process.tex

   1 \chapter{I processi}
   2 \label{cha:process}
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   4 Come accennato nell'introduzione in un sistema unix ogni attività del sistema
   5 viene svolta tramite i processi. Questo significa che quando un programma
   6 viene posto in esecuzione, viene fatto partire un processo che si incarica di
   7 eseguirne il codice. In sostanza i processi costituiscono l'unità base per
   8 l'allocazione e l'uso delle risorse del sistema.
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  10 Una delle caratteristiche essenziali di unix (che esamineremo in dettaglio più
  11 avanti) è che ogni processo può a sua volta generare altri processi figli
  12 (\textit{child}): questo è ad esempio quello che fa la shell quando mette in
  13 esecuzione il programma che gli indichiamo nella linea di comando.
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  15 Una seconda caratteristica è che ogni processo viene sempre generato in tale
  16 modo da un processo genitore (\textit{parent}) attraverso una apposita system
  17 call. Questo vale per tutti i processi, tranne per un processo speciale, che
  18 normalmente è \texttt{/sbin/init}, che invece viene lanciato dal kernel finita
  19 la fase di avvio e che quindi non è figlio di nessuno.
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  21 Tutto ciò significa che, come per i file su disco, i processi sono organizzati
  22 gerarchicamente dalla relazione fra genitori e figli; alla base dell'albero in
  23 questo caso c'è init che è progenitore di ogni altro processo.
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  26 \section{Una panoramica sui concetti base}
  27 \label{sec:proc_gen}
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  29 Ogni processo viene identificato dal sistema da un numero identificativo
  30 unico, il \textit{process id} o \textit{pid}. Questo viene assegnato in forma
  31 progressiva ogni volta che un nuovo processo viene creato, fino ad un limite
  32 massimo (in genere essendo detto numero memorizzato in un intero a 16 bit si
  33 arriva a 32767) oltre il quale si riparte dal numero più basso disponibile
  34 (FIXME: verificare, non sono sicuro).  Per questo motivo processo il processo
  35 di avvio (init) ha sempre il pid uguale a uno.
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  37 Quando un processo ha concluso il suo compito o ha incontrato un errore non
  38 risolvibile esso può essere terminato con la funzione \texttt{exit} (la
  39 questione è più complessa ma ci torneremo più avanti). La vita del processo
  40 però termina solo quando viene chiamata la quando la sua conclusione viene
  41 ricevuta dal processo padre, a quel punto tutte le risorse allocate nel
  42 sistema ad esso associate vengono rilasciate.
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  44 I processi vengono creati dalla funzione \texttt{fork}; in genere questa è una
  45 system call, Linux però usa un'altra nomenclatura, e la funzione fork è basata
  46 a sua volta sulla system call \texttt{clone}, che viene usata anche per
  47 generare i \textit{thread}.  Il processo figlio creato dalla \textit{fork} è
  48 una copia identica del processo processo padre, solo che ha un suo pid proprio.
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  50 Dopo l'esecuzione di una fork sia il processo padre che il processo figlio
  51 continuano ad essere eseguiti normalmente, ed il processo figlio esegue
  52 esattamente lo stesso codice del padre. La sola differenza è che nel processo
  53 padre il valore di ritorno della funzione fork è il pid del processo figlio,
  54 mentre nel figlio è zero; in questo modo il programma può identificare se
  55 viene eseguito dal padre o dal figlio.
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  57 Se si vuole che il processo padre si fermi fino alla conclusione del processo
  58 figlio questo deve essere specificato subito dopo la fork chiamando la
  59 funzione \texttt{wait} o la funzione \texttt{waitpid}, che restituiscono anche
  60 una informazione abbastanza limitata (il codice di uscita) sulle cause della
  61 terminazione del processo.
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  63 Avere due processi che eseguono esattamente lo stesso codice non è molto
  64 utile, mormalmente si genera un secondo processo per affidagli l'esecuzione di
  65 un compito specifico (ad esempio gestire una connessione dopo che questa è
  66 stata stabilita), o fargli eseguire (come fa la shell) un altro programma. Per
  67 questo si usa la seconda funzione fondamentale per programmazione coi processi
  68 che è la \texttt{exec}.
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  70 Il programma che un processo sta eseguendo si chiama immagine del processo
  71 (\textit{process image}), le funzioni della famiglia \textit{exec} permette di
  72 caricare un'altro programma da disco sostituendo quest'ultimo alla process
  73 image corrente, questo fa si che la precedente immagine venga completamente
  74 cancellata e quando il nuovo programma esce anche il processo termina, senza
  75 ritornare alla precedente immagine.
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  77 Per questo motivo la \texttt{fork} e la \texttt{exec} sono funzioni molto
  78 particolari con caratteristiche uniche rispetto a tutte le altre, infatti la
  79 prima ritorna due volte (nel processo padre e nel figlio) mentre la seconda
  80 non ritorna mai (in quanto viene eseguito un altro programma).
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  83 \section{Identificazione}
  84 \label{sec:proc_id}
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  86 Come detto ogni processo è identificato univocamente dal sistema per il suo
  87 pid; quest'ultimo è un apposito tipo di dato, il \texttt{pid\_t} che in
  88 genere è un intero con segno (nel caso di Linux e delle glibc il tipo usato è
  89 \texttt{int}.
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  91 Tutti i processi inoltre portano traccia del pid del genitore, chiamato in
  92 genere \textit{ppid} (da \textit{Parente Process Id}). Questi identificativi
  93 possono essere ottenuti da un programma usando le funzioni:
  94 \begin{itemize}
  95   \item \texttt{pid\_t getpid(void)} restituisce il pid del processo corrente.
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  97   \item \texttt{pid\_t getppid(void)} restituisce il pid del padre del processo
  98     corrente.
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 100 \end{itemize}
 101 (per l'accesso a queste funzioni e ai relativi tipi di dati occorre includere
 102 gli header files \texttt{unistd.h} e \texttt{sys/types.h}.
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 104
 105 \section{Provilegi e permessi}
 106 \label{sec:process_perms}
 107
 108 Va messo qui tutta la storia su effective, real, saved uid, e pure le cose di
 109 linux come il filesystem uid.
 110
 111
 112
 113 \section{Creazione dei processi}
 114 \label{sec:proc_fork}