Семафоры

Иногда возникает необходимость в запрещении доступа к разделяемым данным, например, при копировании данных в пользовательское пространство. Для этих целей Linux предоставляет стандартные средства, называемые семафорами. Семафоры бывают двух типов: базовые и read-write семафоры. В зависимости от начального значения семафоры могут обеспечить либо взаимоисключающий (начальное значение 1), либо более сложный тип доступа.

Read-write семафоры отличаются от базовых тем же самым, чем read-write блокировки отличаются от базовых блокировок: они разрешают множественный доступ "на чтение" одновременно нескольким процессам, но доступ "на запись" может получить только один процесс.

Кроме того, семафоры могут быть прерываемыми - при использовании down/up_interruptible() вместо простых down()/up(). Если возвращаемое из down_interruptible() значение не ноль - то операция была прервана

Использование взаимоисключающего типа доступа является идеальным в ситуациях, когда из критической секции кода производится вызов функции по ссылке, т.е. когда в точке вызова заранее не известно производит функция блокировки или нет.

Простой пример использования семафоров можно найти в реализации системных вызовов gethostname(2)/sethostname(2)

(kernel/sys.c).

asmlinkage long sys_sethostname(char *name, int len) { int errno;

if (!capable(CAP_SYS_ADMIN)) return -EPERM; if (len < 0 len > __NEW_UTS_LEN) return -EINVAL; down_write(&uts_sem); errno = -EFAULT; if (!copy_from_user(system_utsname.nodename, name, len)) { system_utsname.nodename[len] = 0; errno = 0; } up_write(&uts_sem); return errno; }

asmlinkage long sys_gethostname(char *name, int len) { int i, errno;

if (len < 0) return -EINVAL; down_read(&uts_sem); i = 1 + strlen(system_utsname.nodename); if (i > len) i = len; errno = 0; if (copy_to_user(name, system_utsname.nodename, i)) errno = -EFAULT; up_read(&uts_sem); return errno; }

Комментарии к примеру:

Блокировка может выполняться на время копирования в/из пространство пользователя в copy_from_user()/copy_to_user(). Поэтому здесь не используются какого либо рода блокировки.

В системе возможно параллельное исполнение нескольких gethostname(2), для которых не требуется исключительного доступа, поэтому используется read-write семафор, а не базовый.

Хотя реализация семафоров в Linux очень сложна, тем не менее возможны сценарии, которые еще не реализованы, например: нет концепции прерываемых read-write семафоров. Очевидно потому, что не встречалась реальная ситуация, которая требовала бы наличия таких экзотических свойств от семафоров.

Содержание раздела