di un'altro. Realizzeremo il programma di esempio nella forma di 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
+ all'interno di una pagina HTML.} per Apache, che genera una immagine JPEG
di un codice a barre, specificato come parametro di input.
Un programma che deve essere eseguito come \textit{CGI} deve rispondere a
Per risolvere questo problema, si può usare un'architettura come quella
illustrata in \figref{fig:ipc_fifo_server_arch} in cui i client inviano le
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'occazione.
+server a ciascuno di essi su una fifo temporanea creata per l'occasione.
\begin{figure}[htb]
\centering
messaggi. \\
\macro{MSGMAX}& 8192& \file{msgmax} & Dimensione massima di un singolo
messaggio.\\
- \macro{MSGMNB}&16384& \file{msgmnb} & Dimensione massima di una coda di
- messaggi.\\
+ \macro{MSGMNB}&16384& \file{msgmnb} & Dimensione massima del contenuto di
+ una coda.\\
\hline
\end{tabular}
- \caption{Valori delle costanti associati ai limiti delle code di messaggi.}
+ \caption{Valori delle costanti associate ai limiti delle code di messaggi.}
\label{tab:ipc_msg_limits}
\end{table}
questo vale fino ai kernel della serie 2.2.x, essa viene usata nei kernel
della serie 2.4.x solo per compatibilità in quanto è quella restituita dalle
funzioni dell'interfaccia. In \figref{fig:ipc_msgid_sd} sono elencati i
- campi significativi definiti in \file{sys/msg.h}, a cui si sono agguinti gli
+ campi significativi definiti in \file{sys/msg.h}, a cui si sono aggiunti gli
ultimi tre campi che sono previsti dalla implementazione originale di System
V, ma non dallo standard Unix98.} mantiene le principali informazioni
riguardo lo stato corrente della coda. Quando si crea una nuova coda con
\item i campi \var{msg\_stime} e \var{msg\_rtime}, che esprimono
rispettivamente il tempo in cui è stato inviato o ricevuto l'ultimo
messaggio sulla coda, sono inizializzati a 0.
-\item il campo \var{msg\_ctime} viene inizializzato al tempo corrente.
-\item il campo \var{msg\_qbytes} viene inizializzati al limite di sistema.
+\item il campo \var{msg\_ctime}, che esprime il tempo di creazione della coda,
+ viene inizializzato al tempo corrente.
+\item il campo \var{msg\_qbytes} che esprime la dimensione massima del
+ contenuto della coda (in byte) viene inizializzato al valore preimpostato
+ del sistema (\macro{MSGMNB}).
\item i campi \var{msg\_first} e \var{msg\_last} che esprimono l'indirizzo del
- primo e ultimo messagio sono inizializzati a \macro{NULL} e
+ primo e ultimo messaggio sono inizializzati a \macro{NULL} e
\var{msg\_cbytes}, che esprime la dimensione in byte dei messaggi presenti è
inizializzato a zero. Questi campi sono ad uso interno dell'implementazione
e non devono essere utilizzati da programmi in user space).
\begin{errlist}
\item[\macro{EACCES}] Si è richiesto \macro{IPC\_STAT} ma processo chiamante
non ha i privilegi di lettura sulla coda.
- \item[\macro{EIDRM}] La coda richiesta è marcata per essere cancellata.
+ \item[\macro{EIDRM}] La coda richiesta è stata cancellata.
\item[\macro{EPERM}] Si è richiesto \macro{IPC\_SET} o \macro{IPC\_RMID} ma
il processo non ha i privilegi, o si è richiesto di aumentare il valore di
\var{msg\_qbytes} oltre il limite \macro{MSGMNB} senza essere
dall'identificatore \param{msqid}. Il comportamento della funzione dipende dal
valore dell'argomento \param{cmd}, che specifica il tipo di azione da
eseguire; i valori possibili sono:
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.2cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
\item[\macro{IPC\_STAT}] Legge le informazioni riguardo la coda nella
struttura indicata da \param{buf}. Occorre avere il permesso di lettura
sulla coda.
struttura \var{msqid\_ds} puntata da \param{buf}. Per modificare i valori
di \var{msg\_perm.mode}, \var{msg\_perm.uid} e \var{msg\_perm.gid} occorre
essere il proprietario o il creatore della coda, oppure l'amministratore; lo
- stesso vale per \var{msg\_qbytes}, con la restrizione che solo
- l'amministratore può incrementarne il valore a limiti superiori a
- \macro{MSGMNB}.
+ stesso vale per \var{msg\_qbytes}, ma l'amministratore ha la facoltà di
+ incrementarne il valore a limiti superiori a \macro{MSGMNB}.
\end{basedescript}
messaggio ha lunghezza specificata da \param{msgsz} ed è passato attraverso
l'argomento \param{msgp}. Quest'ultimo deve venire passato sempre in una
forma che corrisponda alla struttura \var{msgbuf} riportata in
-\figref{fig:ipc_msbug}. La struttura è solo un modello, la sola cosa che
-conta è abbia come primo membro un campo \var{mtype}, come nell'esempio; esso
-infatti serve ad identificare il tipo di messaggio e deve essere sempre
-specificato come intero positivo. Il campo \var{mtext} invece può essere di
-qualsiasi tipo e dimensione, e deve contenere il testo del messaggio.
-
-In generale pertanto occorrerà ridefinire una struttura analoga a quella di
-\figref{fig:ipc_msbug}, adattando alle proprie esigenze il campo \var{mtype},
-e avendo cura di mantenere come primo campo un valore di tipo \ctyp{long}. Il
-resto della struttura andrà a costituire il corpo del messaggio, la cui
-dimensione deve essere specificata sempre attraverso \param{msgsz}. Si tenga
-presente che la lunghezza che deve essere indicata in questo argomento è solo
-quella del messaggio, non di tutta la struttura, se cioè \var{message} è la
-struttura che si passa alla funzione, \param{msgsz} dovrà essere uguale a
-\code{sizeof(message)-sizeof(long)} (se consideriamo il caso dell'esempio in
-\figref{fig:ipc_msbug} \param{msgsz} dovrà essere pari a \macro{LENGHT}).
+\figref{fig:ipc_msbug}. La dimensione massima per il testo di un messaggio
+non può comunque superare il limite \macro{MSGMAX}.
+
+La struttura di \figref{fig:ipc_msbug} comunque è solo un modello, tanto che
+la definizione contenuta in \file{sys/msg.h} usa esplicitamente per il secondo
+campo il valore \code{mtext[1]}, che non è di nessuna utilità ai fini pratici.
+La sola cosa che conta è che abbia come primo membro un campo \var{mtype},
+come nell'esempio; esso infatti serve ad identificare il tipo di messaggio e
+deve essere sempre specificato come intero positivo. Il campo \var{mtext}
+invece può essere di qualsiasi tipo e dimensione, e deve contenere il testo
+del messaggio.
+
+In generale pertanto per inviare un messaggio con \func{msgsnd} si usa
+ridefinire una struttura simile a quella di \figref{fig:ipc_msbug}, adattando
+alle proprie esigenze il campo \var{mtype}, (o ridefinendo come si vuole il
+corpo del messaggio, anche con più campi o con strutture più complesse) avendo
+però la cura di mantenere nel primo campo un valore di tipo \ctyp{long} che ne
+indica il tipo.
+
+Si tenga presente che la lunghezza che deve essere indicata in questo
+argomento è solo quella del messaggio, non quella di tutta la struttura, se
+cioè \var{message} è una propria struttura che si passa alla funzione,
+\param{msgsz} dovrà essere uguale a \code{sizeof(message)-sizeof(long)}, (se
+consideriamo il caso dell'esempio in \figref{fig:ipc_msbug}, \param{msgsz}
+dovrà essere pari a \macro{LENGHT}).
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize \centering
}
\end{functions}
-La funzione permette di estrarre un messaggio dalla coda e di scriverlo nel
-buffer indicato da \param{msgp}, che deve puntare ad una struttura della forma
-mostrata in \figref{fig:ipc_msbug}. L'argomento \param{msgsz} indica la
-lunghezza massima del testo del messaggio (equivalente al valore del parametro
-\macro{LENGHT} nell'esempio di \figref{fig:ipc_msbug}).
+La funzione legge un messaggio dalla coda specificata scrivendolo nel buffer
+indicato da \param{msgp}, che avrà un formato analogo a quello di
+\figref{fig:ipc_msbug}. L'argomento \param{msgsz} indica la lunghezza massima
+del testo del messaggio (equivalente al valore del parametro \macro{LENGHT}
+nell'esempio di \figref{fig:ipc_msbug}).
Se il testo del messaggio ha lunghezza inferiore a \param{msgsz} esso viene
-rimosso dalla coda, in caso contrario se \param{msgflg} è impostato a
-\macro{MSG\_NOERROR} il messaggio viene troncato e la parte in eccesso viene
+rimosso dalla coda; in caso contrario, se \param{msgflg} è impostato a
+\macro{MSG\_NOERROR}, il messaggio viene troncato e la parte in eccesso viene
perduta, altrimenti il messaggio non viene estratto e la funzione ritorna con
un errore di \macro{E2BIG}.
L'argomento \param{msgtyp} permette di restringere la ricerca ad un
-sottoinsieme dei messaggi presenti sulla coda; in particolare:
+sottoinsieme dei messaggi presenti sulla coda; la ricerca infatti è fatta con
+una scansione della struttura mostrata in \figref{fig:ipc_mq_schema},
+restituendo il primo messaggio incontrato che corrisponde ai criteri
+specificati (che quindi, visto che i messaggi vengono sempre inseriti dalla
+coda, è quello meno recente); in particolare:
\begin{itemize}
\item se \param{msgtyp} è 0 viene estratto il messaggio in cima alla coda, cioè
quello fra i presenti che è stato inserito inserito per primo.
\item se \param{msgtyp} è positivo viene estratto il primo messaggio il cui
- tipo (il valore del campo \var{mtype}) corrisponde a quanto specificato.
-\item se \param{msgtyp} è negativo viene estratto il primo messaggio nella coda
- con il tipo più basso, fra quelli di tipo inferiore al valore assoluto di
- quanto specificato.
+ tipo (il valore del campo \var{mtype}) corrisponde al valore di
+ \param{msgtyp}.
+\item se \param{msgtyp} è negativo viene estratto il primo fra i messaggi con
+ il tipo di valore più basso, fra tutti quelli con un tipo inferiore al
+ valore assoluto di \param{msgtyp}.
\end{itemize}
Il valore di \param{msgflg} permette di controllare il comportamento della
-funzione, esso può assumere valore nullo o essere specificato come maschera
-binaria di uno o più dei valori. Oltre al precedente \macro{MSG\_NOERROR}, si
-può impostare il valore \macro{MSG\_EXCEPT}, che quando \param{msgtyp} è
-positivo permette di leggere il primo messaggio nella coda con tipo diverso da
-\param{msgtyp}, ed il valore \macro{IPC\_NOWAIT} che causa il ritorno
-immediato della funzione quando non ci sono messaggi sulla coda.
-
-Il comportamento usuale della funzione infatti, quando non ci sono messaggi
+funzione, esso può essere nullo o una maschera binaria composta da uno o più
+valori. Oltre al precedente \macro{MSG\_NOERROR}, sono possibili altri due
+valori: \macro{MSG\_EXCEPT}, che permette, quando \param{msgtyp} è positivo,
+di leggere il primo messaggio nella coda con tipo diverso da \param{msgtyp}, e
+\macro{IPC\_NOWAIT} che causa il ritorno immediato della funzione quando non
+ci sono messaggi sulla coda.
+
+Il comportamento usuale della funzione infatti, se non ci sono messaggi
disponibili per la lettura, è di bloccare il processo in stato di
-\textit{sleep}; nel caso però si sia specificato \macro{IPC\_NOWAIT} la
+\textit{sleep}. Nel caso però si sia specificato \macro{IPC\_NOWAIT} la
funzione ritorna immediatamente con un errore \macro{ENOMSG}. Altrimenti la
funzione ritorna normalmente non appena viene inserito un messaggio del tipo
-desiderato, oppure ritorna con errore qualora la cosa sia rimossa (con un
-\macro{EIDRM}) o se il processo viene interrotto da un segnale (con un
-\macro{EINTR}).
+desiderato, oppure ritorna con errore qualora la coda sia rimossa (con
+\var{errno} settata a \macro{EIDRM}) o se il processo viene interrotto da un
+segnale (con \var{errno} settata a \macro{EINTR}).
Una volta completata con successo l'estrazione del messaggio dalla coda, la
funzione aggiorna i dati mantenuti in \var{msqid\_ds}, in particolare vengono
\item Il valore \var{msg\_rtime}, che viene impostato al tempo corrente.
\end{itemize}
-
-
+Come esempio dell'uso delle code di messaggi possiamo riscrivere il nostro
+server di \textit{fortunes} usando queste al posto delle fifo. In questo caso
+useremo una coda di messaggi, usando il \acr{pid} del client come valore per
+il tipo di messaggio, per restituire indietro le frasi ai client.
\subsection{Semafori}
\label{sec:ipc_sysv_sem}
riportata in \figref{fig:ipc_semid_sd}, come nel caso delle code di messaggi
quando si crea un nuovo insieme di semafori con \func{semget} questa struttura
viene inizializzata, in particolare il campo \var{sem\_perm} viene
-inizializzato come illustrato in \secref{sec:ipc_sysv_access_control}, per
-quanto riguarda gli altri campi invece:
+inizializzato come illustrato in \secref{sec:ipc_sysv_access_control} (si
+ricordi che in questo caso il permesso di scrittura è in realtà permesso di
+alterare il semaforo), per quanto riguarda gli altri campi invece:
\begin{itemize*}
\item il campo \var{sem\_nsems}, che esprime il numero di semafori
nell'insieme, viene inizializzato al valore di \param{nsems}.
time_t sem_ctime; /* last time changed by semctl() */
unsigned long int sem_nsems; /* number of semaphores in set */
};
-
\end{lstlisting}
\end{minipage}
\normalsize
\label{fig:ipc_semid_sd}
\end{figure}
+Come per le code di messaggi anche per gli insiemi di semafori esistono una
+serie di limiti, i cui valori sono associati ad altrettante costanti, che si
+sono riportate in \tabref{tab:ipc_sem_limits}. Alcuni di questi sono
+accessibili e modificabili al solito attraverso \func{sysctl} o scrivendo
+direttamente nel file \file{/proc/sys/kernel/sem}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|c|r|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Costante} & \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{SEMMNI}& 128 & Numero massimo di insiemi di semafori. \\
+ \macro{SEMMSL}& 250 & Numero massimo di semafori per insieme.\\
+ \macro{SEMMNS}&\macro{SEMMNI}*\macro{SEMMSL}& Numero massimo di semafori
+ nel sistema .\\
+ \macro{SEMVMX}& 32767 & Massimo valore per un semaforo.\\
+ \macro{SEMOPM}& 32 & Massimo numero di operazioni per chiamata a
+ \func{semop}. \\
+ \macro{SEMMNU}&\macro{SEMMNS}& Massimo numero di strutture di ripristino.\\
+ \macro{SEMUME}&\macro{SEMOPM}& Massimo numero di voci di ripristino.\\
+ \macro{SEMAEM}&\macro{SEMVMX}& valore massimo per l'aggiustamento
+ all'uscita. \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori delle costanti associate ai limiti degli insiemi di
+ semafori, definite in \file{linux/sem.h}.}
+ \label{tab:ipc_sem_limits}
+\end{table}
+
+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{sezioni critiche} del
+codice (si ricordi quanto detto in \secref{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
+del codice. In questo modo l'accesso ad una risorsa condivisa da più processi
+può essere controllato, associando ad essa un semaforo che consente di
+assicurare che non più di un processo alla volta possa usarla.
+
+Il concetto di semaforo è uno dei concetti base nella programmazione ed è
+assolutamente generico, così come del tutto generali sono modalità con cui lo
+si utilizza. Un processo che deve accedere ad una risorsa eseguirà un
+controllo del semaforo: se questo è positivo il suo valore sarà decrementato,
+indicando che si è consumato una unità della risorsa, ed il processo potrà
+proseguire nell'utilizzo di quest'ultima, provvedendo a rilasciarla, una volta
+completate le operazioni volute, reincrementando il semaforo.
+
+Se al momento del controllo il valore del semaforo è nullo, siamo invece in
+una situazione in cui la risorsa non è disponibile, ed il processo si
+bloccherà in stato di \textit{sleep} fin quando chi la sta utilizzando non la
+rilascerà, incrementando il valore del semaforo. Non appena il semaforo torna
+positivo, indicando che la risorsa è disponibile, il processo sarà svegliato,
+e si potrà operare come nel caso precedente (decremento del semaforo, accesso
+alla risorsa, incremento del semaforo).
+
+Per poter implementare questo tipo di logica le operazioni di controllo e
+decremento del contatore associato al semaforo devono essere atomiche,
+pertanto una realizzazione di un oggetto di questo tipo è necessariamente
+demandata al kernel. La forma più semplice di semaforo è quella del
+\textsl{semaforo binaria}, 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,
+utilizzando il valore del contatore come indicatore del ``numero di risorse''
+ancora disponibili.
+
+Purtroppo l'implementazione effettuata nel sistema di intercomunicazione di
+System V complica inutilmente questo schema elementare: anzittutto non è
+possibile definire un singolo semaforo, ma se ne deve creare per forza un
+insieme, specificando il numero di semafori che esso deve contenere con
+l'argomento \param{nsem} di \func{semget}.
+
+Ma i difetti maggiori dei semafori nel System V IPC sono due: il primo è che
+non esiste una funzione che permetta di creare ed inizializzare un semaforo in
+un'unica operazione atomica; occorre prima creare l'insieme con \func{semget}
+e poi inizializzarlo con \func{semctl}.
+
+Il secondo è che essendo i semafori delle risorse globali di sistema, che non
+vengono cancellate quando nessuno le usa più, ci si trova a dover affrontare
+esplicitamente il caso in cui un processo termina per un qualche errore,
+lasciando un semaforo occupato, che resterà tale per sempre, a meno di non
+rimediare la situazione con opportune operazioni di ripristino.
+
+Come accennato una volta creato l'insieme di semafori per l'inizializzazione
+dei valori occorre ricorrere ad una funzione separata, \func{semctl}, che è
+quella che effettua le operazioni di controllo; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{sys/ipc.h}
+ \headdecl{sys/sem.h}
+
+ \funcdecl{int semctl(int semid, int semnum, int cmd, ...)}
+
+ Esegue le operazioni di controllo su un semaforo o un insieme di semafori.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo o -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} viene settato a:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EACCES}] Il processo non ha i privilegi per eseguire
+ l'operazione richiesta.
+ \item[\macro{EIDRM}] L'insieme di semafori è stato cancellato.
+ \item[\macro{EPERM}] Si è richiesto \macro{IPC\_SET} o \macro{IPC\_RMID} ma
+ il processo non ha privilegi sufficienti ad eseguire l'operazione.
+ \item[\macro{ERANGE}] Si è richiesto \macro{SETALL} \macro{SETVAL} ma il
+ valore a cui si vuole impostare il semaforo è minore di zero o maggiore
+ di \macro{SEMVMX}.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre \macro{EFAULT} ed \macro{EINVAL}.
+}
+\end{functions}
+
+La funzione può avere tre o quattro parametri, a seconda dell'operazione
+specificata con \param{cmd}
+
+
+
+
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}
+struct sembuf
+{
+ unsigned short int sem_num; /* semaphore number */
+ short int sem_op; /* semaphore operation */
+ short int sem_flg; /* operation flag */
+};
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La struttura \var{sembuf}, usata per le operazioni sui
+ semafori.}
+ \label{fig:ipc_sembuf}
+\end{figure}
+
+
+
\subsection{Memoria condivisa}
\label{sec:ipc_sysv_shm}
projects / gapil.git / blobdiff