X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?a=blobdiff_plain;ds=sidebyside;f=system.tex;h=8ec0f3be166a68c7eb97d757d3654dda41d430d1;hb=4ecf0d287a6ab76714a95dcc7f7aa5b162cad000;hp=6410f1a2dd1241f976c6b456e5480fc983590e04;hpb=0c7fb286c2c1b480ed81f7ce8d506b179e5d291e;p=gapil.git diff --git a/system.tex b/system.tex index 6410f1a..8ec0f3b 100644 --- a/system.tex +++ b/system.tex @@ -1,25 +1,390 @@ -\chapter{La gestione del sistema} +\chapter{La gestione del sistema, delle risorse, e degli errori} \label{cha:system} -In questo capitolo si è raccolta le trattazione delle varie funzioni -concernenti la gestione generale del sistema che permettono di trattare -le varie informazioni ad esso connesse, come i limiti sulle risorse, la -gestione dei tempi, degli errori, degli utenti ed in generale dei vari -parametri di configurazione del sistema. +In questo capitolo tratteremo varie interfacce che attengono agli aspetti più +generali del sistema, come quelle per la gestione di parametri e +configurazione, quelle per la lettura dei limiti e delle carattistiche dello +stesso, quelle per il controllo dell'uso delle risorse da parte dei processi, +quelle per la gestione dei tempi e degli errori. +\section{La lettura delle caratteristiche del sistema} +\label{sec:sys_characteristics} +In questa sezione tratteremo le varie modalità con cui un programma può +ottenere informazioni riguardo alle capacità del sistema. Ogni sistema infatti +è contraddistinto da un gran numero di limiti e costanti che lo caratterizzano +(i valori massimi e minimi delle variabili, o la lunghezza dei nomi dei file, +per esempio), e che possono dipendere da fattori molteplici, come +l'architettura hardware, l'implementazione del kernel e delle librerie, le +opzioni di configurazione. -\section{La gestione delle risorse e dei limiti di sistema} +La definizione di queste caratteristiche ed il tentativo di provvedere dei +meccanismi generali che i programmi potessero usare per ricavarle è uno degli +aspetti più complessi e controversi coi cui i vari standard si sono dovuti +confrontare, spesso con risultati spesso tutt'altro che chiari. Proveremo +comunque a dare una descrizione dei principali metodi previsti dai vari +standard per ricavare sia le caratteristiche specifiche del sistema, che +quelle dei file. + + +\subsection{Limiti e parametri di sistema} \label{sec:sys_limits} -In questa sezione esamimeremo le funzioni che permettono di gestire le -varie risorse associate ad un processo ed i relativi limiti, e quelle -relatica al sistema in quanto tale. +Quando si devono determinare le le caratteristiche generali del sistema ci si +trova di fronte a diverse possibilità; alcune di queste infatti possono +dipendere dall'architettura dell'hardware, o dal sistema operativo, altre +invece possono dipendere dalle opzioni con cui si è costruito il sistema (ad +esempio da come si è compilato il kernel), o dalla configurazione del +medesimo; per questo motivo in generale sono necessari due tipi diversi di +funzionalità: +\begin{itemize*} +\item la possibilità di determinare limiti ed opzioni al momento della + compilazione. +\item la possibilità di determinare limiti ed opzioni durante l'esecuzione. +\end{itemize*} + +La prima funzionalità si può ottenere includendo gli opportuni header file, +mentre per la seconda sono ovviamante necessarie delle funzioni; la situazione +è complicata dal fatto che ci sono molti casi in cui alcuni di questi limiti +sono fissi in una implementazione mentre possono variare in un altra. Tutto +questo crea una ambiguità che non è sempre possibile risolvere in maniera +chiara; in generale quello che succede è che quando i limiti del sistema sono +fissi essi vengono definiti come macro nel file \file{limits.h}, se invece +possono variare, il loro valore sarà ottenibile tramite la funzione +\func{sysconf}. + +Lo standard ANSI C definisce dei limiti che sono tutti fissi, pertanto questo +saranno sempre disponibili al momento della compilazione; un elenco, ripreso +da \file{limits.h}, è riportato in \tabref{tab:sys_ansic_macro}; come si vede +per la maggior parte di questi limiti attengono alle dimensioni dei dati +interi che sono in genere fissati dall'architettura hardware (le analoghe +informazioni per i dati in virgola mobile sono definite a parte, ed +accessibili includendo \file{float.h}). Lo standard prevede anche un'altra +costante, \macro{FOPEN\_MAX}, che può non essere fissa e che pertanto non è +definita in \file{limits.h}, essa deve essere definita in \file{stdio.h} ed +avere un valore minimo di 8. + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|r|l|} + \hline + \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\ + \hline + \hline + \macro{MB\_LEN\_MAX}& 16 & massima dimensione di un + carattere multibyte\\ + \macro{CHAR\_BIT} & 8 & bit di \type{char}\\ + \macro{UCHAR\_MAX}& 255 & massimo di \type{unsigned char}\\ + \macro{SCHAR\_MIN}& -128 & minimo di \type{signed char}\\ + \macro{SCHAR\_MAX}& 127 & massimo di \type{signed char}\\ + \macro{CHAR\_MIN} &\footnotemark& minimo di \type{char}\\ + \macro{CHAR\_MAX} &\footnotemark& massimo di \type{char}\\ + \macro{SHRT\_MIN} & -32768 & minimo di \type{short}\\ + \macro{SHRT\_MAX} & 32767 & massimo di \type{short}\\ + \macro{USHRT\_MAX}& 65535 & massimo di \type{unsigned short}\\ + \macro{INT\_MAX} & 2147483647 & minimo di \type{int}\\ + \macro{INT\_MIN} &-2147483648 & minimo di \type{int}\\ + \macro{UINT\_MAX} & 4294967295 & massimo di \type{unsigned int}\\ + \macro{LONG\_MAX} & 2147483647 & massimo di \type{long}\\ + \macro{LONG\_MIN} &-2147483648 & minimo di \type{long}\\ + \macro{ULONG\_MAX}& 4294967295 & massimo di \type{unsigned long}\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard + ANSI C.} + \label{tab:sys_ansic_macro} +\end{table} + +\footnotetext[1]{il valore può essere 0 o \macro{SCHAR\_MIN} a seconda che il + sistema usi caratteri con segno o meno.} + +\footnotetext[2]{il valore può essere \macro{UCHAR\_MAX} o \macro{SCHAR\_MAX} + a seconda che il sistema usi caratteri con segno o meno.} + +A questi valori lo standard ISO C90 ne aggiunge altri tre, relativi al tipo +\type{long long} introdotto con il nuovo standard, i relativi valori sono in +\tabref{tab:sys_isoc90_macro}. + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|r|l|} + \hline + \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\ + \hline + \hline + \macro{LLONG\_MAX}& 9223372036854775807&massimo di \type{long long}\\ + \macro{LLONG\_MIN}&-9223372036854775808&minimo di \type{long long}\\ + \macro{ULLONG\_MAX}&18446744073709551615& + massimo di \type{unsigned long long}\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard + ISO C90.} + \label{tab:sys_isoc90_macro} +\end{table} + +Ovviamente le dimensioni dei dati sono solo una piccola parte delle +caratteristiche del sistema; mancano completamente tutte quelle che dipendono +dalla implementazione dello stesso; questo per i sistemi unix-like è stato +definito in gran parte dallo standard POSIX.1 (che tratta anche i limiti delle +caratteristiche dei file che vedremo in \secref{sec:sys_file_limits}). + + + + +Lo standard POSIX.1 definisce 33 diversi limiti o costanti, 13 delle quali +devono essere sempre dichiarate, in quanto definiscono dei valori minimi che +qualunque implementazione che sia conforme allo standard deve avere. I loro +valori sono stati riportati in \secref{tab:sys_posix1_base}. + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|} + \hline + \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\ + \hline + \hline + \macro{\_POSIX\_ARG\_MAX} &4096 & dimensione massima degli argomenti + passati ad una funzione della famiglia + \func{exec}.\\ + \macro{\_POSIX\_CHILD\_MAX} &6 & numero massimo di processi contemporanei + che un utente può eseguire.\\ + \macro{\_POSIX\_OPEN\_MAX} &16 & numero massimo di file che un processo + può mantenere aperti in contemporanea.\\ + \macro{\_POSIX\_STREAM\_MAX}&8 & massimo numero di stream aperti per + processo in contemporanea.\\ + \macro{\_POSIX\_TZNAME\_MAX}& & dimensione massima del nome di una + \texttt{timezone} (vedi ).\\ + \macro{\_POSIX\_NGROUPS\_MAX}&0 & numero di gruppi supplementari per + processo (vedi + \secref{sec:proc_access_id}).\\ + \macro{\_POSIX\_SSIZE\_MAX}&32767& valore massimo del tipo + \type{ssize\_t}.\\ + \macro{\_POSIX\_NAME\_MAX}& 14 & lunghezza in byte di un nome di file. \\ + \macro{\_POSIX\_PATH\_MAX}& 256 & lunghezza in byte di pathname.\\ + \macro{\_POSIX\_PIPE\_BUF}& 512 & byte scrivibili atomicamente in una + pipe\\ + \macro{\_POSIX\_LINK\_MAX} &8 & numero massimo di link a un file\\ + \macro{\_POSIX\_MAX\_CANON}&255 & spazio disponibile nella coda di input + canonica del terminale\\ + \macro{\_POSIX\_MAX\_INPUT}&255 & spazio disponibile nella coda di input + del terminale\\ + \hline + \hline + \end{tabular} + \caption{Costanti fisse, definite in \file{limits.h}, richieste + obbligatoriamente allo standard POSIX.1.} + \label{tab:sys_posix1_base} +\end{table} + +In genere questi valori sono di scarsa utilità, la loro unica utilità è quella +di indicare un limite superiore che assicura la portabilità senza necessità di +ulteriori controlli. Tuttavia molti di essi sono troppo ristretti, ed +ampiamente superati in tutti i sistemi POSIX in uso oggigiorno. + + +Per questo lo standard prevede anche che ogni implementazione definisca delle +macro coi valori effettivi dei limiti generali del sistema, riportate in +\ntab. + + + + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|} + \hline + \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\ + \macro{\_POSIX\_AIO\_LISTIO\_MAX}& 2& \\ + \macro{\_POSIX\_AIO\_MAX}& 1& \\ + \macro{\_POSIX\_DELAYTIMER\_MAX}& 32 & \\ + \macro{\_POSIX\_MQ\_OPEN\_MAX}& 8& \\ + \macro{\_POSIX\_MQ\_PRIO\_MAX}& 32& \\ + \macro{\_POSIX\_FD\_SETSIZE}& 16 & \\ + \hline + \hline + \end{tabular} + \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard + POSIX.1.} + \label{tab:sys_posix1_macro} +\end{table} + +Lo standard ANSI C definisce dei limiti solo sulle dimensioni dei tipi dei +dati, che sono ovviamente fissi, gli standard POSIX.1 e POSIX.2 definiscono +molti altri limiti attinenti a varie caratteristiche del sistema (come il +numero massimo di figli, la lunghezza di un pathname, ecc.) che possono essere +fissi o meno: quando sono fissi vengono definiti come macro nel file +\file{limits.h}, se invece possono variare, il loro valore sarà ottenibile +tramite la funzione \func{sysconf}. + + +\subsection{La funzione \func{sysconf}} +\label{sec:sys_sysconf} + +Come accennato in \secref{sec:sys_limits} quando uno dei limiti o delle +carateristiche del sistema può variare, per evitare di dover ricompilare un +programma tutte le volte che si cambiano le opzioni con cui è compilato il +kernel, o alcuni dei parametri modificabili a run time, è necessario ottenerne +il valore attraverso la funzione \func{sysconf}, il cui prototipo è: +\begin{prototype}{unistd.h}{long sysconf(int name)} + Restituisce il valore del parametro di sistema \param{name}. + + \bodydesc{La funzione restituisce indietro il valore del parametro + richiesto, o 1 se si tratta di un'opzione disponibile, 0 se l'opzione non + è disponibile e -1 in caso di errore (ma \var{errno} non viene settata).} +\end{prototype} + +La funzione prende come argomento un intero che specifica quale dei limiti si +vuole conoscere; uno specchietto contentente i principali valori disponibili +in Linux (l'elenco completo è contenuto in \file{bits/confname}, una lista più +esaustiva si può trovare nel manuale delle \acr{glibc}), e la corrispondente +macro di sistema, è riportato in \ntab. + +\begin{table}[htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}[c]{|l|l|p{9cm}|} + \hline + \textbf{Parametro}&\textbf{Macro sostituita} &\textbf{Significato}\\ + \hline + \hline + \texttt{\_SC\_ARG\_MAX} &\macro{ARG\_MAX}& + La dimensione massima degli argomenti passati ad una funzione + della famiglia \func{exec}.\\ + \texttt{\_SC\_CHILD\_MAX}&\macro{\_CHILD\_MAX}& + Il numero massimo di processi contemporanei che un utente può + eseguire.\\ + \texttt{\_SC\_OPEN\_MAX}&\macro{\_OPEN\_MAX}& + Il numero massimo di file che un processo può mantenere aperti in + contemporanea.\\ + \texttt{\_SC\_STREAM\_MAX}& \macro{STREAM\_MAX}& + Il massimo numero di stream che un processo può mantenere aperti in + contemporanea. Questo liminte previsto anche dallo standard ANSI C, che + specifica la macro {FOPEN\_MAX}.\\ + \texttt{\_SC\_TZNAME\_MAX}&\macro{TZNAME\_MAX}& + La dimensione massima di un nome di una \texttt{timezone} (vedi ).\\ + \texttt{\_SC\_NGROUPS\_MAX}&\macro{NGROUP\_MAX}& + Massimo numero di gruppi supplementari che può avere un processo (vedi + \secref{sec:proc_access_id}).\\ + \texttt{\_SC\_SSIZE\_MAX}&\macro{SSIZE\_MAX}& + valore massimo del tipo di dato \type{ssize\_t}.\\ + \texttt{\_SC\_CLK\_TCK}& \macro{CLK\_TCK} & + Il numero di \textit{clock tick} al secondo, cioè la frequenza delle + interruzioni del timer di sistema (vedi \secref{sec:proc_priority}).\\ + \texttt{\_SC\_JOB\_CONTROL}&\macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}& + Indica se è supportato il \textit{job conotrol} (vedi + \secref{sec:sess_xxx}) in stile POSIX.\\ + \texttt{\_SC\_SAVED\_IDS}&\macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS}& + Indica se il sistema supporta i \textit{saved id} (vedi + \secref{sec:proc_access_id}).\\ + \texttt{\_SC\_VERSION}& \macro{\_POSIX\_VERSION} & + Indica il mese e l'anno di approvazione della revisione dello standard + POSIX.1 a cui il sistema fa riferimento, nel formato YYYYMML, la + revisione più recente è 199009L, che indica il Settembre 1990.\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Parametri del sistema leggibili dalla funzione \func{sysconf}.} + \label{tab:sys_sysconf_par} +\end{table} + + + +\subsection{I limiti dei file} +\label{sec:sys_file_limits} + +La funzione \func{statfs} ... +La funzione \func{pathconf} ... + + + + +\section{Opzioni e configurazione del sistema} +\label{sec:sys_config} + +\subsection{La funzione \func{sysctl}} +\label{sec:sys_sysctl} + + + + + +\subsection{La configurazione dei filesystem} +\label{sec:sys_file_config} + +La funzione \func{statfs} ... + + + +\section{Limitazione ed uso delle risorse} +\label{sec:sys_res_limits} + +In questa sezione esamimeremo le funzioni che permettono di esaminare e +controllare come le varie risorse del sistema (CPU, memoria, ecc.) vengono +utilizzate dai processi, e le modalità con cui è possibile imporre dei limiti +sul loro utilizzo. + + + +\subsection{L'uso delle risorse} +\label{sec:sys_resource_use} + + +\subsection{Limiti sulle risorse} +\label{sec:sys_resource_limit} + + +\subsection{Le risorse di memoria} +\label{sec:sys_memory_res} + + +\subsection{Le risorse di processore} +\label{sec:sys_cpu_load} + + + +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize + \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{} +struct rusage { + struct timeval ru_utime; /* user time used */ + struct timeval ru_stime; /* system time used */ + long ru_maxrss; /* maximum resident set size */ + long ru_ixrss; /* integral shared memory size */ + long ru_idrss; /* integral unshared data size */ + long ru_isrss; /* integral unshared stack size */ + long ru_minflt; /* page reclaims */ + long ru_majflt; /* page faults */ + long ru_nswap; /* swaps */ + long ru_inblock; /* block input operations */ + long ru_oublock; /* block output operations */ + long ru_msgsnd; /* messages sent */ + long ru_msgrcv; /* messages received */ + long ru_nsignals; ; /* signals received */ + long ru_nvcsw; /* voluntary context switches */ + long ru_nivcsw; /* involuntary context switches */ +}; + \end{lstlisting} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{La struttura \var{rusage} per la lettura delle informazioni dei + delle risorse usate da un processo.} + \label{fig:sys_rusage_struct} +\end{figure} + + \var{tms\_utime}, \var{tms\_stime}, \var{tms\_cutime}, \var{tms\_uetime} + + \section{La gestione dei tempi del sistema} \label{sec:sys_time} @@ -43,13 +408,13 @@ definizioni: dato che l'UTC corrisponde all'ora locale di Greenwich. È il tempo su cui viene mantenuto l'orologio del calcolatore, e viene usato ad esempio per indicare le date di modifica dei file o quelle di avvio dei processi. Per - memorizzare questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \func{time\_t}. + memorizzare questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \type{time\_t}. \item \textit{process time}: talvolta anche detto tempo di CPU. Viene misurato in \textit{clock tick}, corrispondenti al numero di interruzioni effettuate dal timer di sistema, e che per Linux avvengono ogni centesimo di secondo\footnote{eccetto per la piattaforma alpha dove avvengono ogni millesimo di secondo}. Il dato primitivo usato per questo tempo è - \func{clock\_t}, inoltre la costante \macro{HZ} restituisce la frequenza di + \type{clock\_t}, inoltre la costante \macro{HZ} restituisce la frequenza di operazione del timer, e corrisponde dunque al numero di tick al secondo. Lo standard POSIX definisce allo stesso modo la costante \macro{CLK\_TCK}); questo valore può comunque essere ottenuto con \func{sysconf} (vedi @@ -95,7 +460,7 @@ presenta una serie di problemi nel caso lo si debba usare con i thread. Esamineremo in questa sezione le sue caratteristiche principali. -\subsection{La variabile \func{errno}} +\subsection{La variabile \var{errno}} \label{sec:sys_errno} Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e @@ -112,7 +477,7 @@ Per riportare il tipo di errore il sistema usa la variabile globale problemi (ad esempio nel caso dei thread) ma lo standard ISO C consente anche di definire \var{errno} come un \textit{modifiable lvalue}, quindi si può anche usare una macro, e questo è infatti il modo usato da Linux per - renderla locale ai singoli thread }, definita nell'header \file{errno.h}, la + renderla locale ai singoli thread.}, definita nell'header \file{errno.h}; la variabile è in genere definita come \type{volatile} dato che può essere cambiata in modo asincrono da un segnale (per una descrizione dei segnali si veda \secref{cha:signals}), ma dato che un manipolatore di segnale scritto @@ -234,3 +599,13 @@ o la macro (\texttt{\small 15--17}) associate a quel codice. \caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.} \label{fig:sys_err_mess} \end{figure} + + +\section{La gestione di utenti e gruppi} +\label{sec:sys_user_group} + + +%%% Local Variables: +%%% mode: latex +%%% TeX-master: "gapil" +%%% End: