summaryrefslogtreecommitdiffstats
path: root/Documentation/translations/it_IT/kernel-hacking/locking.rst
diff options
context:
space:
mode:
Diffstat (limited to 'Documentation/translations/it_IT/kernel-hacking/locking.rst')
-rw-r--r--Documentation/translations/it_IT/kernel-hacking/locking.rst1495
1 files changed, 1495 insertions, 0 deletions
diff --git a/Documentation/translations/it_IT/kernel-hacking/locking.rst b/Documentation/translations/it_IT/kernel-hacking/locking.rst
new file mode 100644
index 000000000..51af37f2d
--- /dev/null
+++ b/Documentation/translations/it_IT/kernel-hacking/locking.rst
@@ -0,0 +1,1495 @@
+.. include:: ../disclaimer-ita.rst
+
+.. c:namespace:: it_IT
+
+:Original: :ref:`Documentation/kernel-hacking/locking.rst <kernel_hacking_lock>`
+:Translator: Federico Vaga <federico.vaga@vaga.pv.it>
+
+.. _it_kernel_hacking_lock:
+
+==========================================
+L'inaffidabile guida alla sincronizzazione
+==========================================
+
+:Author: Rusty Russell
+
+Introduzione
+============
+
+Benvenuto, alla notevole ed inaffidabile guida ai problemi di sincronizzazione
+(locking) nel kernel. Questo documento descrive il sistema di sincronizzazione
+nel kernel Linux 2.6.
+
+Dato il largo utilizzo del multi-threading e della prelazione nel kernel
+Linux, chiunque voglia dilettarsi col kernel deve conoscere i concetti
+fondamentali della concorrenza e della sincronizzazione nei sistemi
+multi-processore.
+
+Il problema con la concorrenza
+==============================
+
+(Saltatelo se sapete già cos'è una corsa critica).
+
+In un normale programma, potete incrementare un contatore nel seguente modo:
+
+::
+
+ contatore++;
+
+Questo è quello che vi aspettereste che accada sempre:
+
+
+.. table:: Risultati attesi
+
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | Istanza 1 | Istanza 2 |
+ +====================================+====================================+
+ | leggi contatore (5) | |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | aggiungi 1 (6) | |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | scrivi contatore (6) | |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | | leggi contatore (6) |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | | aggiungi 1 (7) |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | | scrivi contatore (7) |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+
+Questo è quello che potrebbe succedere in realtà:
+
+.. table:: Possibile risultato
+
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | Istanza 1 | Istanza 2 |
+ +====================================+====================================+
+ | leggi contatore (5) | |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | | leggi contatore (5) |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | aggiungi 1 (6) | |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | | aggiungi 1 (6) |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | scrivi contatore (6) | |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+ | | scrivi contatore (6) |
+ +------------------------------------+------------------------------------+
+
+
+Corse critiche e sezioni critiche
+---------------------------------
+
+Questa sovrapposizione, ovvero quando un risultato dipende dal tempo che
+intercorre fra processi diversi, è chiamata corsa critica. La porzione
+di codice che contiene questo problema è chiamata sezione critica.
+In particolar modo da quando Linux ha incominciato a girare su
+macchine multi-processore, le sezioni critiche sono diventate uno dei
+maggiori problemi di progettazione ed implementazione del kernel.
+
+La prelazione può sortire gli stessi effetti, anche se c'è una sola CPU:
+interrompendo un processo nella sua sezione critica otterremo comunque
+la stessa corsa critica. In questo caso, il thread che si avvicenda
+nell'esecuzione potrebbe eseguire anch'esso la sezione critica.
+
+La soluzione è quella di riconoscere quando avvengono questi accessi
+simultanei, ed utilizzare i *lock* per accertarsi che solo un'istanza
+per volta possa entrare nella sezione critica. Il kernel offre delle buone
+funzioni a questo scopo. E poi ci sono quelle meno buone, ma farò finta
+che non esistano.
+
+Sincronizzazione nel kernel Linux
+=================================
+
+Se dovessi darvi un suggerimento sulla sincronizzazione: **mantenetela
+semplice**.
+
+Siate riluttanti nell'introduzione di nuovi *lock*.
+
+I due principali tipi di *lock* nel kernel: spinlock e mutex
+------------------------------------------------------------
+
+Ci sono due tipi principali di *lock* nel kernel. Il tipo fondamentale è lo
+spinlock (``include/asm/spinlock.h``), un semplice *lock* che può essere
+trattenuto solo da un processo: se non si può trattenere lo spinlock, allora
+rimane in attesa attiva (in inglese *spinning*) finché non ci riesce.
+Gli spinlock sono molto piccoli e rapidi, possono essere utilizzati ovunque.
+
+Il secondo tipo è il mutex (``include/linux/mutex.h``): è come uno spinlock,
+ma potreste bloccarvi trattenendolo. Se non potete trattenere un mutex
+il vostro processo si auto-sospenderà; verrà riattivato quando il mutex
+verrà rilasciato. Questo significa che il processore potrà occuparsi d'altro
+mentre il vostro processo è in attesa. Esistono molti casi in cui non potete
+permettervi di sospendere un processo (vedere
+`Quali funzioni possono essere chiamate in modo sicuro dalle interruzioni?`_)
+e quindi dovrete utilizzare gli spinlock.
+
+Nessuno di questi *lock* è ricorsivo: vedere
+`Stallo: semplice ed avanzato`_
+
+I *lock* e i kernel per sistemi monoprocessore
+----------------------------------------------
+
+Per i kernel compilati senza ``CONFIG_SMP`` e senza ``CONFIG_PREEMPT``
+gli spinlock non esistono. Questa è un'ottima scelta di progettazione:
+quando nessun altro processo può essere eseguito in simultanea, allora
+non c'è la necessità di avere un *lock*.
+
+Se il kernel è compilato senza ``CONFIG_SMP`` ma con ``CONFIG_PREEMPT``,
+allora gli spinlock disabilitano la prelazione; questo è sufficiente a
+prevenire le corse critiche. Nella maggior parte dei casi, possiamo considerare
+la prelazione equivalente ad un sistema multi-processore senza preoccuparci
+di trattarla indipendentemente.
+
+Dovreste verificare sempre la sincronizzazione con le opzioni ``CONFIG_SMP`` e
+``CONFIG_PREEMPT`` abilitate, anche quando non avete un sistema
+multi-processore, questo vi permetterà di identificare alcuni problemi
+di sincronizzazione.
+
+Come vedremo di seguito, i mutex continuano ad esistere perché sono necessari
+per la sincronizzazione fra processi in contesto utente.
+
+Sincronizzazione in contesto utente
+-----------------------------------
+
+Se avete una struttura dati che verrà utilizzata solo dal contesto utente,
+allora, per proteggerla, potete utilizzare un semplice mutex
+(``include/linux/mutex.h``). Questo è il caso più semplice: inizializzate il
+mutex; invocate mutex_lock_interruptible() per trattenerlo e
+mutex_unlock() per rilasciarlo. C'è anche mutex_lock()
+ma questa dovrebbe essere evitata perché non ritorna in caso di segnali.
+
+Per esempio: ``net/netfilter/nf_sockopt.c`` permette la registrazione
+di nuove chiamate per setsockopt() e getsockopt()
+usando la funzione nf_register_sockopt(). La registrazione e
+la rimozione vengono eseguite solamente quando il modulo viene caricato
+o scaricato (e durante l'avvio del sistema, qui non abbiamo concorrenza),
+e la lista delle funzioni registrate viene consultata solamente quando
+setsockopt() o getsockopt() sono sconosciute al sistema.
+In questo caso ``nf_sockopt_mutex`` è perfetto allo scopo, in particolar modo
+visto che setsockopt e getsockopt potrebbero dormire.
+
+Sincronizzazione fra il contesto utente e i softirq
+---------------------------------------------------
+
+Se un softirq condivide dati col contesto utente, avete due problemi.
+Primo, il contesto utente corrente potrebbe essere interroto da un softirq,
+e secondo, la sezione critica potrebbe essere eseguita da un altro
+processore. Questo è quando spin_lock_bh()
+(``include/linux/spinlock.h``) viene utilizzato. Questo disabilita i softirq
+sul processore e trattiene il *lock*. Invece, spin_unlock_bh() fa
+l'opposto. (Il suffisso '_bh' è un residuo storico che fa riferimento al
+"Bottom Halves", il vecchio nome delle interruzioni software. In un mondo
+perfetto questa funzione si chiamerebbe 'spin_lock_softirq()').
+
+Da notare che in questo caso potete utilizzare anche spin_lock_irq()
+o spin_lock_irqsave(), queste fermano anche le interruzioni hardware:
+vedere `Contesto di interruzione hardware`_.
+
+Questo funziona alla perfezione anche sui sistemi monoprocessore: gli spinlock
+svaniscono e questa macro diventa semplicemente local_bh_disable()
+(``include/linux/interrupt.h``), la quale impedisce ai softirq d'essere
+eseguiti.
+
+Sincronizzazione fra contesto utente e i tasklet
+------------------------------------------------
+
+Questo caso è uguale al precedente, un tasklet viene eseguito da un softirq.
+
+Sincronizzazione fra contesto utente e i timer
+----------------------------------------------
+
+Anche questo caso è uguale al precedente, un timer viene eseguito da un
+softirq.
+Dal punto di vista della sincronizzazione, tasklet e timer sono identici.
+
+Sincronizzazione fra tasklet e timer
+------------------------------------
+
+Qualche volta un tasklet od un timer potrebbero condividere i dati con
+un altro tasklet o timer
+
+Lo stesso tasklet/timer
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Dato che un tasklet non viene mai eseguito contemporaneamente su due
+processori, non dovete preoccuparvi che sia rientrante (ovvero eseguito
+più volte in contemporanea), perfino su sistemi multi-processore.
+
+Differenti tasklet/timer
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Se un altro tasklet/timer vuole condividere dati col vostro tasklet o timer,
+allora avrete bisogno entrambe di spin_lock() e
+spin_unlock(). Qui spin_lock_bh() è inutile, siete già
+in un tasklet ed avete la garanzia che nessun altro verrà eseguito sullo
+stesso processore.
+
+Sincronizzazione fra softirq
+----------------------------
+
+Spesso un softirq potrebbe condividere dati con se stesso o un tasklet/timer.
+
+Lo stesso softirq
+~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Lo stesso softirq può essere eseguito su un diverso processore: allo scopo
+di migliorare le prestazioni potete utilizzare dati riservati ad ogni
+processore (vedere `Dati per processore`_). Se siete arrivati
+fino a questo punto nell'uso dei softirq, probabilmente tenete alla scalabilità
+delle prestazioni abbastanza da giustificarne la complessità aggiuntiva.
+
+Dovete utilizzare spin_lock() e spin_unlock() per
+proteggere i dati condivisi.
+
+Diversi Softirqs
+~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Dovete utilizzare spin_lock() e spin_unlock() per
+proteggere i dati condivisi, che siano timer, tasklet, diversi softirq o
+lo stesso o altri softirq: uno qualsiasi di essi potrebbe essere in esecuzione
+su un diverso processore.
+
+.. _`it_hardirq-context`:
+
+Contesto di interruzione hardware
+=================================
+
+Solitamente le interruzioni hardware comunicano con un tasklet o un softirq.
+Spesso questo si traduce nel mettere in coda qualcosa da fare che verrà
+preso in carico da un softirq.
+
+Sincronizzazione fra interruzioni hardware e softirq/tasklet
+------------------------------------------------------------
+
+Se un gestore di interruzioni hardware condivide dati con un softirq, allora
+avrete due preoccupazioni. Primo, il softirq può essere interrotto da
+un'interruzione hardware, e secondo, la sezione critica potrebbe essere
+eseguita da un'interruzione hardware su un processore diverso. Questo è il caso
+dove spin_lock_irq() viene utilizzato. Disabilita le interruzioni
+sul processore che l'esegue, poi trattiene il lock. spin_unlock_irq()
+fa l'opposto.
+
+Il gestore d'interruzione hardware non ha bisogno di usare spin_lock_irq()
+perché i softirq non possono essere eseguiti quando il gestore d'interruzione
+hardware è in esecuzione: per questo si può usare spin_lock(), che è un po'
+più veloce. L'unica eccezione è quando un altro gestore d'interruzioni
+hardware utilizza lo stesso *lock*: spin_lock_irq() impedirà a questo
+secondo gestore di interrompere quello in esecuzione.
+
+Questo funziona alla perfezione anche sui sistemi monoprocessore: gli spinlock
+svaniscono e questa macro diventa semplicemente local_irq_disable()
+(``include/asm/smp.h``), la quale impedisce a softirq/tasklet/BH d'essere
+eseguiti.
+
+spin_lock_irqsave() (``include/linux/spinlock.h``) è una variante che
+salva lo stato delle interruzioni in una variabile, questa verrà poi passata
+a spin_unlock_irqrestore(). Questo significa che lo stesso codice
+potrà essere utilizzato in un'interruzione hardware (dove le interruzioni sono
+già disabilitate) e in un softirq (dove la disabilitazione delle interruzioni
+è richiesta).
+
+Da notare che i softirq (e quindi tasklet e timer) sono eseguiti al ritorno
+da un'interruzione hardware, quindi spin_lock_irq() interrompe
+anche questi. Tenuto conto di questo si può dire che
+spin_lock_irqsave() è la funzione di sincronizzazione più generica
+e potente.
+
+Sincronizzazione fra due gestori d'interruzioni hardware
+--------------------------------------------------------
+
+Condividere dati fra due gestori di interruzione hardware è molto raro, ma se
+succede, dovreste usare spin_lock_irqsave(): è una specificità
+dell'architettura il fatto che tutte le interruzioni vengano interrotte
+quando si eseguono di gestori di interruzioni.
+
+Bigino della sincronizzazione
+=============================
+
+Pete Zaitcev ci offre il seguente riassunto:
+
+- Se siete in un contesto utente (una qualsiasi chiamata di sistema)
+ e volete sincronizzarvi con altri processi, usate i mutex. Potete trattenere
+ il mutex e dormire (``copy_from_user(`` o ``kmalloc(x,GFP_KERNEL)``).
+
+- Altrimenti (== i dati possono essere manipolati da un'interruzione) usate
+ spin_lock_irqsave() e spin_unlock_irqrestore().
+
+- Evitate di trattenere uno spinlock per più di 5 righe di codice incluse
+ le chiamate a funzione (ad eccezione di quell per l'accesso come
+ readb()).
+
+Tabella dei requisiti minimi
+----------------------------
+
+La tabella seguente illustra i requisiti **minimi** per la sincronizzazione fra
+diversi contesti. In alcuni casi, lo stesso contesto può essere eseguito solo
+da un processore per volta, quindi non ci sono requisiti per la
+sincronizzazione (per esempio, un thread può essere eseguito solo su un
+processore alla volta, ma se deve condividere dati con un altro thread, allora
+la sincronizzazione è necessaria).
+
+Ricordatevi il suggerimento qui sopra: potete sempre usare
+spin_lock_irqsave(), che è un sovrainsieme di tutte le altre funzioni
+per spinlock.
+
+============== ============= ============= ========= ========= ========= ========= ======= ======= ============== ==============
+. IRQ Handler A IRQ Handler B Softirq A Softirq B Tasklet A Tasklet B Timer A Timer B User Context A User Context B
+============== ============= ============= ========= ========= ========= ========= ======= ======= ============== ==============
+IRQ Handler A None
+IRQ Handler B SLIS None
+Softirq A SLI SLI SL
+Softirq B SLI SLI SL SL
+Tasklet A SLI SLI SL SL None
+Tasklet B SLI SLI SL SL SL None
+Timer A SLI SLI SL SL SL SL None
+Timer B SLI SLI SL SL SL SL SL None
+User Context A SLI SLI SLBH SLBH SLBH SLBH SLBH SLBH None
+User Context B SLI SLI SLBH SLBH SLBH SLBH SLBH SLBH MLI None
+============== ============= ============= ========= ========= ========= ========= ======= ======= ============== ==============
+
+Table: Tabella dei requisiti per la sincronizzazione
+
++--------+----------------------------+
+| SLIS | spin_lock_irqsave |
++--------+----------------------------+
+| SLI | spin_lock_irq |
++--------+----------------------------+
+| SL | spin_lock |
++--------+----------------------------+
+| SLBH | spin_lock_bh |
++--------+----------------------------+
+| MLI | mutex_lock_interruptible |
++--------+----------------------------+
+
+Table: Legenda per la tabella dei requisiti per la sincronizzazione
+
+Le funzioni *trylock*
+=====================
+
+Ci sono funzioni che provano a trattenere un *lock* solo una volta e
+ritornano immediatamente comunicato il successo od il fallimento
+dell'operazione. Posso essere usate quando non serve accedere ai dati
+protetti dal *lock* quando qualche altro thread lo sta già facendo
+trattenendo il *lock*. Potrete acquisire il *lock* più tardi se vi
+serve accedere ai dati protetti da questo *lock*.
+
+La funzione spin_trylock() non ritenta di acquisire il *lock*,
+se ci riesce al primo colpo ritorna un valore diverso da zero, altrimenti
+se fallisce ritorna 0. Questa funzione può essere utilizzata in un qualunque
+contesto, ma come spin_lock(): dovete disabilitare i contesti che
+potrebbero interrompervi e quindi trattenere lo spinlock.
+
+La funzione mutex_trylock() invece di sospendere il vostro processo
+ritorna un valore diverso da zero se è possibile trattenere il lock al primo
+colpo, altrimenti se fallisce ritorna 0. Nonostante non dorma, questa funzione
+non può essere usata in modo sicuro in contesti di interruzione hardware o
+software.
+
+Esempi più comuni
+=================
+
+Guardiamo un semplice esempio: una memoria che associa nomi a numeri.
+La memoria tiene traccia di quanto spesso viene utilizzato ogni oggetto;
+quando è piena, l'oggetto meno usato viene eliminato.
+
+Tutto in contesto utente
+------------------------
+
+Nel primo esempio, supponiamo che tutte le operazioni avvengano in contesto
+utente (in soldoni, da una chiamata di sistema), quindi possiamo dormire.
+Questo significa che possiamo usare i mutex per proteggere la nostra memoria
+e tutti gli oggetti che contiene. Ecco il codice::
+
+ #include <linux/list.h>
+ #include <linux/slab.h>
+ #include <linux/string.h>
+ #include <linux/mutex.h>
+ #include <asm/errno.h>
+
+ struct object
+ {
+ struct list_head list;
+ int id;
+ char name[32];
+ int popularity;
+ };
+
+ /* Protects the cache, cache_num, and the objects within it */
+ static DEFINE_MUTEX(cache_lock);
+ static LIST_HEAD(cache);
+ static unsigned int cache_num = 0;
+ #define MAX_CACHE_SIZE 10
+
+ /* Must be holding cache_lock */
+ static struct object *__cache_find(int id)
+ {
+ struct object *i;
+
+ list_for_each_entry(i, &cache, list)
+ if (i->id == id) {
+ i->popularity++;
+ return i;
+ }
+ return NULL;
+ }
+
+ /* Must be holding cache_lock */
+ static void __cache_delete(struct object *obj)
+ {
+ BUG_ON(!obj);
+ list_del(&obj->list);
+ kfree(obj);
+ cache_num--;
+ }
+
+ /* Must be holding cache_lock */
+ static void __cache_add(struct object *obj)
+ {
+ list_add(&obj->list, &cache);
+ if (++cache_num > MAX_CACHE_SIZE) {
+ struct object *i, *outcast = NULL;
+ list_for_each_entry(i, &cache, list) {
+ if (!outcast || i->popularity < outcast->popularity)
+ outcast = i;
+ }
+ __cache_delete(outcast);
+ }
+ }
+
+ int cache_add(int id, const char *name)
+ {
+ struct object *obj;
+
+ if ((obj = kmalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL)) == NULL)
+ return -ENOMEM;
+
+ strscpy(obj->name, name, sizeof(obj->name));
+ obj->id = id;
+ obj->popularity = 0;
+
+ mutex_lock(&cache_lock);
+ __cache_add(obj);
+ mutex_unlock(&cache_lock);
+ return 0;
+ }
+
+ void cache_delete(int id)
+ {
+ mutex_lock(&cache_lock);
+ __cache_delete(__cache_find(id));
+ mutex_unlock(&cache_lock);
+ }
+
+ int cache_find(int id, char *name)
+ {
+ struct object *obj;
+ int ret = -ENOENT;
+
+ mutex_lock(&cache_lock);
+ obj = __cache_find(id);
+ if (obj) {
+ ret = 0;
+ strcpy(name, obj->name);
+ }
+ mutex_unlock(&cache_lock);
+ return ret;
+ }
+
+Da notare che ci assicuriamo sempre di trattenere cache_lock quando
+aggiungiamo, rimuoviamo od ispezioniamo la memoria: sia la struttura
+della memoria che il suo contenuto sono protetti dal *lock*. Questo
+caso è semplice dato che copiamo i dati dall'utente e non permettiamo
+mai loro di accedere direttamente agli oggetti.
+
+C'è una piccola ottimizzazione qui: nella funzione cache_add()
+impostiamo i campi dell'oggetto prima di acquisire il *lock*. Questo è
+sicuro perché nessun altro potrà accedervi finché non lo inseriremo
+nella memoria.
+
+Accesso dal contesto utente
+---------------------------
+
+Ora consideriamo il caso in cui cache_find() può essere invocata
+dal contesto d'interruzione: sia hardware che software. Un esempio potrebbe
+essere un timer che elimina oggetti dalla memoria.
+
+Qui di seguito troverete la modifica nel formato *patch*: le righe ``-``
+sono quelle rimosse, mentre quelle ``+`` sono quelle aggiunte.
+
+::
+
+ --- cache.c.usercontext 2003-12-09 13:58:54.000000000 +1100
+ +++ cache.c.interrupt 2003-12-09 14:07:49.000000000 +1100
+ @@ -12,7 +12,7 @@
+ int popularity;
+ };
+
+ -static DEFINE_MUTEX(cache_lock);
+ +static DEFINE_SPINLOCK(cache_lock);
+ static LIST_HEAD(cache);
+ static unsigned int cache_num = 0;
+ #define MAX_CACHE_SIZE 10
+ @@ -55,6 +55,7 @@
+ int cache_add(int id, const char *name)
+ {
+ struct object *obj;
+ + unsigned long flags;
+
+ if ((obj = kmalloc(sizeof(*obj), GFP_KERNEL)) == NULL)
+ return -ENOMEM;
+ @@ -63,30 +64,33 @@
+ obj->id = id;
+ obj->popularity = 0;
+
+ - mutex_lock(&cache_lock);
+ + spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ __cache_add(obj);
+ - mutex_unlock(&cache_lock);
+ + spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ return 0;
+ }
+
+ void cache_delete(int id)
+ {
+ - mutex_lock(&cache_lock);
+ + unsigned long flags;
+ +
+ + spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ __cache_delete(__cache_find(id));
+ - mutex_unlock(&cache_lock);
+ + spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ }
+
+ int cache_find(int id, char *name)
+ {
+ struct object *obj;
+ int ret = -ENOENT;
+ + unsigned long flags;
+
+ - mutex_lock(&cache_lock);
+ + spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ obj = __cache_find(id);
+ if (obj) {
+ ret = 0;
+ strcpy(name, obj->name);
+ }
+ - mutex_unlock(&cache_lock);
+ + spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ return ret;
+ }
+
+Da notare che spin_lock_irqsave() disabiliterà le interruzioni
+se erano attive, altrimenti non farà niente (quando siamo già in un contesto
+d'interruzione); dunque queste funzioni possono essere chiamante in
+sicurezza da qualsiasi contesto.
+
+Sfortunatamente, cache_add() invoca kmalloc() con
+l'opzione ``GFP_KERNEL`` che è permessa solo in contesto utente. Ho supposto
+che cache_add() venga chiamata dal contesto utente, altrimenti
+questa opzione deve diventare un parametro di cache_add().
+
+Esporre gli oggetti al di fuori del file
+----------------------------------------
+
+Se i vostri oggetti contengono più informazioni, potrebbe non essere
+sufficiente copiare i dati avanti e indietro: per esempio, altre parti del
+codice potrebbero avere un puntatore a questi oggetti piuttosto che cercarli
+ogni volta. Questo introduce due problemi.
+
+Il primo problema è che utilizziamo ``cache_lock`` per proteggere gli oggetti:
+dobbiamo renderlo dinamico così che il resto del codice possa usarlo. Questo
+rende la sincronizzazione più complicata dato che non avviene più in un unico
+posto.
+
+Il secondo problema è il problema del ciclo di vita: se un'altra struttura
+mantiene un puntatore ad un oggetto, presumibilmente si aspetta che questo
+puntatore rimanga valido. Sfortunatamente, questo è garantito solo mentre
+si trattiene il *lock*, altrimenti qualcuno potrebbe chiamare
+cache_delete() o peggio, aggiungere un oggetto che riutilizza lo
+stesso indirizzo.
+
+Dato che c'è un solo *lock*, non potete trattenerlo a vita: altrimenti
+nessun altro potrà eseguire il proprio lavoro.
+
+La soluzione a questo problema è l'uso di un contatore di riferimenti:
+chiunque punti ad un oggetto deve incrementare il contatore, e decrementarlo
+quando il puntatore non viene più usato. Quando il contatore raggiunge lo zero
+significa che non è più usato e l'oggetto può essere rimosso.
+
+Ecco il codice::
+
+ --- cache.c.interrupt 2003-12-09 14:25:43.000000000 +1100
+ +++ cache.c.refcnt 2003-12-09 14:33:05.000000000 +1100
+ @@ -7,6 +7,7 @@
+ struct object
+ {
+ struct list_head list;
+ + unsigned int refcnt;
+ int id;
+ char name[32];
+ int popularity;
+ @@ -17,6 +18,35 @@
+ static unsigned int cache_num = 0;
+ #define MAX_CACHE_SIZE 10
+
+ +static void __object_put(struct object *obj)
+ +{
+ + if (--obj->refcnt == 0)
+ + kfree(obj);
+ +}
+ +
+ +static void __object_get(struct object *obj)
+ +{
+ + obj->refcnt++;
+ +}
+ +
+ +void object_put(struct object *obj)
+ +{
+ + unsigned long flags;
+ +
+ + spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ + __object_put(obj);
+ + spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ +}
+ +
+ +void object_get(struct object *obj)
+ +{
+ + unsigned long flags;
+ +
+ + spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ + __object_get(obj);
+ + spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ +}
+ +
+ /* Must be holding cache_lock */
+ static struct object *__cache_find(int id)
+ {
+ @@ -35,6 +65,7 @@
+ {
+ BUG_ON(!obj);
+ list_del(&obj->list);
+ + __object_put(obj);
+ cache_num--;
+ }
+
+ @@ -63,6 +94,7 @@
+ strscpy(obj->name, name, sizeof(obj->name));
+ obj->id = id;
+ obj->popularity = 0;
+ + obj->refcnt = 1; /* The cache holds a reference */
+
+ spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ __cache_add(obj);
+ @@ -79,18 +111,15 @@
+ spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ }
+
+ -int cache_find(int id, char *name)
+ +struct object *cache_find(int id)
+ {
+ struct object *obj;
+ - int ret = -ENOENT;
+ unsigned long flags;
+
+ spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ obj = __cache_find(id);
+ - if (obj) {
+ - ret = 0;
+ - strcpy(name, obj->name);
+ - }
+ + if (obj)
+ + __object_get(obj);
+ spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ - return ret;
+ + return obj;
+ }
+
+Abbiamo incapsulato il contatore di riferimenti nelle tipiche funzioni
+di 'get' e 'put'. Ora possiamo ritornare l'oggetto da cache_find()
+col vantaggio che l'utente può dormire trattenendo l'oggetto (per esempio,
+copy_to_user() per copiare il nome verso lo spazio utente).
+
+Un altro punto da notare è che ho detto che il contatore dovrebbe incrementarsi
+per ogni puntatore ad un oggetto: quindi il contatore di riferimenti è 1
+quando l'oggetto viene inserito nella memoria. In altre versione il framework
+non trattiene un riferimento per se, ma diventa più complicato.
+
+Usare operazioni atomiche per il contatore di riferimenti
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+In sostanza, :c:type:`atomic_t` viene usato come contatore di riferimenti.
+Ci sono un certo numbero di operazioni atomiche definite
+in ``include/asm/atomic.h``: queste sono garantite come atomiche su qualsiasi
+processore del sistema, quindi non sono necessari i *lock*. In questo caso è
+più semplice rispetto all'uso degli spinlock, benché l'uso degli spinlock
+sia più elegante per casi non banali. Le funzioni atomic_inc() e
+atomic_dec_and_test() vengono usate al posto dei tipici operatori di
+incremento e decremento, e i *lock* non sono più necessari per proteggere il
+contatore stesso.
+
+::
+
+ --- cache.c.refcnt 2003-12-09 15:00:35.000000000 +1100
+ +++ cache.c.refcnt-atomic 2003-12-11 15:49:42.000000000 +1100
+ @@ -7,7 +7,7 @@
+ struct object
+ {
+ struct list_head list;
+ - unsigned int refcnt;
+ + atomic_t refcnt;
+ int id;
+ char name[32];
+ int popularity;
+ @@ -18,33 +18,15 @@
+ static unsigned int cache_num = 0;
+ #define MAX_CACHE_SIZE 10
+
+ -static void __object_put(struct object *obj)
+ -{
+ - if (--obj->refcnt == 0)
+ - kfree(obj);
+ -}
+ -
+ -static void __object_get(struct object *obj)
+ -{
+ - obj->refcnt++;
+ -}
+ -
+ void object_put(struct object *obj)
+ {
+ - unsigned long flags;
+ -
+ - spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ - __object_put(obj);
+ - spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ + if (atomic_dec_and_test(&obj->refcnt))
+ + kfree(obj);
+ }
+
+ void object_get(struct object *obj)
+ {
+ - unsigned long flags;
+ -
+ - spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ - __object_get(obj);
+ - spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ + atomic_inc(&obj->refcnt);
+ }
+
+ /* Must be holding cache_lock */
+ @@ -65,7 +47,7 @@
+ {
+ BUG_ON(!obj);
+ list_del(&obj->list);
+ - __object_put(obj);
+ + object_put(obj);
+ cache_num--;
+ }
+
+ @@ -94,7 +76,7 @@
+ strscpy(obj->name, name, sizeof(obj->name));
+ obj->id = id;
+ obj->popularity = 0;
+ - obj->refcnt = 1; /* The cache holds a reference */
+ + atomic_set(&obj->refcnt, 1); /* The cache holds a reference */
+
+ spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ __cache_add(obj);
+ @@ -119,7 +101,7 @@
+ spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ obj = __cache_find(id);
+ if (obj)
+ - __object_get(obj);
+ + object_get(obj);
+ spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ return obj;
+ }
+
+Proteggere l'oggetto stesso
+---------------------------
+
+In questo esempio, assumiamo che gli oggetti (ad eccezione del contatore
+di riferimenti) non cambino mai dopo la loro creazione. Se vogliamo permettere
+al nome di cambiare abbiamo tre possibilità:
+
+- Si può togliere static da ``cache_lock`` e dire agli utenti che devono
+ trattenere il *lock* prima di modificare il nome di un oggetto.
+
+- Si può fornire una funzione cache_obj_rename() che prende il
+ *lock* e cambia il nome per conto del chiamante; si dirà poi agli utenti
+ di usare questa funzione.
+
+- Si può decidere che ``cache_lock`` protegge solo la memoria stessa, ed
+ un altro *lock* è necessario per la protezione del nome.
+
+Teoricamente, possiamo avere un *lock* per ogni campo e per ogni oggetto.
+In pratica, le varianti più comuni sono:
+
+- un *lock* che protegge l'infrastruttura (la lista ``cache`` di questo
+ esempio) e gli oggetti. Questo è quello che abbiamo fatto finora.
+
+- un *lock* che protegge l'infrastruttura (inclusi i puntatori alla lista
+ negli oggetti), e un *lock* nell'oggetto per proteggere il resto
+ dell'oggetto stesso.
+
+- *lock* multipli per proteggere l'infrastruttura (per esempio un *lock*
+ per ogni lista), possibilmente con un *lock* per oggetto.
+
+Qui di seguito un'implementazione con "un lock per oggetto":
+
+::
+
+ --- cache.c.refcnt-atomic 2003-12-11 15:50:54.000000000 +1100
+ +++ cache.c.perobjectlock 2003-12-11 17:15:03.000000000 +1100
+ @@ -6,11 +6,17 @@
+
+ struct object
+ {
+ + /* These two protected by cache_lock. */
+ struct list_head list;
+ + int popularity;
+ +
+ atomic_t refcnt;
+ +
+ + /* Doesn't change once created. */
+ int id;
+ +
+ + spinlock_t lock; /* Protects the name */
+ char name[32];
+ - int popularity;
+ };
+
+ static DEFINE_SPINLOCK(cache_lock);
+ @@ -77,6 +84,7 @@
+ obj->id = id;
+ obj->popularity = 0;
+ atomic_set(&obj->refcnt, 1); /* The cache holds a reference */
+ + spin_lock_init(&obj->lock);
+
+ spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ __cache_add(obj);
+
+Da notare che ho deciso che il contatore di popolarità dovesse essere
+protetto da ``cache_lock`` piuttosto che dal *lock* dell'oggetto; questo
+perché è logicamente parte dell'infrastruttura (come
+:c:type:`struct list_head <list_head>` nell'oggetto). In questo modo,
+in __cache_add(), non ho bisogno di trattenere il *lock* di ogni
+oggetto mentre si cerca il meno popolare.
+
+Ho anche deciso che il campo id è immutabile, quindi non ho bisogno di
+trattenere il lock dell'oggetto quando si usa __cache_find()
+per leggere questo campo; il *lock* dell'oggetto è usato solo dal chiamante
+che vuole leggere o scrivere il campo name.
+
+Inoltre, da notare che ho aggiunto un commento che descrive i dati che sono
+protetti dal *lock*. Questo è estremamente importante in quanto descrive il
+comportamento del codice, che altrimenti sarebbe di difficile comprensione
+leggendo solamente il codice. E come dice Alan Cox: “Lock data, not code”.
+
+Problemi comuni
+===============
+
+Stallo: semplice ed avanzato
+----------------------------
+
+Esiste un tipo di baco dove un pezzo di codice tenta di trattenere uno
+spinlock due volte: questo rimarrà in attesa attiva per sempre aspettando che
+il *lock* venga rilasciato (in Linux spinlocks, rwlocks e mutex non sono
+ricorsivi).
+Questo è facile da diagnosticare: non è uno di quei problemi che ti tengono
+sveglio 5 notti a parlare da solo.
+
+Un caso un pochino più complesso; immaginate d'avere una spazio condiviso
+fra un softirq ed il contesto utente. Se usate spin_lock() per
+proteggerlo, il contesto utente potrebbe essere interrotto da un softirq
+mentre trattiene il lock, da qui il softirq rimarrà in attesa attiva provando
+ad acquisire il *lock* già trattenuto nel contesto utente.
+
+Questi casi sono chiamati stalli (*deadlock*), e come mostrato qui sopra,
+può succedere anche con un solo processore (Ma non sui sistemi
+monoprocessore perché gli spinlock spariscano quando il kernel è compilato
+con ``CONFIG_SMP``\ =n. Nonostante ciò, nel secondo caso avrete comunque
+una corruzione dei dati).
+
+Questi casi sono facili da diagnosticare; sui sistemi multi-processore
+il supervisione (*watchdog*) o l'opzione di compilazione ``DEBUG_SPINLOCK``
+(``include/linux/spinlock.h``) permettono di scovare immediatamente quando
+succedono.
+
+Esiste un caso più complesso che è conosciuto come l'abbraccio della morte;
+questo coinvolge due o più *lock*. Diciamo che avete un vettore di hash in cui
+ogni elemento è uno spinlock a cui è associata una lista di elementi con lo
+stesso hash. In un gestore di interruzioni software, dovete modificare un
+oggetto e spostarlo su un altro hash; quindi dovrete trattenete lo spinlock
+del vecchio hash e di quello nuovo, quindi rimuovere l'oggetto dal vecchio ed
+inserirlo nel nuovo.
+
+Qui abbiamo due problemi. Primo, se il vostro codice prova a spostare un
+oggetto all'interno della stessa lista, otterrete uno stallo visto che
+tenterà di trattenere lo stesso *lock* due volte. Secondo, se la stessa
+interruzione software su un altro processore sta tentando di spostare
+un altro oggetto nella direzione opposta, potrebbe accadere quanto segue:
+
++---------------------------------+---------------------------------+
+| CPU 1 | CPU 2 |
++=================================+=================================+
+| Trattiene *lock* A -> OK | Trattiene *lock* B -> OK |
++---------------------------------+---------------------------------+
+| Trattiene *lock* B -> attesa | Trattiene *lock* A -> attesa |
++---------------------------------+---------------------------------+
+
+Table: Conseguenze
+
+Entrambe i processori rimarranno in attesa attiva sul *lock* per sempre,
+aspettando che l'altro lo rilasci. Sembra e puzza come un blocco totale.
+
+Prevenire gli stalli
+--------------------
+
+I libri di testo vi diranno che se trattenete i *lock* sempre nello stesso
+ordine non avrete mai un simile stallo. La pratica vi dirà che questo
+approccio non funziona all'ingrandirsi del sistema: quando creo un nuovo
+*lock* non ne capisco abbastanza del kernel per dire in quale dei 5000 *lock*
+si incastrerà.
+
+I *lock* migliori sono quelli incapsulati: non vengono esposti nei file di
+intestazione, e non vengono mai trattenuti fuori dallo stesso file. Potete
+rileggere questo codice e vedere che non ci sarà mai uno stallo perché
+non tenterà mai di trattenere un altro *lock* quando lo ha già.
+Le persone che usano il vostro codice non devono nemmeno sapere che voi
+state usando dei *lock*.
+
+Un classico problema deriva dall'uso di *callback* e di *hook*: se li
+chiamate mentre trattenete un *lock*, rischiate uno stallo o un abbraccio
+della morte (chi lo sa cosa farà una *callback*?).
+
+Ossessiva prevenzione degli stalli
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Gli stalli sono un problema, ma non così terribile come la corruzione dei dati.
+Un pezzo di codice trattiene un *lock* di lettura, cerca in una lista,
+fallisce nel trovare quello che vuole, quindi rilascia il *lock* di lettura,
+trattiene un *lock* di scrittura ed inserisce un oggetto; questo genere di
+codice presenta una corsa critica.
+
+corsa fra temporizzatori: un passatempo del kernel
+--------------------------------------------------
+
+I temporizzatori potrebbero avere dei problemi con le corse critiche.
+Considerate una collezione di oggetti (liste, hash, eccetera) dove ogni oggetto
+ha un temporizzatore che sta per distruggerlo.
+
+Se volete eliminare l'intera collezione (diciamo quando rimuovete un modulo),
+potreste fare come segue::
+
+ /* THIS CODE BAD BAD BAD BAD: IF IT WAS ANY WORSE IT WOULD USE
+ HUNGARIAN NOTATION */
+ spin_lock_bh(&list_lock);
+
+ while (list) {
+ struct foo *next = list->next;
+ del_timer(&list->timer);
+ kfree(list);
+ list = next;
+ }
+
+ spin_unlock_bh(&list_lock);
+
+Primo o poi, questo esploderà su un sistema multiprocessore perché un
+temporizzatore potrebbe essere già partiro prima di spin_lock_bh(),
+e prenderà il *lock* solo dopo spin_unlock_bh(), e cercherà
+di eliminare il suo oggetto (che però è già stato eliminato).
+
+Questo può essere evitato controllando il valore di ritorno di
+del_timer(): se ritorna 1, il temporizzatore è stato già
+rimosso. Se 0, significa (in questo caso) che il temporizzatore è in
+esecuzione, quindi possiamo fare come segue::
+
+ retry:
+ spin_lock_bh(&list_lock);
+
+ while (list) {
+ struct foo *next = list->next;
+ if (!del_timer(&list->timer)) {
+ /* Give timer a chance to delete this */
+ spin_unlock_bh(&list_lock);
+ goto retry;
+ }
+ kfree(list);
+ list = next;
+ }
+
+ spin_unlock_bh(&list_lock);
+
+Un altro problema è l'eliminazione dei temporizzatori che si riavviano
+da soli (chiamando add_timer() alla fine della loro esecuzione).
+Dato che questo è un problema abbastanza comune con una propensione
+alle corse critiche, dovreste usare del_timer_sync()
+(``include/linux/timer.h``) per gestire questo caso. Questa ritorna il
+numero di volte che il temporizzatore è stato interrotto prima che
+fosse in grado di fermarlo senza che si riavviasse.
+
+Velocità della sincronizzazione
+===============================
+
+Ci sono tre cose importanti da tenere in considerazione quando si valuta
+la velocità d'esecuzione di un pezzo di codice che necessita di
+sincronizzazione. La prima è la concorrenza: quante cose rimangono in attesa
+mentre qualcuno trattiene un *lock*. La seconda è il tempo necessario per
+acquisire (senza contese) e rilasciare un *lock*. La terza è di usare meno
+*lock* o di più furbi. Immagino che i *lock* vengano usati regolarmente,
+altrimenti, non sareste interessati all'efficienza.
+
+La concorrenza dipende da quanto a lungo un *lock* è trattenuto: dovreste
+trattenere un *lock* solo il tempo minimo necessario ma non un istante in più.
+Nella memoria dell'esempio precedente, creiamo gli oggetti senza trattenere
+il *lock*, poi acquisiamo il *lock* quando siamo pronti per inserirlo nella
+lista.
+
+Il tempo di acquisizione di un *lock* dipende da quanto danno fa
+l'operazione sulla *pipeline* (ovvero stalli della *pipeline*) e quant'è
+probabile che il processore corrente sia stato anche l'ultimo ad acquisire
+il *lock* (in pratica, il *lock* è nella memoria cache del processore
+corrente?): su sistemi multi-processore questa probabilità precipita
+rapidamente. Consideriamo un processore Intel Pentium III a 700Mhz: questo
+esegue un'istruzione in 0.7ns, un incremento atomico richiede 58ns, acquisire
+un *lock* che è nella memoria cache del processore richiede 160ns, e un
+trasferimento dalla memoria cache di un altro processore richiede altri
+170/360ns (Leggetevi l'articolo di Paul McKenney's `Linux Journal RCU
+article <http://www.linuxjournal.com/article.php?sid=6993>`__).
+
+Questi due obiettivi sono in conflitto: trattenere un *lock* per il minor
+tempo possibile potrebbe richiedere la divisione in più *lock* per diverse
+parti (come nel nostro ultimo esempio con un *lock* per ogni oggetto),
+ma questo aumenta il numero di acquisizioni di *lock*, ed il risultato
+spesso è che tutto è più lento che con un singolo *lock*. Questo è un altro
+argomento in favore della semplicità quando si parla di sincronizzazione.
+
+Il terzo punto è discusso di seguito: ci sono alcune tecniche per ridurre
+il numero di sincronizzazioni che devono essere fatte.
+
+Read/Write Lock Variants
+------------------------
+
+Sia gli spinlock che i mutex hanno una variante per la lettura/scrittura
+(read/write): ``rwlock_t`` e :c:type:`struct rw_semaphore <rw_semaphore>`.
+Queste dividono gli utenti in due categorie: i lettori e gli scrittori.
+Se state solo leggendo i dati, potete acquisire il *lock* di lettura, ma
+per scrivere avrete bisogno del *lock* di scrittura. Molti possono trattenere
+il *lock* di lettura, ma solo uno scrittore alla volta può trattenere
+quello di scrittura.
+
+Se il vostro codice si divide chiaramente in codice per lettori e codice
+per scrittori (come nel nostro esempio), e il *lock* dei lettori viene
+trattenuto per molto tempo, allora l'uso di questo tipo di *lock* può aiutare.
+Questi sono leggermente più lenti rispetto alla loro versione normale, quindi
+nella pratica l'uso di ``rwlock_t`` non ne vale la pena.
+
+Evitare i *lock*: Read Copy Update
+--------------------------------------------
+
+Esiste un metodo di sincronizzazione per letture e scritture detto
+Read Copy Update. Con l'uso della tecnica RCU, i lettori possono scordarsi
+completamente di trattenere i *lock*; dato che nel nostro esempio ci
+aspettiamo d'avere più lettore che scrittori (altrimenti questa memoria
+sarebbe uno spreco) possiamo dire che questo meccanismo permette
+un'ottimizzazione.
+
+Come facciamo a sbarazzarci dei *lock* di lettura? Sbarazzarsi dei *lock* di
+lettura significa che uno scrittore potrebbe cambiare la lista sotto al naso
+dei lettori. Questo è abbastanza semplice: possiamo leggere una lista
+concatenata se lo scrittore aggiunge elementi alla fine e con certe
+precauzioni. Per esempio, aggiungendo ``new`` ad una lista concatenata
+chiamata ``list``::
+
+ new->next = list->next;
+ wmb();
+ list->next = new;
+
+La funzione wmb() è una barriera di sincronizzazione delle
+scritture. Questa garantisce che la prima operazione (impostare l'elemento
+``next`` del nuovo elemento) venga completata e vista da tutti i processori
+prima che venga eseguita la seconda operazione (che sarebbe quella di mettere
+il nuovo elemento nella lista). Questo è importante perché i moderni
+compilatori ed i moderni processori possono, entrambe, riordinare le istruzioni
+se non vengono istruiti altrimenti: vogliamo che i lettori non vedano
+completamente il nuovo elemento; oppure che lo vedano correttamente e quindi
+il puntatore ``next`` deve puntare al resto della lista.
+
+Fortunatamente, c'è una funzione che fa questa operazione sulle liste
+:c:type:`struct list_head <list_head>`: list_add_rcu()
+(``include/linux/list.h``).
+
+Rimuovere un elemento dalla lista è anche più facile: sostituiamo il puntatore
+al vecchio elemento con quello del suo successore, e i lettori vedranno
+l'elemento o lo salteranno.
+
+::
+
+ list->next = old->next;
+
+La funzione list_del_rcu() (``include/linux/list.h``) fa esattamente
+questo (la versione normale corrompe il vecchio oggetto, e non vogliamo che
+accada).
+
+Anche i lettori devono stare attenti: alcuni processori potrebbero leggere
+attraverso il puntatore ``next`` il contenuto dell'elemento successivo
+troppo presto, ma non accorgersi che il contenuto caricato è sbagliato quando
+il puntatore ``next`` viene modificato alla loro spalle. Ancora una volta
+c'è una funzione che viene in vostro aiuto list_for_each_entry_rcu()
+(``include/linux/list.h``). Ovviamente, gli scrittori possono usare
+list_for_each_entry() dato che non ci possono essere due scrittori
+in contemporanea.
+
+Il nostro ultimo dilemma è il seguente: quando possiamo realmente distruggere
+l'elemento rimosso? Ricordate, un lettore potrebbe aver avuto accesso a questo
+elemento proprio ora: se eliminiamo questo elemento ed il puntatore ``next``
+cambia, il lettore salterà direttamente nella spazzatura e scoppierà. Dobbiamo
+aspettare finché tutti i lettori che stanno attraversando la lista abbiano
+finito. Utilizziamo call_rcu() per registrare una funzione di
+richiamo che distrugga l'oggetto quando tutti i lettori correnti hanno
+terminato. In alternative, potrebbe essere usata la funzione
+synchronize_rcu() che blocca l'esecuzione finché tutti i lettori
+non terminano di ispezionare la lista.
+
+Ma come fa l'RCU a sapere quando i lettori sono finiti? Il meccanismo è
+il seguente: innanzi tutto i lettori accedono alla lista solo fra la coppia
+rcu_read_lock()/rcu_read_unlock() che disabilita la
+prelazione così che i lettori non vengano sospesi mentre stanno leggendo
+la lista.
+
+Poi, l'RCU aspetta finché tutti i processori non abbiano dormito almeno
+una volta; a questo punto, dato che i lettori non possono dormire, possiamo
+dedurre che un qualsiasi lettore che abbia consultato la lista durante la
+rimozione abbia già terminato, quindi la *callback* viene eseguita. Il vero
+codice RCU è un po' più ottimizzato di così, ma questa è l'idea di fondo.
+
+::
+
+ --- cache.c.perobjectlock 2003-12-11 17:15:03.000000000 +1100
+ +++ cache.c.rcupdate 2003-12-11 17:55:14.000000000 +1100
+ @@ -1,15 +1,18 @@
+ #include <linux/list.h>
+ #include <linux/slab.h>
+ #include <linux/string.h>
+ +#include <linux/rcupdate.h>
+ #include <linux/mutex.h>
+ #include <asm/errno.h>
+
+ struct object
+ {
+ - /* These two protected by cache_lock. */
+ + /* This is protected by RCU */
+ struct list_head list;
+ int popularity;
+
+ + struct rcu_head rcu;
+ +
+ atomic_t refcnt;
+
+ /* Doesn't change once created. */
+ @@ -40,7 +43,7 @@
+ {
+ struct object *i;
+
+ - list_for_each_entry(i, &cache, list) {
+ + list_for_each_entry_rcu(i, &cache, list) {
+ if (i->id == id) {
+ i->popularity++;
+ return i;
+ @@ -49,19 +52,25 @@
+ return NULL;
+ }
+
+ +/* Final discard done once we know no readers are looking. */
+ +static void cache_delete_rcu(void *arg)
+ +{
+ + object_put(arg);
+ +}
+ +
+ /* Must be holding cache_lock */
+ static void __cache_delete(struct object *obj)
+ {
+ BUG_ON(!obj);
+ - list_del(&obj->list);
+ - object_put(obj);
+ + list_del_rcu(&obj->list);
+ cache_num--;
+ + call_rcu(&obj->rcu, cache_delete_rcu);
+ }
+
+ /* Must be holding cache_lock */
+ static void __cache_add(struct object *obj)
+ {
+ - list_add(&obj->list, &cache);
+ + list_add_rcu(&obj->list, &cache);
+ if (++cache_num > MAX_CACHE_SIZE) {
+ struct object *i, *outcast = NULL;
+ list_for_each_entry(i, &cache, list) {
+ @@ -104,12 +114,11 @@
+ struct object *cache_find(int id)
+ {
+ struct object *obj;
+ - unsigned long flags;
+
+ - spin_lock_irqsave(&cache_lock, flags);
+ + rcu_read_lock();
+ obj = __cache_find(id);
+ if (obj)
+ object_get(obj);
+ - spin_unlock_irqrestore(&cache_lock, flags);
+ + rcu_read_unlock();
+ return obj;
+ }
+
+Da notare che i lettori modificano il campo popularity nella funzione
+__cache_find(), e ora non trattiene alcun *lock*. Una soluzione
+potrebbe essere quella di rendere la variabile ``atomic_t``, ma per l'uso
+che ne abbiamo fatto qui, non ci interessano queste corse critiche perché un
+risultato approssimativo è comunque accettabile, quindi non l'ho cambiato.
+
+Il risultato è che la funzione cache_find() non ha bisogno di alcuna
+sincronizzazione con le altre funzioni, quindi è veloce su un sistema
+multi-processore tanto quanto lo sarebbe su un sistema mono-processore.
+
+Esiste un'ulteriore ottimizzazione possibile: vi ricordate il codice originale
+della nostra memoria dove non c'erano contatori di riferimenti e il chiamante
+semplicemente tratteneva il *lock* prima di accedere ad un oggetto? Questo è
+ancora possibile: se trattenete un *lock* nessuno potrà cancellare l'oggetto,
+quindi non avete bisogno di incrementare e decrementare il contatore di
+riferimenti.
+
+Ora, dato che il '*lock* di lettura' di un RCU non fa altro che disabilitare
+la prelazione, un chiamante che ha sempre la prelazione disabilitata fra le
+chiamate cache_find() e object_put() non necessita
+di incrementare e decrementare il contatore di riferimenti. Potremmo
+esporre la funzione __cache_find() dichiarandola non-static,
+e quel chiamante potrebbe usare direttamente questa funzione.
+
+Il beneficio qui sta nel fatto che il contatore di riferimenti no
+viene scritto: l'oggetto non viene alterato in alcun modo e quindi diventa
+molto più veloce su sistemi molti-processore grazie alla loro memoria cache.
+
+
+Dati per processore
+-------------------
+
+Un'altra tecnica comunemente usata per evitare la sincronizzazione è quella
+di duplicare le informazioni per ogni processore. Per esempio, se volete
+avere un contatore di qualcosa, potreste utilizzare uno spinlock ed un
+singolo contatore. Facile e pulito.
+
+Se questo dovesse essere troppo lento (solitamente non lo è, ma se avete
+dimostrato che lo è devvero), potreste usare un contatore per ogni processore
+e quindi non sarebbe più necessaria la mutua esclusione. Vedere
+DEFINE_PER_CPU(), get_cpu_var() e put_cpu_var()
+(``include/linux/percpu.h``).
+
+Il tipo di dato ``local_t``, la funzione cpu_local_inc() e tutte
+le altre funzioni associate, sono di particolare utilità per semplici contatori
+per-processore; su alcune architetture sono anche più efficienti
+(``include/asm/local.h``).
+
+Da notare che non esiste un modo facile ed affidabile per ottenere il valore
+di un simile contatore senza introdurre altri *lock*. In alcuni casi questo
+non è un problema.
+
+Dati che sono usati prevalentemente dai gestori d'interruzioni
+--------------------------------------------------------------
+
+Se i dati vengono utilizzati sempre dallo stesso gestore d'interruzioni,
+allora i *lock* non vi servono per niente: il kernel già vi garantisce che
+il gestore d'interruzione non verrà eseguito in contemporanea su diversi
+processori.
+
+Manfred Spraul fa notare che potreste comunque comportarvi così anche
+se i dati vengono occasionalmente utilizzati da un contesto utente o
+da un'interruzione software. Il gestore d'interruzione non utilizza alcun
+*lock*, e tutti gli altri accessi verranno fatti così::
+
+ spin_lock(&lock);
+ disable_irq(irq);
+ ...
+ enable_irq(irq);
+ spin_unlock(&lock);
+
+La funzione disable_irq() impedisce al gestore d'interruzioni
+d'essere eseguito (e aspetta che finisca nel caso fosse in esecuzione su
+un altro processore). Lo spinlock, invece, previene accessi simultanei.
+Naturalmente, questo è più lento della semplice chiamata
+spin_lock_irq(), quindi ha senso solo se questo genere di accesso
+è estremamente raro.
+
+
+Quali funzioni possono essere chiamate in modo sicuro dalle interruzioni?
+=========================================================================
+
+Molte funzioni del kernel dormono (in sostanza, chiamano schedule())
+direttamente od indirettamente: non potete chiamarle se trattenere uno
+spinlock o avete la prelazione disabilitata, mai. Questo significa che
+dovete necessariamente essere nel contesto utente: chiamarle da un
+contesto d'interruzione è illegale.
+
+Alcune funzioni che dormono
+---------------------------
+
+Le più comuni sono elencate qui di seguito, ma solitamente dovete leggere
+il codice per scoprire se altre chiamate sono sicure. Se chiunque altro
+le chiami dorme, allora dovreste poter dormire anche voi. In particolar
+modo, le funzioni di registrazione e deregistrazione solitamente si
+aspettano d'essere chiamante da un contesto utente e quindi che possono
+dormire.
+
+- Accessi allo spazio utente:
+
+ - copy_from_user()
+
+ - copy_to_user()
+
+ - get_user()
+
+ - put_user()
+
+- kmalloc(GFP_KERNEL) <kmalloc>`
+
+- mutex_lock_interruptible() and
+ mutex_lock()
+
+ C'è anche mutex_trylock() che però non dorme.
+ Comunque, non deve essere usata in un contesto d'interruzione dato
+ che la sua implementazione non è sicura in quel contesto.
+ Anche mutex_unlock() non dorme mai. Non può comunque essere
+ usata in un contesto d'interruzione perché un mutex deve essere rilasciato
+ dallo stesso processo che l'ha acquisito.
+
+Alcune funzioni che non dormono
+-------------------------------
+
+Alcune funzioni possono essere chiamate tranquillamente da qualsiasi
+contesto, o trattenendo un qualsiasi *lock*.
+
+- printk()
+
+- kfree()
+
+- add_timer() e del_timer()
+
+Riferimento per l'API dei Mutex
+===============================
+
+.. kernel-doc:: include/linux/mutex.h
+ :internal:
+
+.. kernel-doc:: kernel/locking/mutex.c
+ :export:
+
+Riferimento per l'API dei Futex
+===============================
+
+.. kernel-doc:: kernel/futex/core.c
+ :internal:
+
+.. kernel-doc:: kernel/futex/futex.h
+ :internal:
+
+.. kernel-doc:: kernel/futex/pi.c
+ :internal:
+
+.. kernel-doc:: kernel/futex/requeue.c
+ :internal:
+
+.. kernel-doc:: kernel/futex/waitwake.c
+ :internal:
+
+Approfondimenti
+===============
+
+- ``Documentation/locking/spinlocks.rst``: la guida di Linus Torvalds agli
+ spinlock del kernel.
+
+- Unix Systems for Modern Architectures: Symmetric Multiprocessing and
+ Caching for Kernel Programmers.
+
+ L'introduzione alla sincronizzazione a livello di kernel di Curt Schimmel
+ è davvero ottima (non è scritta per Linux, ma approssimativamente si adatta
+ a tutte le situazioni). Il libro è costoso, ma vale ogni singolo spicciolo
+ per capire la sincronizzazione nei sistemi multi-processore.
+ [ISBN: 0201633388]
+
+Ringraziamenti
+==============
+
+Grazie a Telsa Gwynne per aver formattato questa guida in DocBook, averla
+pulita e aggiunto un po' di stile.
+
+Grazie a Martin Pool, Philipp Rumpf, Stephen Rothwell, Paul Mackerras,
+Ruedi Aschwanden, Alan Cox, Manfred Spraul, Tim Waugh, Pete Zaitcev,
+James Morris, Robert Love, Paul McKenney, John Ashby per aver revisionato,
+corretto, maledetto e commentato.
+
+Grazie alla congrega per non aver avuto alcuna influenza su questo documento.
+
+Glossario
+=========
+
+prelazione
+ Prima del kernel 2.5, o quando ``CONFIG_PREEMPT`` non è impostato, i processi
+ in contesto utente non si avvicendano nell'esecuzione (in pratica, il
+ processo userà il processore fino al proprio termine, a meno che non ci siano
+ delle interruzioni). Con l'aggiunta di ``CONFIG_PREEMPT`` nella versione
+ 2.5.4 questo è cambiato: quando si è in contesto utente, processi con una
+ priorità maggiore possono subentrare nell'esecuzione: gli spinlock furono
+ cambiati per disabilitare la prelazioni, anche su sistemi monoprocessore.
+
+bh
+ Bottom Half: per ragioni storiche, le funzioni che contengono '_bh' nel
+ loro nome ora si riferiscono a qualsiasi interruzione software; per esempio,
+ spin_lock_bh() blocca qualsiasi interuzione software sul processore
+ corrente. I *Bottom Halves* sono deprecati, e probabilmente verranno
+ sostituiti dai tasklet. In un dato momento potrà esserci solo un
+ *bottom half* in esecuzione.
+
+contesto d'interruzione
+ Non è il contesto utente: qui si processano le interruzioni hardware e
+ software. La macro in_interrupt() ritorna vero.
+
+contesto utente
+ Il kernel che esegue qualcosa per conto di un particolare processo (per
+ esempio una chiamata di sistema) o di un thread del kernel. Potete
+ identificare il processo con la macro ``current``. Da non confondere
+ con lo spazio utente. Può essere interrotto sia da interruzioni software
+ che hardware.
+
+interruzione hardware
+ Richiesta di interruzione hardware. in_hardirq() ritorna vero in un
+ gestore d'interruzioni hardware.
+
+interruzione software / softirq
+ Gestore di interruzioni software: in_hardirq() ritorna falso;
+ in_softirq() ritorna vero. I tasklet e le softirq sono entrambi
+ considerati 'interruzioni software'.
+
+ In soldoni, un softirq è uno delle 32 interruzioni software che possono
+ essere eseguite su più processori in contemporanea. A volte si usa per
+ riferirsi anche ai tasklet (in pratica tutte le interruzioni software).
+
+monoprocessore / UP
+ (Uni-Processor) un solo processore, ovvero non è SMP. (``CONFIG_SMP=n``).
+
+multi-processore / SMP
+ (Symmetric Multi-Processor) kernel compilati per sistemi multi-processore
+ (``CONFIG_SMP=y``).
+
+spazio utente
+ Un processo che esegue il proprio codice fuori dal kernel.
+
+tasklet
+ Un'interruzione software registrabile dinamicamente che ha la garanzia
+ d'essere eseguita solo su un processore alla volta.
+
+timer
+ Un'interruzione software registrabile dinamicamente che viene eseguita
+ (circa) in un determinato momento. Quando è in esecuzione è come un tasklet
+ (infatti, sono chiamati da ``TIMER_SOFTIRQ``).