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-\chapter{La comunicazione fra processi}
+\chapter{L'intercomunicazione fra processi}
\label{cha:IPC}
implementati con un ulteriore livello sopra i meccanismi elementari.
-\section{La comunicazione fra processi tradizionale}
+\section{L'intercomunicazione fra processi tradizionale}
\label{sec:ipc_unix}
Il primo meccanismo di comunicazione fra processi introdotto nei sistemi Unix,
capi della pipe, associati a ciascun file descriptor, con le frecce che
indicano la direzione del flusso dei dati.
-\begin{figure}[htb]
+\begin{figure}[!htb]
\centering
\includegraphics[height=5cm]{img/pipe}
\caption{Schema della struttura di una pipe.}
fig.~\ref{fig:ipc_pipe_fork}). In questo modo se uno dei processi scrive su un
capo della pipe, l'altro può leggere.
-\begin{figure}[htb]
+\begin{figure}[!htb]
\centering
\includegraphics[height=5cm]{img/pipefork}
\caption{Schema dei collegamenti ad una pipe, condivisi fra processo padre e
pipe il cui capo in scrittura è stato chiuso, si avrà la ricezione di un EOF
(vale a dire che la funzione \func{read} ritornerà restituendo 0). Se invece
si esegue una scrittura su una pipe il cui capo in lettura non è aperto il
-processo riceverà il segnale \const{SIGPIPE}, e la funzione di scrittura
+processo riceverà il segnale \signal{SIGPIPE}, e la funzione di scrittura
restituirà un errore di \errcode{EPIPE} (al ritorno del gestore, o qualora il
segnale sia ignorato o bloccato).
secondo, secondo lo schema mostrato in fig.~\ref{fig:ipc_pipe_use}, in cui la
direzione del flusso dei dati è data dalle frecce continue.
-\begin{figure}[htb]
+\begin{figure}[!htb]
\centering
\includegraphics[height=5cm]{img/pipeuse}
\caption{Schema dell'uso di una pipe come mezzo di comunicazione fra
il cui codice completo è disponibile nel file \file{BarCodePage.c} che si
trova nella directory dei sorgenti.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/BarCodePage.c}
\end{minipage}
\normalsize
risultato dell'elaborazione del precedente, benché quest'ultimo venga invocato
dopo.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/BarCode.c}
\end{minipage}
\normalsize
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 \index{inode} inode che risiede sul filesystem, così che i
+attraverso un \itindex{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;
-\index{inode} l'inode allocato sul filesystem serve infatti solo a fornire un
+\itindex{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}.
richieste al server su una fifo nota mentre le risposte vengono reinviate dal
server a ciascuno di essi su una fifo temporanea creata per l'occasione.
-\begin{figure}[htb]
+\begin{figure}[!htb]
\centering
\includegraphics[height=9cm]{img/fifoserver}
\caption{Schema dell'utilizzo delle fifo nella realizzazione di una
diverso da quelli preimpostati. Il codice completo è nel file
\file{FortuneServer.c}.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/FortuneServer.c}
\end{minipage}
\normalsize
principale del programma e le definizioni delle variabili. Il codice completo
è nel file \file{FortuneClient.c} dei sorgenti allegati.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/FortuneClient.c}
\end{minipage}
\normalsize
\end{figure}
La prima istruzione (\texttt{\small 12}) compone il nome della fifo che dovrà
-essere utilizzata per ricevere la risposta dal server. Si usa il \acr{pid}
+essere utilizzata per ricevere la risposta dal server. Si usa il \ids{PID}
del processo per essere sicuri di avere un nome univoco; dopo di che
(\texttt{\small 13-18}) si procede alla creazione del relativo file, uscendo
in caso di errore (a meno che il file non sia già presente sul filesystem).
che esamina questa architettura in \cite{APUE}, nota come sia impossibile
per il server sapere se un client è andato in crash, con la possibilità di
far restare le fifo temporanee sul filesystem, di come sia necessario
- intercettare \const{SIGPIPE} dato che un client può terminare dopo aver
+ intercettare \signal{SIGPIPE} dato che un client può terminare dopo aver
fatto una richiesta, ma prima che la risposta sia inviata (cosa che nel
nostro esempio non è stata fatta).}; in generale infatti l'interfaccia delle
fifo non è adatta a risolvere questo tipo di problemi, che possono essere
questa funzionalità in sez.~\ref{sec:sock_fd_passing}).
-\section{Il sistema di comunicazione fra processi di System V}
+\section{L'intercomunicazione fra processi di System V}
\label{sec:ipc_sysv}
Benché le pipe e le fifo siano ancora ampiamente usate, esse scontano il
Un'ulteriore caratteristica negativa è che gli oggetti usati nel \textit{SysV
IPC} vengono creati direttamente dal kernel, e sono accessibili solo
specificando il relativo \textsl{identificatore}. Questo è un numero
-progressivo (un po' come il \acr{pid} dei processi) che il kernel assegna a
+progressivo (un po' come il \ids{PID} dei processi) che il kernel assegna a
ciascuno di essi quanto vengono creati (sul procedimento di assegnazione
torneremo in sez.~\ref{sec:ipc_sysv_id_use}). L'identificatore viene restituito
dalle funzioni che creano l'oggetto, ed è quindi locale al processo che le ha
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/ipc_perm.h}
\end{minipage}
\normalsize
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
- SunOS, l'argomento \param{proj\_id} è dichiarato tipo \ctyp{char}, le
- \acr{glibc} usano il prototipo specificato da XPG4, ma vengono lo stesso
+ SunOS, l'argomento \param{proj\_id} è dichiarato tipo \ctyp{char}, la
+ \acr{glibc} usa il prototipo specificato da XPG4, ma vengono lo stesso
utilizzati gli 8 bit meno significativi.}
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 \index{inode} dell'inode del file
+con i 16 bit meno significativi \itindex{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
Quando l'oggetto viene creato i campi \var{cuid} e \var{uid} di
\struct{ipc\_perm} ed i campi \var{cgid} e \var{gid} vengono impostati
-rispettivamente al valore dell'user-ID e del group-ID effettivo del processo
+rispettivamente al valore dell'\ids{UID} e del \ids{GID} effettivo del processo
che ha chiamato la funzione, ma, mentre i campi \var{uid} e \var{gid} possono
essere cambiati, i campi \var{cuid} e \var{cgid} restano sempre gli stessi.
\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
+\item se l'\ids{UID} effettivo del processo corrisponde o al valore del campo
\var{cuid} o a quello del campo \var{uid} ed il permesso per il proprietario
in \var{mode} è appropriato\footnote{per appropriato si intende che è
impostato il permesso di scrittura per le operazioni di scrittura e quello
di lettura per le operazioni di lettura.} l'accesso è consentito.
-\item se il group-ID effettivo del processo corrisponde o al
+\item se il \ids{GID} effettivo del processo corrisponde o al
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.
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 \procrelfile{/proc/sys/kernel}{shmmni},
- \procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmni} e \procrelfile{/proc/sys/kernel}{sem}
+ scrivendo sui file \sysctlrelfile{kernel}{shmmni},
+ \sysctlrelfile{kernel}{msgmni} e \sysctlrelfile{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
valore è 32768.} si evita così il riutilizzo degli stessi numeri, e si fa
sì che l'identificatore assuma tutti i valori possibili.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/IPCTestId.c}
\end{minipage}
\normalsize
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 \procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmax},
-\procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmnb} e
-\procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmni} di \file{/proc/sys/kernel/}.
+file \sysctlrelfile{kernel}{msgmax},
+\sysctlrelfile{kernel}{msgmnb} e
+\sysctlrelfile{kernel}{msgmni} di \file{/proc/sys/kernel/}.
-\begin{figure}[htb]
+\begin{figure}[!htb]
\centering \includegraphics[width=13cm]{img/mqstruct}
\caption{Schema della struttura di una coda messaggi.}
\label{fig:ipc_mq_schema}
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/msqid_ds.h}
\end{minipage}
\normalsize
\item il campo \var{msg\_qnum}, che esprime il numero di messaggi presenti
sulla coda, viene inizializzato a 0.
\item i campi \var{msg\_lspid} e \var{msg\_lrpid}, che esprimono
- rispettivamente il \acr{pid} dell'ultimo processo che ha inviato o ricevuto
+ rispettivamente il \ids{PID} dell'ultimo processo che ha inviato o ricevuto
un messaggio sulla coda, sono inizializzati a 0.
\item i campi \var{msg\_stime} e \var{msg\_rtime}, che esprimono
rispettivamente il tempo in cui è stato inviato o ricevuto l'ultimo
riceveranno un errore di \errcode{EIDRM}, e tutti processi in attesa su
funzioni di lettura o di scrittura sulla coda saranno svegliati ricevendo
il medesimo errore. Questo comando può essere eseguito solo da un processo
- con user-ID effettivo corrispondente al creatore o al proprietario della
+ con \ids{UID} effettivo corrispondente al creatore o al proprietario della
coda, o all'amministratore.
\item[\const{IPC\_SET}] Permette di modificare i permessi ed il proprietario
della coda, ed il limite massimo sulle dimensioni del totale dei messaggi in
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/msgbuf.h}
\end{minipage}
\normalsize
funzione aggiorna i dati mantenuti in \struct{msqid\_ds}, in particolare
vengono modificati:
\begin{itemize*}
-\item Il valore di \var{msg\_lspid}, che viene impostato al \acr{pid} del
+\item Il valore di \var{msg\_lspid}, che viene impostato al \ids{PID} del
processo chiamante.
\item Il valore di \var{msg\_qnum}, che viene incrementato di uno.
\item Il valore \var{msg\_stime}, che viene impostato al tempo corrente.
funzione aggiorna i dati mantenuti in \struct{msqid\_ds}, in particolare
vengono modificati:
\begin{itemize*}
-\item Il valore di \var{msg\_lrpid}, che viene impostato al \acr{pid} del
+\item Il valore di \var{msg\_lrpid}, che viene impostato al \ids{PID} del
processo chiamante.
\item Il valore di \var{msg\_qnum}, che viene decrementato di uno.
\item Il valore \var{msg\_rtime}, che viene impostato al tempo corrente.
useremo una sola coda di messaggi, usando il tipo di messaggio per comunicare
in maniera indipendente con client diversi.
-\begin{figure}[!bht]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/MQFortuneServer.c}
\end{minipage}
\normalsize
\file{MQFortuneServer.c} nei sorgenti allegati). Il programma è basato su un
uso accorto della caratteristica di poter associate un ``tipo'' ai messaggi
per permettere una comunicazione indipendente fra il server ed i vari client,
-usando il \acr{pid} di questi ultimi come identificativo. Questo è possibile
+usando il \ids{PID} di questi ultimi come identificativo. Questo è possibile
in quanto, al contrario di una fifo, la lettura di una coda di messaggi può
non essere sequenziale, proprio grazie alla classificazione dei messaggi sulla
base del loro tipo.
34}) con il porsi in attesa di un messaggio di richiesta da parte di un
client; si noti infatti come \func{msgrcv} richieda un messaggio con
\var{mtype} uguale a 1: questo è il valore usato per le richieste dato che
-corrisponde al \acr{pid} di \cmd{init}, che non può essere un client. L'uso
+corrisponde al \ids{PID} di \cmd{init}, che non può essere un client. L'uso
del flag \const{MSG\_NOERROR} è solo per sicurezza, dato che i messaggi di
-richiesta sono di dimensione fissa (e contengono solo il \acr{pid} del
+richiesta sono di dimensione fissa (e contengono solo il \ids{PID} del
client).
Se non sono presenti messaggi di richiesta \func{msgrcv} si bloccherà,
Per poter permettere a ciascun client di ricevere solo la risposta indirizzata
a lui il tipo del messaggio in uscita viene inizializzato (\texttt{\small 38})
-al valore del \acr{pid} del client ricevuto nel messaggio di richiesta.
+al valore del \ids{PID} del client ricevuto nel messaggio di richiesta.
L'ultimo passo del ciclo (\texttt{\small 39}) è inviare sulla coda il
messaggio di risposta. Si tenga conto che se la coda è piena anche questa
funzione potrà bloccarsi fintanto che non venga liberato dello spazio.
gestore \code{HandSIGTERM}, che semplicemente si limita a cancellare la coda
(\texttt{\small 46}) ed ad uscire (\texttt{\small 47}).
-\begin{figure}[!bht]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/MQFortuneClient.c}
\end{minipage}
\normalsize
Una volta acquisito l'identificatore della coda il client compone il
messaggio di richiesta (\texttt{\small 12--13}) in \var{msg\_read}, usando 1
-per il tipo ed inserendo il proprio \acr{pid} come dato da passare al server.
+per il tipo ed inserendo il proprio \ids{PID} come dato da passare al server.
Calcolata (\texttt{\small 14}) la dimensione, provvede (\texttt{\small 15}) ad
immettere la richiesta sulla coda.
A questo punto non resta che (\texttt{\small 16}) rileggere dalla coda la
risposta del server richiedendo a \func{msgrcv} di selezionare i messaggi di
-tipo corrispondente al valore del \acr{pid} inviato nella richiesta. L'ultimo
+tipo corrispondente al valore del \ids{PID} inviato nella richiesta. L'ultimo
passo (\texttt{\small 17}) prima di uscire è quello di stampare a video il
messaggio ricevuto.
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 \index{inode} inode di un filesystem,
-sia perché, con il riutilizzo dei \acr{pid} da parte dei processi, un client
+dedicata ad una coda di messaggi che gli \itindex{inode} inode di un filesystem,
+sia perché, con il riutilizzo dei \ids{PID} da parte dei processi, un client
eseguito in un momento successivo potrebbe ricevere un messaggio non
indirizzato a lui.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/semid_ds.h}
\end{minipage}
\normalsize
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/sem.h}
\end{minipage}
\normalsize
indicano rispettivamente:
\begin{description*}
\item[\var{semval}] il valore numerico del semaforo.
-\item[\var{sempid}] il \acr{pid} dell'ultimo processo che ha eseguito una
+\item[\var{sempid}] il \ids{PID} dell'ultimo processo che ha eseguito una
operazione sul semaforo.
\item[\var{semncnt}] il numero di processi in attesa che esso venga
incrementato.
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 \procfile{/proc/sys/kernel/sem}.
+direttamente nel file \sysctlfile{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
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/semun.h}
\end{minipage}
\normalsize
\item[\const{IPC\_RMID}] Rimuove l'insieme di semafori e le relative strutture
dati, con effetto immediato. Tutti i processi che erano stato di
\textit{sleep} vengono svegliati, ritornando con un errore di
- \errcode{EIDRM}. L'user-ID effettivo del processo deve corrispondere o al
+ \errcode{EIDRM}. L'\ids{UID} effettivo del processo deve corrispondere o al
creatore o al proprietario dell'insieme, o all'amministratore. L'argomento
\param{semnum} viene ignorato.
\item[\const{IPC\_SET}] Permette di modificare i permessi ed il proprietario
dell'insieme. I valori devono essere passati in una struttura
\struct{semid\_ds} puntata da \param{arg.buf} di cui saranno usati soltanto i
campi \var{sem\_perm.uid}, \var{sem\_perm.gid} e i nove bit meno
- significativi di \var{sem\_perm.mode}. L'user-ID effettivo del processo deve
+ significativi di \var{sem\_perm.mode}. L'\ids{UID} effettivo del processo deve
corrispondere o al creatore o al proprietario dell'insieme, o
all'amministratore. L'argomento \param{semnum} viene ignorato.
\item[\const{GETALL}] Restituisce il valore corrente di ciascun semaforo
\struct{sem}); va invocata con tre argomenti. Occorre avere il permesso di
lettura.
\item[\const{GETPID}] Restituisce come valore di ritorno della funzione il
- \acr{pid} dell'ultimo processo che ha compiuto una operazione sul semaforo
+ \ids{PID} dell'ultimo processo che ha compiuto una operazione sul semaforo
\param{semnum} dell'insieme \param{semid} (corrispondente al campo
\var{sempid} di \struct{sem}); va invocata con tre argomenti. Occorre avere
il permesso di lettura.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/sembuf.h}
\end{minipage}
\normalsize
\end{basedescript}
In caso di successo della funzione viene aggiornato il campo \var{sempid} per
-ogni semaforo modificato al valore del \acr{pid} del processo chiamante;
+ogni semaforo modificato al valore del \ids{PID} del processo chiamante;
inoltre vengono pure aggiornati al tempo corrente i campi \var{sem\_otime} e
\var{sem\_ctime}.
a queste strutture restano per compatibilità.\footnote{in particolare con le
vecchie versioni delle librerie del C, come le libc5.}
-\begin{figure}[htb]
+\begin{figure}[!htb]
\centering \includegraphics[width=13cm]{img/semtruct}
\caption{Schema della struttura di un insieme di semafori.}
\label{fig:ipc_sem_schema}
valore unitario per segnalare la disponibilità della risorsa, ed un valore
nullo per segnalarne l'indisponibilità.
-\begin{figure}[!bht]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/Mutex.c}
\end{minipage}
\normalsize
sblocco non servirebbe comunque, dato che l'operazione non sarebbe atomica.
Vedremo in sez.~\ref{sec:ipc_lock_file} come sia possibile ottenere
un'interfaccia analoga a quella appena illustrata, senza incorrere in questi
-problemi, usando il \index{file!locking} \textit{file locking}.
+problemi, usando il \itindex{file~locking} \textit{file locking}.
\subsection{Memoria condivisa}
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/shmid_ds.h}
\end{minipage}
\normalsize
\item i campi \var{shm\_atime} e \var{shm\_dtime}, che esprimono
rispettivamente il tempo dell'ultima volta che il segmento è stato
agganciato o sganciato da un processo, vengono inizializzati a zero.
-\item il campo \var{shm\_lpid}, che esprime il \acr{pid} del processo che ha
+\item il campo \var{shm\_lpid}, che esprime il \ids{PID} del processo che ha
eseguito l'ultima operazione, viene inizializzato a zero.
-\item il campo \var{shm\_cpid}, che esprime il \acr{pid} del processo che ha
- creato il segmento, viene inizializzato al \acr{pid} del processo chiamante.
+\item il campo \var{shm\_cpid}, che esprime il \ids{PID} del processo che ha
+ creato il segmento, viene inizializzato al \ids{PID} del processo chiamante.
\item il campo \var{shm\_nattac}, che esprime il numero di processi agganciati
al segmento viene inizializzato a zero.
\end{itemize}
& \textbf{Significato} \\
\hline
\hline
- \const{SHMALL}& 0x200000&\procrelfile{/proc/sys/kernel}{shmall}
+ \const{SHMALL}& 0x200000&\sysctlrelfile{kernel}{shmall}
& Numero massimo di pagine che
possono essere usate per i segmenti di
memoria condivisa.\\
- \const{SHMMAX}&0x2000000&\procrelfile{/proc/sys/kernel}{shmmax}
+ \const{SHMMAX}&0x2000000&\sysctlrelfile{kernel}{shmmax}
& Dimensione massima di un segmento di memoria
condivisa.\\
- \const{SHMMNI}& 4096&\procrelfile{/proc/sys/kernel}{msgmni}
+ \const{SHMMNI}& 4096&\sysctlrelfile{kernel}{msgmni}
& Numero massimo di segmenti di memoria condivisa
presenti nel kernel.\\
\const{SHMMIN}& 1& --- & Dimensione minima di un segmento di
\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
- valore del group-ID o dell'user-ID è troppo grande per essere
+ valore del \ids{GID} o dell'\ids{UID} è troppo grande per essere
memorizzato nella struttura puntata da \param{buf}.
\item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo specificato con \param{buf} non è
valido.
\item[\const{IPC\_RMID}] Marca il segmento di memoria condivisa per la
rimozione, questo verrà cancellato effettivamente solo quando l'ultimo
processo ad esso agganciato si sarà staccato. Questo comando può essere
- eseguito solo da un processo con user-ID effettivo corrispondente o al
+ eseguito solo da un processo con \ids{UID} effettivo corrispondente o al
creatore del segmento, o al proprietario del segmento, o all'amministratore.
\item[\const{IPC\_SET}] Permette di modificare i permessi ed il proprietario
del segmento. Per modificare i valori di \var{shm\_perm.mode},
Si tenga presente infine che la funzione ha successo anche se il segmento è
stato marcato per la cancellazione.
-\begin{figure}[htb]
- \centering
- \includegraphics[height=10cm]{img/sh_memory_layout}
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering \includegraphics[height=10cm]{img/sh_memory_layout}
\caption{Disposizione dei segmenti di memoria di un processo quando si è
agganciato un segmento di memoria condivisa.}
\label{fig:ipc_shmem_layout}
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
- \acr{libc4} e le \acr{libc5}, con il passaggio alle \acr{glibc} il tipo di
+ \acr{libc4} e le \acr{libc5}, con il passaggio alla \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
specificato è \val{NULL} è il sistema a scegliere opportunamente un'area di
lettura (si ricordi che anche le pagine di memoria hanno dei permessi), in tal
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
+segnale di \signal{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.
\begin{itemize*}
\item il tempo \var{shm\_atime} dell'ultima operazione di aggancio viene
impostato al tempo corrente.
-\item il \acr{pid} \var{shm\_lpid} dell'ultimo processo che ha operato sul
+\item il \ids{PID} \var{shm\_lpid} dell'ultimo processo che ha operato sul
segmento viene impostato a quello del processo corrente.
\item il numero \var{shm\_nattch} di processi agganciati al segmento viene
aumentato di uno.
\begin{itemize*}
\item il tempo \var{shm\_dtime} dell'ultima operazione di sganciamento viene
impostato al tempo corrente.
-\item il \acr{pid} \var{shm\_lpid} dell'ultimo processo che ha operato sul
+\item il \ids{PID} \var{shm\_lpid} dell'ultimo processo che ha operato sul
segmento viene impostato a quello del processo corrente.
\item il numero \var{shm\_nattch} di processi agganciati al segmento viene
decrementato di uno.
inoltre la regione di indirizzi usata per il segmento di memoria condivisa
viene tolta dallo spazio di indirizzi del processo.
-\begin{figure}[!bht]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/SharedMem.c}
\end{minipage}
\normalsize
In fig.~\ref{fig:ipc_dirmonitor_main} si è riportata la sezione principale del
corpo del programma server, insieme alle definizioni delle altre funzioni
-usate nel programma e delle variabili globali, omettendo tutto quello che
-riguarda la gestione delle opzioni e la stampa delle istruzioni di uso a
-video; al solito il codice completo si trova con i sorgenti allegati nel file
-\file{DirMonitor.c}.
+usate nel programma e delle \index{variabili!globali} variabili globali,
+omettendo tutto quello che riguarda la gestione delle opzioni e la stampa
+delle istruzioni di uso a video; al solito il codice completo si trova con i
+sorgenti allegati nel file \file{DirMonitor.c}.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/DirMonitor.c}
\end{minipage}
\normalsize
\label{fig:ipc_dirmonitor_main}
\end{figure}
-Il programma usa delle variabili globali (\texttt{\small 2--14}) per mantenere
-i valori relativi agli oggetti usati per la comunicazione inter-processo; si è
-definita inoltre una apposita struttura \struct{DirProp} che contiene i dati
-relativi alle proprietà che si vogliono mantenere nella memoria condivisa, per
-l'accesso da parte dei client.
+Il programma usa delle \index{variabili!globali} variabili globali
+(\texttt{\small 2--14}) per mantenere i valori relativi agli oggetti usati per
+la comunicazione inter-processo; si è definita inoltre una apposita struttura
+\struct{DirProp} che contiene i dati relativi alle proprietà che si vogliono
+mantenere nella memoria condivisa, per l'accesso da parte dei client.
Il programma, dopo la sezione, omessa, relativa alla gestione delle opzioni da
riga di comando (che si limitano alla eventuale stampa di un messaggio di
di interfaccia già descritte in sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem}, anche un mutex,
che utilizzeremo per regolare l'accesso alla memoria condivisa.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/ComputeValues.c}
\end{minipage}
\normalsize
Come si vede la funzione (\texttt{\small 2--16}) è molto semplice e si limita
a chiamare (\texttt{\small 5}) la funzione \func{stat} sul file indicato da
ciascuna voce, per ottenerne i dati, che poi utilizza per incrementare i vari
-contatori nella memoria condivisa, cui accede grazie alla variabile globale
-\var{shmptr}.
+contatori nella memoria condivisa, cui accede grazie alla
+\index{variabili!globali} variabile globale \var{shmptr}.
Dato che la funzione è chiamata da \func{DirScan}, si è all'interno del ciclo
principale del programma, con un mutex acquisito, perciò non è necessario
memoria condivisa usando \func{ShmRemove}. Infine (\texttt{\small 21})
rimuove il mutex con \func{MutexRemove} ed esce (\texttt{\small 22}).
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6 cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/ReadMonitor.c}
\end{minipage}
\normalsize
%$
A questo punto possiamo far uscire il server inviandogli un segnale di
-\const{SIGTERM} con il comando \code{killall dirmonitor}, a questo punto
+\signal{SIGTERM} con il comando \code{killall dirmonitor}, a questo punto
ripetendo la lettura, otterremo un errore:
\begin{Verbatim}
[piccardi@gont sources]$ ./readmon
%% condivisa; uno schema semplificato della struttura è illustrato in
%% fig.~\ref{fig:ipc_shm_struct}.
-%% \begin{figure}[htb]
+%% \begin{figure}[!htb]
%% \centering
%% \includegraphics[width=10cm]{img/shmstruct}
%% \caption{Schema dell'implementazione dei segmenti di memoria condivisa in
cui alla fine l'uso delle code di messaggi classiche è relativamente poco
diffuso.
+% TODO: trattare qui, se non ssis trova posto migliore, copy_from_process e
+% copy_to_process, introdotte con il kernel 3.2. Vedi
+% http://lwn.net/Articles/405346/ e
+% http://ozlabs.org/~cyeoh/cma/process_vm_readv.txt
+
+
\subsection{I \textsl{file di lock}}
\label{sec:ipc_file_lock}
9}) nella modalità descritta, mentre la seconda (\texttt{\small 11--17}) lo
cancella con \func{unlink}.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/LockFile.c}
\end{minipage}
\normalsize
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 \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
+comune è quella di fare ricorso al \itindex{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
dovendo fare ricorso a delle operazioni sul filesystem, esso è in genere
leggermente più lento.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/MutexLocking.c}
\end{minipage}
\normalsize
\caption{Il codice delle funzioni che permettono per la gestione dei
- \textit{mutex} con il \index{file!locking} \textit{file locking}.}
+ \textit{mutex} con il \itindex{file~locking} \textit{file locking}.}
\label{fig:ipc_flock_mutex}
\end{figure}
Il codice delle varie funzioni usate per implementare un mutex utilizzando il
-\textit{file locking} \index{file!locking} è riportato in
+\textit{file locking} \itindex{file~locking} è riportato in
fig.~\ref{fig:ipc_flock_mutex}; si è mantenuta volutamente una struttura
analoga alle precedenti funzioni che usano i semafori, anche se le due
interfacce non possono essere completamente equivalenti, specie per quanto
La seconda funzione (\texttt{\small 6--10}) è \func{FindMutex}, che, come la
precedente, è stata definita per mantenere una analogia con la corrispondente
funzione basata sui semafori. Anch'essa si limita (\texttt{\small 9}) ad
-aprire il file da usare per il \index{file!locking} \textit{file locking},
+aprire il file da usare per il \itindex{file~locking} \textit{file locking},
solo che in questo caso le opzioni di \func{open} sono tali che il file in
questione deve esistere di già.
rilasciare il mutex. La funzione è analoga alla precedente, solo che in questo
caso si inizializza (\texttt{\small 28--31}) la struttura \var{lock} per il
rilascio del lock, che viene effettuato (\texttt{\small 33}) con la opportuna
-chiamata a \func{fcntl}. Avendo usato il \index{file!locking} \textit{file
+chiamata a \func{fcntl}. Avendo usato il \itindex{file~locking} \textit{file
locking} in semantica POSIX (si riveda quanto detto
sez.~\ref{sec:file_posix_lock}) solo il processo che ha precedentemente
eseguito il lock può sbloccare il mutex.
% TODO fare esempio di mmap anonima
-\section{Il sistema di comunicazione fra processi di POSIX}
+\section{L'intercomunicazione fra processi di POSIX}
\label{sec:ipc_posix}
Per superare i numerosi problemi del \textit{SysV IPC}, evidenziati per i suoi
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
+kernel 2.4.x, i semafori sono forniti dalla \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.
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
+secondo la semantica SysV: corrispondono cioè a \ids{UID} e \ids{GID} effettivi
del processo che esegue la creazione.
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
+ \url{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
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
+ \file{libmqueue} è stata inserita nella \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
opportune chiamate ad \func{ioctl} sui file del filesystem speciale su cui
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\textwidth}
\includestruct{listati/mq_attr.h}
\end{minipage}
\normalsize
L'invio del segnale di notifica avvalora alcuni campi di informazione
restituiti al gestore attraverso la struttura \struct{siginfo\_t} (definita in
fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}). In particolare \var{si\_pid} viene impostato al
-valore del \acr{pid} del processo che ha emesso il segnale, \var{si\_uid}
+valore del \ids{PID} del processo che ha emesso il segnale, \var{si\_uid}
all'userid effettivo, \var{si\_code} a \const{SI\_MESGQ}, e \var{si\_errno} a
0. Questo ci dice che, se si effettua la ricezione dei messaggi usando
esclusivamente il meccanismo di notifica, è possibile ottenere le informazioni
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
+Per potere utilizzare l'interfaccia POSIX per la memoria condivisa la
+\acr{glibc}\footnote{le funzioni sono state introdotte con la versione 2.2.}
+richiede 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 fatto aggiungendo una riga del tipo di:
\begin{verbatim}
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
+\itindex{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.
usato \const{O\_CREAT}, in quest'ultimo caso comunque si otterrà un file
descriptor che fa riferimento ad un segmento distinto da eventuali precedenti.
-\begin{figure}[!htb]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15.6cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/MemShared.c}
\end{minipage}
\normalsize
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
+estensioni \textit{real-time} della \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
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
+POSIX. Grazie a questo con i kernel della serie 2.6 e le nuove versioni della
\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.
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
+Questo significa che un nuovo semaforo viene sempre creato con l'\ids{UID} ed
+il \ids{GID} 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.
\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}.
+dovrà usare cioè una \index{variabili!globali} 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
monitorare il contenuto di un segmento di memoria condivisa e modificarne il
contenuto.
-\begin{figure}[!h]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/message_getter.c}
\end{minipage}
\normalsize
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.
+\index{variabili!globali} 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
semaforo ad inizio del ciclo; seguito (\texttt{\small 35--36}) dal tempo
corrente.
-\begin{figure}[!h]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/HandSigInt.c}
\end{minipage}
\normalsize
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
+\signal{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]
+\begin{figure}[!htbp]
\footnotesize \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
\includecodesample{listati/message_setter.c}
\end{minipage}
\normalsize
projects / gapil.git / blobdiff