi associati al
+filesystem.
+
+
+La funzione che permette di aprire (e crearla se non esiste ancora) una coda
+di messaggi POSIX è \func{mq\_open}, ed il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+
+ \headdecl{mqueue.h}
+
+ \funcdecl{mqd\_t mq\_open(const char *name, int oflag)}
+
+ \funcdecl{mqd\_t mq\_open(const char *name, int oflag, unsigned long mode,
+ struct mq\_attr *attr)}
+
+ 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
+ valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EACCESS}] 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
+ \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
+ specificato \const{O\_CREAT} con una valore non nullo di \param{attr}, o
+ i valori di \var{mq\_maxmsg} e \var{mq\_msgsize} sono nulli o maggiori
+ rispettivamente di \const{MQ\_MAXMSG} e \const{MQ\_MSGSIZE}.
+ \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}.}
+\end{prototype}
+
+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.
+
+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
+\tabref{tab:file_open_flags} dei quali però \func{mq\_open} riconosce solo i
+seguenti:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{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}.
+\item[\const{O\_WRONLY}] Apre la coda solo per la trasmissione di messaggi. Il
+ processo potrà usare il descrittore con \func{mq\_send} ma non con
+ \func{mq\_receive}.
+\item[\const{O\_RDWR}] Apre la coda solo sia per la trasmissione che per la
+ ricezione.
+\item[\const{O\_CREAT}] Necessario qualora si debba creare la coda; la
+ presenza di questo bit richiede la presenza degli ulteriori argomenti
+ \param{mode} e \param{attr}.
+\item[\const{O\_EXCL}] Se usato insieme a \const{O\_CREAT} fa fallire la
+ chiamata se la coda esiste già, altrimenti esegue la creazione atomicamente.
+\item[\const{O\_NONBLOCK}] Imposta la coda in modalità non bloccante, le
+ funzioni di ricezione e trasmissione non si bloccano quando non ci sono le
+ risorse richieste, ma ritornano immediatamente con un errore di
+ \errval{EAGAIN}.
+\end{basedescript}
+
+I primi tre bit specificano la modalità di apertura della coda, e sono fra
+loro esclusivi; qualunque sia la modalità in cui si è aperta una coda, questa
+potrà essere riaperta più volte in una modalità diversa, e vi si potrà
+accedere attraverso descrittori diversi, esattamente come si può fare per i
+file normali.
+
+Se la coda non esiste si deve specificare \const{O\_CREAT} per creare una
+nuova, in tal caso come accennato 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 della coda tramite l'argomento
+\param{attr} che è il puntatore ad una struttura \struct{mq\_attr}, la cui
+definizione è riportata in \figref{fig:ipc_mq_attr}.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}
+struct mq_attr {
+ long mq_flags; /* message queue flags */
+ long mq_maxmsg; /* maximum number of messages */
+ long mq_msgsize; /* maximum message size */
+ long mq_curmsgs; /* number of messages currently queued */
+};
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La struttura \structd{mq\_attr}, contenente gli attributi di una
+ coda di messaggi POSIX.}
+ \label{fig:ipc_mq_attr}
+\end{figure}
+Quando si crea la coda devono sempre essere specificati i campi
+\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
+contenre. Qualora si specifichi
\subsection{Semafori}
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. Esiste un'altra
-versione, realizzata da Konstantin Knizhnik, che reimplementa l'interfaccia
-POSIX usando i semafori di SysV IPC.
+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 \secref{sec:ipc_sysv_sem} rimangono, anche se
+mascherati.
+
+
\subsection{Memoria condivisa}
\label{sec:ipc_posix_shm}
La memoria condivisa è l'unico degli oggetti di IPC POSIX già presente nel
-kernel ufficiale.
+kernel ufficiale. Per poterla utilizzare occorre abilitare 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 (viene usato anche per la SysV shared memory). In più i suoi
+ contenuti, essendo trattati direttamente dalla memoria
+ virtuale\index{memoria virtuale} e possono essere salvati sullo swap
+ automaticamente.} abilitando l'opzione \texttt{CONFIG\_TMPFS} in fase di
+compilazione del kernel, e montando il filesystem aggiungendo una riga tipo:
+\begin{verbatim}
+tmpfs /dev/shm tmpfs defaults 0 0
+\end{verbatim}
+ad \file{/etc/fstab}, oppure dove si preferisce con un comando del
+tipo:\footnote{il filesystem riconosce, oltre quelle mostrate, le opzioni
+ \texttt{uid} e \texttt{gid} che identificano rispettivamente utente e gruppo
+ cui assegnarne la titolarità, e \texttt{nr\_blocks} che permette di
+ specificarne la dimensione in blocchi, cioè in multipli di
+ \const{PAGECACHE\_SIZE}.}
+\begin{verbatim}
+mount -t tmpfs -o size=10G,nr_inodes=10k,mode=700 tmpfs /mytmpfs
+\end{verbatim}
+
+
+ la memoria
+condivisa è trattata come un filesystem separato, con tutte le caratteristiche
+di un qualunque filesystem,
%%% Local Variables:
projects / gapil.git / blobdiff