Вопрос или проблема
Когда процесс выполняет exec, глядя на код ядра для environ_read(), кажется, что если mm_struct еще не существует / является нулевым, или член env_end этого mm_struct является нулевым, environ_read() вернет 0 ~немедленно.
Мой вопрос: существуют ли защиты в отношении гонок fork/exec таким образом, что (псевдокод ниже)
if ((pid = fork) != 0)
execv*("/bin/exe", {"exe", "-l"}, &envp)
read("/proc/${pid}/environ")
Не может:
A: ошибочно прочитать среду нулевой длины из-за гонок с execve и последующим чтением (например: предполагая, что программа пользовательского пространства, которая выполняет чтение, является многопоточной или выполняет асинхронный ввод-вывод)
B: ошибочно прочитать частичную среду (предполагая, что код пользовательского пространства не вызывает короткое чтение из-за ошибки в коде пользовательского пространства)
C: ошибочно прочитать среду родителя
Являются ли чтения из /p/p/environ атомарными?
Ответ или решение
Вопрос о том, являются ли чтения из /proc/pid/environ атомарными в Linux версии 6.x (например, 6.1.99), включает в себя несколько важных аспектов, связанных с реализацией функций ядра и поведением при взаимодействии между процессами. Давайте подробно рассмотрим этот вопрос, включая такие моменты, как возможные состояния при операциях fork и exec, а также защиты от гонок.
Понимание функции environ_read()
Функция environ_read() в ядре Linux отвечает за получение переменных окружения для процесса. При её вызове происходит обращение к структуре mm_struct, которая хранит информацию о памяти процесса. Если структура mm_struct еще не инициализирована или её поле env_end равно NULL, функция возвращает 0 немедленно, что указывает на отсутствие информации о переменных окружения.
Ситуация с fork и exec
При выполнении операции fork создается новый процесс, который является копией родительского. Когда новый процесс вызывает exec, происходит полное замещение текущего контекста процесса, включая переменные окружения. В данном случае может возникнуть ситуация гонки, когда родительский процесс выполняет чтение из /proc/pid/environ одновременно с выполнением exec в дочернем процессе.
Ответы на поставленные вопросы
A: Чтение не должно возвращать нулевую длину из-за гонок
С точки зрения реализации, чтение из /proc/pid/environ защищено от возвращения нулевой длины, если только процесс не завершил выполнение до момента его чтения. Если дочерний процесс уже начал исполнение exec, то environ_read() векторизует внутренние блокировки, и родительский процесс получит либо актуальные данные переменных окружения, либо, в случае завершения исполнения, соответствующий статус.
B: Чтение не должно возвращать частичное окружение
В случае, когда родительский процесс читает данные из /proc/pid/environ, он не сможет получить частичные данные, поскольку в ядре реализованы механизмы синхронизации, исключающие ситуацию, при которой процесс получает неполные данные в момент выполнения exec. Данная атомарность обеспечивается за счет соответствующих блокировок и правильной обработкой состояния процесса в момент его смены.
C: Чтение не должно возвращать окружение родителя
Важно отметить, что чтение из /proc/pid/environ предназначено для получения переменных окружения конкретного процесса. Таким образом, даже если этот процесс выполняется в одной и той же области адреса, данные, которые можно получить из файла окружения, будут соответствовать именно дочернему процессу после вызова exec. По сути, механизм гарантирует, что родительский окружение не будет возвращено.
Заключение
Таким образом, учитывая вышеизложенное, можно с уверенностью сказать, что чтения из /proc/pid/environ в Linux версии 6.x являются атомарными. За счёт механизма защиты от гонок, правильного использования блокировок и синхронизации состояния процессов, обеспечивается корректное чтение данных переменных окружения без риска получения некорректной или неполной информации.
Работа с процессами в Linux требует внимательного подхода, но с правильными знаниями и пониманием ядра результаты взаимодействия с системой могут быть предсказуемыми и надежными.