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   1 \chapter{La gestione dei processi}
   2 \label{cha:process_handling}
   3
   4 Come accennato nell'introduzione in un sistema unix ogni attività del sistema
   5 viene svolta tramite i processi.  In sostanza i processi costituiscono l'unità
   6 base per l'allocazione e l'uso delle risorse del sistema.
   7
   8 Nel precedente capitolo abbiamo visto come funziona un singolo processo, in
   9 questo capitolo affronteremo i dettagli della creazione e della distruzione
  10 dei processi, della gestione dei loro attributi e privilegi, e di tutte le
  11 funzioni a questo connesse.
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  14 \section{Introduzione}
  15 \label{sec:proc_gen}
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  17 Partiremo con una introduzione generale ai concetti che stanno alla base della
  18 gestione dei processi in unix. Introdurremo in questa sezione l'architettura
  19 della gestione dei processi e le sue principali caratteristiche.
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  21 \subsection{La gerarchia dei processi}
  22 \label{sec:proc_hierarchy}
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  24 Una delle caratteristiche essenziali di unix (che esamineremo in dettaglio più
  25 avanti) è che ogni processo può a sua volta generare altri processi figli
  26 (\textit{child}): questo è ad esempio quello che fa la shell quando mette in
  27 esecuzione il programma che gli indichiamo nella linea di comando.
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  29 Una seconda caratteristica di unix è che ogni processo viene sempre generato
  30 in tale modo da un processo genitore (\textit{parent}) attraverso una apposita
  31 system call. Questo vale per tutti i processi, tranne per un processo
  32 speciale, che normalmente è \file{/sbin/init}, che invece viene lanciato dal
  33 kernel finita la fase di avvio e che quindi non è figlio di nessuno.
  34
  35 Tutto ciò significa che, come per i file su disco, i processi sono organizzati
  36 gerarchicamente dalla relazione fra genitori e figli; alla base dell'albero in
  37 questo caso c'è \file{init} che è progenitore di ogni altro processo.
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  40 \subsection{La gestione dei processi}
  41 \label{sec:proc_handling_intro}
  42
  43 I processi vengono creati dalla funzione \texttt{fork}; in genere questa è una
  44 system call, ma Linux però usa un'altra nomenclatura, e la funzione fork è
  45 basata a sua volta sulla system call \texttt{clone}, che viene usata anche per
  46 generare i \textit{thread}.  Il processo figlio creato dalla \textit{fork} è
  47 una copia identica del processo processo padre, solo che ha un suo pid
  48 proprio.
  49
  50 Se si vuole che il processo padre si fermi fino alla conclusione del processo
  51 figlio questo deve essere specificato subito dopo la fork chiamando la
  52 funzione \texttt{wait} o la funzione \texttt{waitpid}, che restituiscono anche
  53 una informazione abbastanza limitata (il codice di uscita) sulle cause della
  54 terminazione del processo.
  55
  56 Quando un processo ha concluso il suo compito o ha incontrato un errore non
  57 risolvibile esso può essere terminato con la funzione \texttt{exit} (si veda
  58 quanto discusso in \secref{sec:proc_termination}). La vita del processo
  59 però termina solo quando viene chiamata la quando la sua conclusione viene
  60 ricevuta dal processo padre, a quel punto tutte le risorse allocate nel
  61 sistema ad esso associate vengono rilasciate.
  62
  63 Avere due processi che eseguono esattamente lo stesso codice non è molto
  64 utile, normalmente si genera un secondo processo per affidargli 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}.
  69
  70 Il programma che un processo sta eseguendo si chiama immagine del processo
  71 (\textit{process image}), le funzioni della famiglia \func{exec} permettono
  72 di 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.
  76
  77 Per questo motivo la \func{fork} e la \func{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 con essa viene eseguito un altro programma).
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  82 I processi vengono creati dalla funzione \texttt{fork}; in genere questa è una
  83 system call, ma Linux però usa un'altra nomenclatura, e la funzione fork è
  84 basata a sua volta sulla system call \texttt{clone}, che viene usata anche per
  85 generare i \textit{thread}.  Il processo figlio creato dalla \textit{fork} è
  86 una copia identica del processo processo padre, solo che ha un suo pid
  87 proprio.
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  89 Se si vuole che il processo padre si fermi fino alla conclusione del processo
  90 figlio questo deve essere specificato subito dopo la fork chiamando la
  91 funzione \texttt{wait} o la funzione \texttt{waitpid}, che restituiscono anche
  92 una informazione abbastanza limitata (il codice di uscita) sulle cause della
  93 terminazione del processo.
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  95 Quando un processo ha concluso il suo compito o ha incontrato un errore non
  96 risolvibile esso può essere terminato con la funzione \texttt{exit} (si veda
  97 quanto discusso in \secref{sec:proc_termination}). La vita del processo
  98 però termina solo quando viene chiamata la quando la sua conclusione viene
  99 ricevuta dal processo padre, a quel punto tutte le risorse allocate nel
 100 sistema ad esso associate vengono rilasciate.
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 102 Avere due processi che eseguono esattamente lo stesso codice non è molto
 103 utile, normalmente si genera un secondo processo per affidargli l'esecuzione di
 104 un compito specifico (ad esempio gestire una connessione dopo che questa è
 105 stata stabilita), o fargli eseguire (come fa la shell) un altro programma. Per
 106 questo si usa la seconda funzione fondamentale per programmazione coi processi
 107 che è la \texttt{exec}.
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 109 Il programma che un processo sta eseguendo si chiama immagine del processo
 110 (\textit{process image}), le funzioni della famiglia \func{exec} permettono
 111 di caricare un'altro programma da disco sostituendo quest'ultimo alla process
 112 image corrente, questo fa si che la precedente immagine venga completamente
 113 cancellata e quando il nuovo programma esce anche il processo termina, senza
 114 ritornare alla precedente immagine.
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 116 Per questo motivo la \func{fork} e la \func{exec} sono funzioni molto
 117 particolari con caratteristiche uniche rispetto a tutte le altre, infatti la
 118 prima ritorna due volte (nel processo padre e nel figlio) mentre la seconda
 119 non ritorna mai (in quanto con essa viene eseguito un altro programma).
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 123 \section{Il controllo dei processi}
 124 \label{sec:proc_control}
 125
 126 Esamineremo in questa sezione le varie funzioni per il controllo dei processi:
 127 la loro creazione, la terminazione, l'esecuzione di altri programmi. Prima di
 128 trattare in dettaglio le singole funzioni,
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 130 \subsection{Gli identificatori dei processi}
 131 \label{sec:proc_id}
 132
 133 Ogni processo viene identificato dal sistema da un numero identificativo
 134 unico, il \textit{process id} o \acr{pid}. Questo viene assegnato in forma
 135 progressiva ogni volta che un nuovo processo viene creato, fino ad un limite
 136 massimo (in genere essendo detto numero memorizzato in un intero a 16 bit si
 137 arriva a 32767) oltre il quale si riparte dal numero più basso disponibile
 138 (FIXME: verificare, non sono sicuro).  Per questo motivo processo il processo
 139 di avvio (init) ha sempre il pid uguale a uno.
 140
 141 Ogni processo è identificato univocamente dal sistema per il suo pid;
 142 quest'ultimo è un tipo di dato standard, il \texttt{pid\_t} che in genere è un
 143 intero con segno (nel caso di Linux e delle glibc il tipo usato è
 144 \texttt{int}).
 145
 146 Tutti i processi inoltre portano traccia del pid del genitore, chiamato in
 147 genere \textit{ppid} (da \textit{Parente Process Id}). Questi identificativi
 148 possono essere ottenuti da un programma usando le funzioni:
 149 \begin{functions}
 150 \headdecl{sys/types.h}
 151 \headdecl{unistd.h}
 152 \funcdecl{pid\_t getpid(void)} restituisce il pid del processo corrente.
 153 \funcdecl{pid\_t getppid(void)} restituisce il pid del padre del processo
 154     corrente.
 155 \end{functions}
 156
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 158
 159 \subsection{La funzione \func{fork}}
 160 \label{sec:proc_fork}
 161
 162 La funzione \func{fork}
 163
 164
 165 Dopo l'esecuzione di una fork sia il processo padre che il processo figlio
 166 continuano ad essere eseguiti normalmente, ed il processo figlio esegue
 167 esattamente lo stesso codice del padre. La sola differenza è che nel processo
 168 padre il valore di ritorno della funzione fork è il pid del processo figlio,
 169 mentre nel figlio è zero; in questo modo il programma può identificare se
 170 viene eseguito dal padre o dal figlio.
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 175 \subsection{Le funzioni \texttt{wait} e  \texttt{waitpid}}
 176 \label{sec:proc_wait}
 177
 178 \subsection{Le funzioni \texttt{exec}}
 179 \label{sec:proc_exec}
 180
 181
 182
 183
 184 \section{Il controllo di accesso}
 185 \label{sec:proc_perms}
 186
 187 Va messo qui tutta la storia su effective, real, saved uid, e pure le cose di
 188 Linux come il filesystem uid.
 189
 190 \subsection{Le funzioni \texttt{setuid} e \texttt{setgid}}
 191 \label{sec:proc_setuid}
 192
 193
 194 \subsection{Le funzioni \texttt{seteuid} e \texttt{setegid}}
 195 \label{sec:proc_seteuid}
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