vfork(2)

NOME
vfork - crea un processo figlio e blocca il processo genitore

LIBRERIA
Libreria C standard (libc, -lc)

SINTASSI
#include <unistd.h>

pid_t vfork(void);

    Macro per test di funzionalità per glibc (vedere feature_test_macros(7)):

vfork():
    A partire da glibc 2.12:
        (_XOPEN_SOURCE >= 500) && ! (_POSIX_C_SOURCE >= 200809L)
            || /* A partire da glibc 2.19: */ _DEFAULT_SOURCE
            || /* glibc <= 2.19: */ _BSD_SOURCE
    Prima di glibc 2.12:
        _BSD_SOURCE || _XOPEN_SOURCE >= 500

DESCRIZIONE

  Descrizione standard
(Da POSIX.1) La funzione vfork() ha lo stesso effetto di fork(2), con l'eccezione che il comportamento è indefinito se il processo creato da vfork() modifica un dato qualsiasi che non sia una variabile di tipo pid_t usata per archiviare il valore restituito da vfork(), o torna dalla funzione nella quale vfork() è stato chiamato, o chiama qualunque altra funzione prima di chiamare con successo _exit(2) o una delle funzioni della famiglia di exec(3).

  Descrizione Linux
vfork(), proprio come fork(2), crea un processo figlio del processo chiamante. Per dettagli sui valori restituiti e sugli errori, vedere fork(2).

vfork() è un caso speciale di clone(2). Si usa per creare nuovi processi senza copiare le tabelle di paginazione del processo genitore. Può essere utile in applicazioni con necessità di prestazioni elevate nelle quali verrà creato un figlio che emette immediatamente un execve(2).

vfork() è diverso da fork(2) nel senso che il processo chiamante rimane sospeso finché il figlio non termina (sia normalmente, chiamando _exit(2), che in modo anormale, dopo aver inviato un segnale fatal), o finchè non esegue una chiamata a execve(2). Fino a quel momento, il figlio condivide la memoria con il genitore, incluso lo stack. Il figlio non deve tornare dalla funzione in esecuzione o chiamare exit(3) (che avrebbe l'effetto di attivare i gestori di exit stabiliti dal processo genitore e di svuotare i buffer stdio(3) del genitore), ma può chiamare _exit(2).

Come in fork(2), il processo figlio creato da vfork() eredita copie di vari attributi del processo chiamante (p.es., descrittori di file, predisposizioni di segnale e la directory di lavoro corrente); la chiamata vfork() differisce solo per la gestione dello spazio di indirizzi virtuale, come sopra descritto.

I segnali inviati al genitore gli arrivano dopo che il figlio ha liberato la memoria del genitore (cioè dopo che il figlio termina o chiama execve(2)).

  Descrizione storica
Sotto Linux, fork(2) è implementato usando pagine copy-on-write, così che la sola penalizzazione in cui incorre fork(2) è il tempo e la memoria richiesti per duplicare le tabelle di paginazione del genitore, e per creare un'unica struttura di task per il figlio. Tuttavia, anticamente fork(2) richiedeva l'effettuazione di una copia completa dello spazio dati del chiamante, spesso senza reale necessità, di solito immediatamente dopo l'esecuzione di exec(3). Quindi, per una maggiore efficienza, BSD ha introdotto la chiamata di sistema vfork(), che non copiava completamente lo spazio di indirizzamento del processo genitore, ma utilizzava la memoria del genitore e le sue strutture di controllo fino a una chiamata a execve(2) o un exit. Il processo genitore era sospeso mentre il figlio utilizzava le sue risorse. L'uso di vfork() non era semplice: per esempio, per non modificare i dati nel processo genitore occorreva sapere quali variabili erano conservate in un registro.

VERSIONI
I requisiti indicati per vfork() dagli standard sono più deboli di quelli indicati per fork(2), così un'implementazione dove i due sono sinonimi è conforme. In particolare, il programmatore non può contare sul fatto che il genitore rimanga bloccato fino a che il figlio termini o chiami execve(2), e non può contare su alcuno specifico comportamento relativo alla memoria condivisa.

Alcuni considerano la semantica di vfork() come un difetto dell'architettura, e la pagina di manuale di 4.2BSD dichiarava: “Questa chiamata di sistema verrà eliminata quando saranno implementati opportuni meccanismi di condivisione. Gli utenti non dovrebbero dipendere dal metodo di condivisione della memoria di vfork() poiché, a quel punto, esso diventerebbe sinonimo di fork(2).” Comunque, anche se l'hardware moderno per la gestione della memoria ha ridotto la differenza fra fork(2) e vfork(), ci sono varie ragioni per le quali Linux e altri sistemi hanno mantenuto vfork():

•   Alcune applicazioni in cui le prestazioni sono essenziali richiedono il piccolo vantaggio in termini di prestazioni garantito da vfork().

•   BR vfork() può essere implementato su sistemi in cui manca un'unità di gestione della memoria (MMU), ma fork(2) non può essere implementato su tali sistemi. (POSIX.1-2008 ha rimosso vfork() dallo standard; nelle motivazioni di POSIX per la funzione posix_spawn(3) si nota che quella funzione, che fornisce una funzionalità equivalente a fork(2)+ exec(3),è progettata per poter essere resa disponibile su sistemi in cui manca una MMU).

•   Su sistemi con memoria limitata, vfork() evita la necessità di impegnare memoria temporaneamente (si veda la descrizione di /proc/sys/vm/overcommit_memory in proc(5)) per l'esecuzione di un nuovo progamma. (Questo può essere particolarmente vantaggioso nel caso di un grosso processo genitore che voglia eseguire un piccolo programma di supporto in un processo figlio.) Per contrasto, usare fork(2) in questo scenario richiede l'impegno di una quantità di memoria pari alla dimensione del processo genitore (se è attivo lo strict overcommitting) oppure una sovrallocazione di memoria col rischio che un processo venga terminato dal processo killer out-of-memory (OOM).

  Note Linux
I gestori di fork definiti usando pthread_atfork(3) non sono chiamati quando un programma multithread che impiega le chiamate alla libreria di threading NPTL chiama vfork(). I gestori di fork sono invece chiamati da un programma che usi la libreria di threading LinuxThreads. (Vedere pthreads(7) per una descrizione delle librerie di threading di Linux).

Una chiamata a vfork() è equivalente a una chiamata a clone(2) con flag definite come:

     CLONE_VM | CLONE_VFORK | SIGCHLD

CONFORME A
Nulla.

STORIA
4.3BSD; POSIX.1-2001 (ma segnato come OBSOLETO). POSIX.1-2008 rimuove le specifiche per vfork().

The vfork() system call appeared in 3.0BSD. In 4.4BSD it was made synonymous to fork(2) but NetBSD introduced it again; see http://www.netbsd.org/Documentation/kernel/vfork.html. In Linux, it has been equivalent to fork(2) until Linux 2.2.0-pre6 or so. Since Linux 2.2.0-pre9 (on i386, somewhat later on other architectures) it is an independent system call. Support was added in glibc 2.0.112.

AVVERTIMENTI
Il processo figlio dovrebbe far attenzione di non modificare la memoria in maniera non permessa, poiché tali modifiche saranno utilizzabili dal processo genitore una volta che il processo figlio termina o esegue un altro programma. A tal riguardo, i gestori di segnale possono essere particolarmente problematici: se un gestore di segnale che è invocato nel processo figlio di vfork() modifica la memoria, questi cambiamenti possono determinare uno stato del processo contradditorio, visto dalla prospettiva del processo genitore (p.es., le modifiche di memoria sarebbero visibili nel processo genitore, ma i cambiamenti allo stato dei descrittori di file aperti non sarebbero visibili).

Quando vfork() viene chiamato in un processo multithread, viene sospeso solo il thread (processo) chiamante fino a quando il processo figlio non termina o esegue un nuovo programma. Questo significa che il processo figlio sta condividendo uno spazio di indirizzamento con altro codice in esecuzione. Questo può essere pericoloso se un altro thread nel processo genitore cambia le credenziali di accesso alle risorse (usando setuid(2) o simili), poiché a quel punto ci sono due processi con differenti livelli di privilegio in esecuzione in un unico spazio di indirizzamento. Come esempio dei rischi, si supponga che un programma multithread in esecuzione come root crei un processo figlio usando vfork(). Dopo il vfork(), un thread nel processo genitore cambia l'autorizzazione del processo a quella di un utente senza privilegi per eseguire del codice non sicuro (p.es., eseguendo un plug-in aperto con dlopen(3)). In questo caso, sono possibili attacchi in cui il processo genitore usa mmap(2) per mappare del codice che sarà quindi eseguito dal processo figlio in modalità privilegiata.

BUG
I dettagli sulla gestione del segnale sono oscuri e diversi da sistema a sistema. La pagina di manuale di BSD afferma: "Per evitare una possibile situazione di stallo, ai processi che sono figli non vengono mai inviati, nel mezzo di un vfork(), segnali SIGTTOU o SIGTTIN; invece, output o ioctls sono permessi e i tentativi di input restituiscono come risultato un'indicazione di fine file."

VEDERE ANCHE
clone(2), execve(2), _exit(2), fork(2), _Fork(3), unshare(2), wait(2)

TRADUZIONE
La traduzione italiana di questa pagina di manuale è stata creata da Giulio Daprelà <giulio@pluto.it>, Elisabetta Galli <lab@kkk.it>, Antonio Giovanni Colombo <azc100@gmail.com>, Marco Curreli <marcocurreli@tiscali.it> e Giuseppe Sacco <eppesuig@debian.org>

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