🥇Introduzione ai semafori in Linux

La traduzione dell'articolo è stata preparata in vista dell'inizio del corso «Administrator Linux.Basic».

Il semaforo è un meccanismo che consente a processi e thread concorrenti di lavorare con risorse condivise e aiuta a risolvere vari problemi di sincronizzazione come le condizioni di corsa, i deadlock (blocchi reciproci) e comportamenti errati dei thread.

Per affrontare questi problemi, nel nucleo sono presenti strumenti come mutex, semafori, segnali e barriere.

Ci sono tre tipi di semafori:

Semafori binari (binary semaphore)
Semafori contatori (counting semaphore)
Array di semafori (semaphore set)

Visualizzazione dello stato IPC

Le informazioni sullo stato attuale degli strumenti di comunicazione interprocesso (inter-process communication, IPC) possono essere ottenute tramite i seguenti comandi.

# ipcs
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
0x00000000 65536 root 600 393216 2 dest
0x00000000 98305 root 600 393216 2 dest
0x00000000 131074 root 600 393216 2 dest
0x00000000 163843 root 600 393216 2 dest
0x00000000 196612 root 600 393216 2 dest
0x00000000 229381 root 600 393216 2 dest
0x00000000 262150 root 600 393216 2 dest
0x00000000 294919 root 600 393216 2 dest
0x00000000 327688 root 600 393216 2 dest
------ Semaphore Arrays --------

key semid owner perms nsems

------ Message Queues --------
key msqid owner perms used-bytes messages

Array di semafori attivi

Visualizzazione delle informazioni sugli array di semafori attivi.

# ipcs -s
------ Semaphore Arrays --------
key semid owner perms nsems

Segmenti di memoria condivisa

Visualizzazione delle informazioni sui segmenti attivi di memoria condivisa.

# ipcs -m
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
0x00000000 65536 root 600 393216 2 dest
0x00000000 98305 root 600 393216 2 dest

Limiti

Team ipcs -l visualizza i limiti della memoria condivisa, dei semafori e dei messaggi.

# ipcs -l
------ Shared Memory Limits --------
max number of segments = 4096
max seg size (kbytes) = 4194303
max total shared memory (kbytes) = 1073741824
min seg size (bytes) = 1

------ Semaphore Limits --------
max number of arrays = 128
max semaphores per array = 250
max semaphores system wide = 32000
max ops per semop call = 32
semaphore max value = 32767

------ Messages: Limits --------
max queues system wide = 16
max size of message (bytes) = 65536
default max size of queue (bytes) = 65536

Memoria condivisa

Il comando sottostante visualizza la memoria condivisa.

# ipcs -m
------ Shared Memory Segments --------
key shmid owner perms bytes nattch status
0x00000000 65536 root 600 393216 2 dest
0x00000000 98305 root 600 393216 2 dest
0x00000000 131074 root 600 393216 2 dest
0x00000000 163843 root 600 393216 2 dest
0x00000000 196612 root 600 393216 2 dest
0x00000000 229381 root 600 393216 2 dest
0x00000000 262150 root 600 393216 2 dest
0x00000000 294919 root 600 393216 2 dest
0x00000000 327688 root 600 393216 2 dest

Creatori delle risorse

Il comando visualizza l'utente e il gruppo del proprietario e del creatore della risorsa.

# ipcs -m -c

------ Shared Memory Segment Creators/Owners --------
shmid perms cuid cgid uid gid
65536 600 root root root root
98305 600 root root root root
131074 600 root root root root
163843 600 root root root root
196612 600 root root root root
229381 600 root root root root
262150 600 root root root root
294919 600 root root root root
327688 600 root root root root

Utilizzo degli strumenti IPC

Nell'esempio riportato di seguito, il parametro -u mostra un riepilogo dell'uso di tutte le risorse IPC.

# ipcs -u

------ Shared Memory Status --------
segments allocated 9
pages allocated 864
pages resident 477
pages swapped 0
Swap performance: 0 attempts 0 successes

------ Semaphore Status --------
used arrays = 0
allocated semaphores = 0

------ Messages: Status --------
allocated queues = 0
used headers = 0
used space = 0 bytes

Quando i servizi vengono arrestati, i semafori e i segmenti di memoria condivisa devono essere rimossi. Se non vengono eliminati, ciò può essere fatto utilizzando il comando ipcrm, passando l'identificatore dell'oggetto IPC.