Caracteristici de siguranță condițională

Pentru unele caracteristici care fac ca apelarea funcțiilor să fie nesigură în anumite contexte, există modalități cunoscute de a evita problema securității, altele decât abținerea totală de la apelarea funcției. Cuvintele-cheie care urmează se referă la astfel de caracteristici, iar fiecare dintre definițiile lor indică modul în care întregul program trebuie să fie constrâns pentru a elimina problema de securitate indicată de cuvântul-cheie. Numai atunci când toate motivele care fac o funcție nesigură sunt observate și abordate, prin aplicarea constrângerilor documentate, funcția devine sigură pentru a fi apelată într-un context.

init

Funcțiile marcate cu init ca o caracteristică MT-Unsafe efectuează inițializarea MT-Unsafe atunci când sunt apelate pentru prima dată.

Apelarea unei astfel de funcții cel puțin o dată în modul single-threaded (un singur fir de execuție) elimină această cauză specifică pentru care funcția este considerată MT-Unsafe. Dacă nu rămâne nicio altă cauză, funcția poate fi apelată în siguranță după pornirea altor fire de execuție.

race

Funcțiile adnotate cu race ca o problemă de siguranță MT operează asupra obiectelor în moduri care pot cauza curse de date sau forme similare de interferență distructivă în afara execuției simultane. În unele cazuri, obiectele sunt transmise funcțiilor de către utilizatori; în altele, acestea sunt utilizate de către funcții pentru a returna valori utilizatorilor; în altele, acestea nici măcar nu sunt expuse utilizatorilor.

const

Funcțiile marcate cu const ca o problemă de MT-Safety modifică non-atomic obiecte interne care sunt mai bine considerate constante, deoarece o parte substanțială a bibliotecii GNU C le accesează fără sincronizare. Spre deosebire de race, care face ca atât cititorii, cât și scriitorii de obiecte interne să fie considerați MT-Unsafe, acest marcaj este aplicat doar scriitorilor. Scriitorii rămân MT-Unsafe la apelare, dar constanța obligatorie a obiectelor pe care le modifică permite cititorilor să fie considerați MT-Safe (atât timp cât nu există alte motive pentru care să fie nesiguri), deoarece lipsa sincronizării nu este o problemă atunci când obiectele sunt efectiv constante.

Identificatorul care urmează marcajul const va apărea de la sine ca o notă de siguranță în cititoare. Programele care doresc să ocolească această problemă de siguranță, astfel încât să apeleze scriitorii, pot utiliza un blocaj de citire-scriere non-recursiv asociat identificatorului și să protejeze apelurile all către funcțiile marcate cu const urmate de identificator cu un blocaj de scriere și apelurile all către funcțiile marcate cu identificatorul de la sine cu un blocaj de citire.

sig

Funcțiile marcate cu sig ca o problemă de siguranță MT pot instala temporar un gestionar de semnal în scopuri interne, care poate interfera cu alte utilizări ale semnalului, identificat după două puncte (:).

Această problemă de siguranță poate fi rezolvată prin asigurarea faptului că nu vor avea loc alte utilizări ale semnalului pe durata apelului. Se recomandă menținerea unui mutex non-recursiv în timpul apelării tuturor funcțiilor care utilizează același semnal temporar; blocarea semnalului respectiv înainte de apel și reinițializarea gestionarului acestuia după apel.

term

Funcțiile marcate cu term ca fiind o problemă de MT-Safety pot modifica parametrii terminalului în modul recomandat, și anume: apelează tcgetattr(3), modifică unele opțiuni și apoi apelează tcsetattr(3), ceea ce creează o fereastră în care modificările efectuate de alte fire se pierd. Astfel, funcțiile marcate cu term sunt MT-Unsafe.

Prin urmare, este recomandabil ca aplicațiile care utilizează terminalul să evite interacțiunile concurente și reentrante cu acesta, neutilizându-l în gestionarii de semnale sau blocând semnalele care l-ar putea utiliza și deținând un blocaj în timp ce apelează aceste funcții și interacționează cu terminalul. Această blocare ar trebui, de asemenea, utilizată pentru excluderea reciprocă cu funcții marcate cu race:tcattr(fd), unde fd este un descriptor de fișier pentru terminalul de control. Apelantul poate utiliza un singur mutex pentru simplificare sau poate utiliza un mutex pentru fiecare terminal, chiar dacă se face referire la acesta prin descriptori de fișier diferiți.

Alte observații privind siguranța

Funcțiilor li se pot atașa cuvinte-cheie suplimentare, indicând caracteristici care nu fac ca apelarea unei funcții să fie nesigură, dar care ar putea fi luate în considerare în anumite clase de programe:

locale

Funcțiile notate cu locale ca o problemă de siguranță MT citesc din obiectul de configurare regională fără nicio formă de sincronizare. Funcțiile adnotate cu locale apelate concomitent cu modificările configurării regionale se pot comporta în moduri care nu corespund niciuneia dintre configurațiile regionale active în timpul execuției lor, ci unui amestec imprevizibil al acestora.

Cu toate acestea, nu marcăm aceste funcții ca MT-Unsafe, deoarece funcțiile care modifică obiectul de configurare regională sunt marcate cu const:locale și considerate nesigure. Fiind nesigure, acestea din urmă nu trebuie să fie apelate atunci când rulează mai multe fire de execuție sau când sunt activate semnale asincrone și, astfel, configurările regionale pot fi considerate efectiv constante în aceste contexte, ceea ce le face sigure.

env

Funcțiile marcate cu env ca o problemă de siguranță MT accesează mediul cu getenv(3) sau similar, fără nicio protecție pentru a asigura siguranța în prezența modificărilor simultane.

Cu toate acestea, nu marcăm aceste funcții ca MT-Unsafe, deoarece funcțiile care modifică mediul sunt toate marcate cu const:env și considerate nesigure. Fiind nesigure, acestea din urmă nu trebuie să fie apelate atunci când rulează mai multe fire de execuție sau când sunt activate semnale asincrone, astfel încât mediul poate fi considerat efectiv constant în aceste contexte, ceea ce le face sigure.

hostid

Funcția marcată cu hostid ca o problemă de siguranță MT citește din structurile de date la nivel de sistem care conțin „ID-ul de gazdă” al mașinii. În general, aceste structuri de date nu pot fi modificate atomic. Deoarece se preconizează că „ID-ul gazdei” nu se va modifica în mod normal, funcția care citește din acesta (gethostid(3)) este considerată sigură, în timp ce funcția care îl modifică (sethostid(3)) este marcată cu const:hostid, indicând faptul că ar putea necesita o atenție specială dacă va fi apelată. În acest caz specific, grija specială înseamnă coordonare la nivelul întregului sistem (nu doar în interiorul procesului).

sigintr

Funcțiile marcate cu sigintr ca o problemă de siguranță MT accesează structura internă de date _sigintr a Bibliotecii GNU C fără nicio protecție pentru a asigura siguranța în prezența modificărilor simultane.

Cu toate acestea, nu marcăm aceste funcții ca MT-Unsafe, deoarece funcțiile care modifică această structură de date sunt toate marcate cu const:sigintr și considerate nesigure. Fiind nesigure, acestea din urmă nu trebuie să fie apelate atunci când rulează mai multe fire de execuție sau când sunt activate semnale asincrone, astfel încât structura de date poate fi considerată efectiv constantă în aceste contexte, ceea ce le face pe primele sigure.

cwd

Funcțiile marcate cu cwd ca o problemă de siguranță MT pot modifica temporar directorul curent de lucru în timpul execuției lor, ceea ce poate determina rezolvarea în moduri neașteptate a numelor de rute relative în alte fire de execuție sau în cadrul gestionarilor asincroni de semnal sau de anulare.

Acesta nu este un motiv suficient pentru a marca funcțiile astfel marcate ca MT-Unsafe, dar atunci când acest comportament este opțional (de exemplu, nftw(3) cu FTW_CHDIR), evitarea opțiunii poate fi o alternativă bună la utilizarea numelor de rută complete sau a apelurilor de sistem relative la descriptorul de fișier (de exemplu, openat(2)).

:identifier

Adnotările pot fi uneori urmate de identificatori, destinați să grupeze mai multe funcții care, de exemplu, accesează structurile de date într-un mod nesigur, ca în race și const, sau să furnizeze informații mai specifice, cum ar fi numirea unui semnal într-o funcție marcată cu sig. Se preconizează că, în viitor, aceasta poate fi aplicată și la lock și corrupt.

În majoritatea cazurilor, identificatorul va numi un set de funcții, dar poate numi obiecte globale sau argumente de funcții, sau proprietăți identificabile sau componente logice asociate cu acestea, cu o notație precum, de exemplu, :buf(arg) pentru a desemna un tampon asociat cu argumentul arg, sau :tcattr(fd) pentru a desemna atributele terminale ale unui descriptor de fișier fd.

Cea mai frecventă utilizare a identificatorilor este de a furniza grupuri logice de funcții și argumente care trebuie să fie protejate de aceeași primitivă de sincronizare pentru a asigura funcționarea sigură într-un anumit context.

/condition

Unele adnotări de siguranță pot fi condiționate, în sensul că se aplică numai dacă o expresie booleană care implică argumente, variabile globale sau chiar nucleul subiacent este evaluată la adevărat (true). De exemplu, /!ps și /one_per_line indică faptul că marcajul precedent se aplică numai atunci când argumentul ps este NULL sau variabila globală one_per_line este diferită de zero.

Atunci când toate marcajele care fac o funcție nesigură sunt „împodobite” cu astfel de condiții și niciuna dintre condițiile menționate nu se aplică, atunci funcția poate fi considerată sigură.