system.tex

   1 \chapter{La gestione del sistema, delle risorse, e degli errori}
   2 \label{cha:system}
   3
   4 In questo capitolo tratteremo varie interfacce che attengono agli aspetti più
   5 generali del sistema, come quelle per la gestione di parametri e
   6 configurazione, quelle per la lettura dei limiti e delle caratteristiche dello
   7 stesso, quelle per il controllo dell'uso delle risorse da parte dei processi,
   8 quelle per la gestione dei tempi e degli errori.
   9
  10
  11 \section{La lettura delle caratteristiche del sistema}
  12 \label{sec:sys_characteristics}
  13
  14 In questa sezione tratteremo le varie modalità con cui un programma può
  15 ottenere informazioni riguardo alle capacità del sistema. Ogni sistema infatti
  16 è contraddistinto da un gran numero di limiti e costanti che lo
  17 caratterizzano, e che possono dipendere da fattori molteplici, come
  18 l'architettura hardware, l'implementazione del kernel e delle librerie, le
  19 opzioni di configurazione.
  20
  21 La definizione di queste caratteristiche ed il tentativo di provvedere dei
  22 meccanismi generali che i programmi potessero usare per ricavarle è uno degli
  23 aspetti più complessi e controversi coi cui i vari standard si sono dovuti
  24 confrontare, spesso con risultati spesso tutt'altro che chiari. Proveremo
  25 comunque a dare una descrizione dei principali metodi previsti dai vari
  26 standard per ricavare sia le caratteristiche specifiche del sistema, che
  27 quelle dei file.
  28
  29
  30 \subsection{Limiti e parametri di sistema}
  31 \label{sec:sys_limits}
  32
  33 Quando si devono determinare le le caratteristiche generali del sistema ci si
  34 trova di fronte a diverse possibilità; alcune di queste infatti possono
  35 dipendere dall'architettura dell'hardware (come le dimensioni dei tipi
  36 interi), o dal sistema operativo (come la presenza o meno dei \textit{saved
  37   id}) , altre invece possono dipendere dalle opzioni con cui si è costruito
  38 il sistema (ad esempio da come si è compilato il kernel), o dalla
  39 configurazione del medesimo; per questo motivo in generale sono necessari due
  40 tipi diversi di funzionalità:
  41 \begin{itemize*}
  42 \item la possibilità di determinare limiti ed opzioni al momento della
  43   compilazione.
  44 \item la possibilità di determinare limiti ed opzioni durante l'esecuzione.
  45 \end{itemize*}
  46
  47 La prima funzionalità si può ottenere includendo gli opportuni header file,
  48 mentre per la seconda sono ovviamente necessarie delle funzioni; la situazione
  49 è complicata dal fatto che ci sono molti casi in cui alcuni di questi limiti
  50 sono fissi in una implementazione mentre possono variare in un altra. Tutto
  51 questo crea una ambiguità che non è sempre possibile risolvere in maniera
  52 chiara; in generale quello che succede è che quando i limiti del sistema sono
  53 fissi essi vengono definiti come macro nel file \file{limits.h}, se invece
  54 possono variare, il loro valore sarà ottenibile tramite la funzione
  55 \func{sysconf} (che esamineremo in \secref{sec:sys_sysconf}).
  56
  57 Lo standard ANSI C definisce dei limiti che sono tutti fissi, pertanto questo
  58 saranno sempre disponibili al momento della compilazione; un elenco, ripreso
  59 da \file{limits.h}, è riportato in \tabref{tab:sys_ansic_macro}. Come si può
  60 vedere per la maggior parte questi limiti attengono alle dimensioni dei dati
  61 interi, che sono in genere fissati dall'architettura hardware (le analoghe
  62 informazioni per i dati in virgola mobile sono definite a parte, ed
  63 accessibili includendo \file{float.h}). Lo standard prevede anche un'altra
  64 costante, \macro{FOPEN\_MAX}, che può non essere fissa e che pertanto non è
  65 definita in \file{limits.h}; essa deve essere definita in \file{stdio.h} ed
  66 avere un valore minimo di 8.
  67
  68 \begin{table}[htb]
  69   \centering
  70   \footnotesize
  71   \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
  72     \hline
  73     \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
  74     \hline
  75     \hline
  76     \macro{MB\_LEN\_MAX}&       16  & massima dimensione di un
  77                                       carattere multibyte\\
  78     \macro{CHAR\_BIT} &          8  & bit di \type{char}\\
  79     \macro{UCHAR\_MAX}&        255  & massimo di \type{unsigned char}\\
  80     \macro{SCHAR\_MIN}&       -128  & minimo di \type{signed char}\\
  81     \macro{SCHAR\_MAX}&        127  & massimo di \type{signed char}\\
  82     \macro{CHAR\_MIN} &\footnotemark& minimo di \type{char}\\
  83     \macro{CHAR\_MAX} &\footnotemark& massimo di \type{char}\\
  84     \macro{SHRT\_MIN} &     -32768  & minimo di \type{short}\\
  85     \macro{SHRT\_MAX} &      32767  & massimo di \type{short}\\
  86     \macro{USHRT\_MAX}&      65535  & massimo di \type{unsigned short}\\
  87     \macro{INT\_MAX}  & 2147483647  & minimo di \type{int}\\
  88     \macro{INT\_MIN}  &-2147483648  & minimo di \type{int}\\
  89     \macro{UINT\_MAX} & 4294967295  & massimo di \type{unsigned int}\\
  90     \macro{LONG\_MAX} & 2147483647  & massimo di \type{long}\\
  91     \macro{LONG\_MIN} &-2147483648  & minimo di \type{long}\\
  92     \macro{ULONG\_MAX}& 4294967295  & massimo di \type{unsigned long}\\
  93     \hline
  94   \end{tabular}
  95   \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
  96     ANSI C.}
  97   \label{tab:sys_ansic_macro}
  98 \end{table}
  99
 100 \footnotetext[1]{il valore può essere 0 o \macro{SCHAR\_MIN} a seconda che il
 101   sistema usi caratteri con segno o meno.}
 102
 103 \footnotetext[2]{il valore può essere \macro{UCHAR\_MAX} o \macro{SCHAR\_MAX}
 104   a seconda che il sistema usi caratteri con segno o meno.}
 105
 106 A questi valori lo standard ISO C90 ne aggiunge altri tre, relativi al tipo
 107 \type{long long} introdotto con il nuovo standard, i relativi valori sono in
 108 \tabref{tab:sys_isoc90_macro}.
 109
 110 \begin{table}[htb]
 111   \centering
 112   \footnotesize
 113   \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
 114     \hline
 115     \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
 116     \hline
 117     \hline
 118     \macro{LLONG\_MAX}& 9223372036854775807& massimo di \type{long long}\\
 119     \macro{LLONG\_MIN}&-9223372036854775808& minimo di \type{long long}\\
 120     \macro{ULLONG\_MAX}&18446744073709551615&
 121     massimo di \type{unsigned long long}\\
 122     \hline
 123   \end{tabular}
 124   \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
 125     ISO C90.}
 126   \label{tab:sys_isoc90_macro}
 127 \end{table}
 128
 129 Ovviamente le dimensioni dei vari tipi di dati sono solo una piccola parte
 130 delle caratteristiche del sistema; mancano completamente tutte quelle che
 131 dipendono dalla implementazione dello stesso; questo per i sistemi unix-like è
 132 stato definito in gran parte dallo standard POSIX.1, che tratta anche i limiti
 133 delle caratteristiche dei file che vedremo in \secref{sec:sys_file_limits}.
 134
 135 Purtroppo la sezione dello standard che tratta questi argomenti è una delle
 136 meno chiare\footnote{tanto che Stevens, in \cite{APUE}, la porta come esempio
 137   di ``standardese''.}, ad esempio lo standard prevede che ci siano 13 macro
 138 che descrivono le caratteristiche del sistema (7 per le caratteristiche
 139 generiche, riportate in \tabref{tab:sys_generic_macro}, e 6 per le
 140 caratteristiche dei file, riportate in \tabref{tab:sys_file_macro}).
 141
 142 \begin{table}[htb]
 143   \centering
 144   \footnotesize
 145   \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
 146     \hline
 147     \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
 148     \hline
 149     \hline
 150     \macro{ARG\_MAX} &131072& dimensione massima degli argomenti
 151                               passati ad una funzione della famiglia
 152                               \func{exec}.\\
 153     \macro{CHILD\_MAX} & 999& numero massimo di processi contemporanei
 154                               che un utente può eseguire.\\
 155     \macro{OPEN\_MAX}  & 256& numero massimo di file che un processo
 156                               può mantenere aperti in contemporanea.\\
 157     \macro{STREAM\_MAX}&   8& massimo numero di stream aperti per
 158                               processo in contemporanea.\\
 159     \macro{TZNAME\_MAX}&   6& dimensione massima del nome di una
 160                               \texttt{timezone} (vedi ).\\
 161     \macro{NGROUPS\_MAX}& 32& numero di gruppi supplementari per
 162                               processo (vedi \secref{sec:proc_access_id}).\\
 163     \macro{SSIZE\_MAX}&32767& valore massimo del tipo \type{ssize\_t}.\\
 164     \hline
 165     \hline
 166   \end{tabular}
 167   \caption{Macro .}
 168   \label{tab:sys_generic_macro}
 169 \end{table}
 170
 171 Lo standard prevede che queste macro devono essere definite in \file{limits.h}
 172 quando i valori a cui fanno riferimento sono fissi, e altrimenti devono essere
 173 lasciate indefinite, ed i loro valori dei limiti devono essere accessibili
 174 solo attraverso \func{sysconf}. In realtà in Linux queste sono comunque
 175 definite e spesso indicano un limite generico, che può però essere superato
 176 dal valore restituito da \func{sysconf}.
 177
 178 A complicare la faccenda si aggiunge il fatto che POSIX.1 prevede una serie di
 179 altre macro (che iniziano sempre con \code{\_POSIX\_}) che definiscono i
 180 valori minimi le stesse caratteristiche devono avere, perché una
 181 implementazione possa dichiararsi conforme allo standard; detti valori sono
 182 riportati in \tabref{tab:sys_posix1_base}.
 183
 184 \begin{table}[htb]
 185   \centering
 186   \footnotesize
 187   \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
 188     \hline
 189     \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
 190     \hline
 191     \hline
 192     \macro{\_POSIX\_ARG\_MAX}    & 4096& dimensione massima degli argomenti
 193                                          passati ad una funzione della famiglia
 194                                          \func{exec}.\\
 195     \macro{\_POSIX\_CHILD\_MAX}  &    6& numero massimo di processi
 196                                          contemporanei che un utente può
 197                                          eseguire.\\
 198     \macro{\_POSIX\_OPEN\_MAX}   &   16& numero massimo di file che un processo
 199                                          può mantenere aperti in
 200                                          contemporanea.\\
 201     \macro{\_POSIX\_STREAM\_MAX} &    8& massimo numero di stream aperti per
 202                                          processo in contemporanea.\\
 203     \macro{\_POSIX\_TZNAME\_MAX} &     & dimensione massima del nome di una
 204                                          \texttt{timezone} (vedi ).\\
 205     \macro{\_POSIX\_NGROUPS\_MAX}&    0& numero di gruppi supplementari per
 206                                          processo (vedi
 207                                          \secref{sec:proc_access_id}).\\
 208     \macro{\_POSIX\_SSIZE\_MAX}  &32767& valore massimo del tipo
 209                                          \type{ssize\_t}.\\
 210     \macro{\_POSIX\_AIO\_LISTIO\_MAX}&2& \\
 211     \macro{\_POSIX\_AIO\_MAX}    &    1& \\
 212     \hline
 213     \hline
 214   \end{tabular}
 215   \caption{Macro dei valori minimi delle caratteristiche generali del sistema
 216     per la conformità allo standard POSIX.1.}
 217   \label{tab:sys_posix1_general}
 218 \end{table}
 219
 220 In genere questi valori sono di scarsa utilità, la loro unica utilità è quella
 221 di indicare un limite superiore che assicura la portabilità senza necessità di
 222 ulteriori controlli. Tuttavia molti di essi sono troppo ristretti, ed
 223 ampiamente superati in tutti i sistemi POSIX in uso oggigiorno.
 224
 225 Oltre ai precedenti valori, previsti obbligatoriamente, lo standard POSIX
 226
 227 \begin{table}[htb]
 228   \centering
 229   \footnotesize
 230   \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
 231     \hline
 232     \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
 233     \hline
 234     \hline
 235     \macro{\_POSIX\_MQ\_OPEN\_MAX}&  8& \\
 236     \macro{\_POSIX\_MQ\_PRIO\_MAX}& 32& \\
 237     \macro{\_POSIX\_FD\_SETSIZE}& 16 & \\
 238     \macro{\_POSIX\_DELAYTIMER\_MAX}& 32 & \\
 239     \hline
 240   \end{tabular}
 241   \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
 242     POSIX.1.}
 243   \label{tab:sys_posix1_other}
 244 \end{table}
 245
 246 Oltre a questi
 247
 248
 249
 250 \subsection{La funzione \func{sysconf}}
 251 \label{sec:sys_sysconf}
 252
 253 Come accennato in \secref{sec:sys_limits} quando uno dei limiti o delle
 254 caratteristiche del sistema può variare, per evitare di dover ricompilare un
 255 programma tutte le volte che si cambiano le opzioni con cui è compilato il
 256 kernel, o alcuni dei parametri modificabili a run time, è necessario ottenerne
 257 il valore attraverso la funzione \func{sysconf}, il cui prototipo è:
 258 \begin{prototype}{unistd.h}{long sysconf(int name)}
 259   Restituisce il valore del parametro di sistema \param{name}.
 260
 261   \bodydesc{La funzione restituisce indietro il valore del parametro
 262     richiesto, o 1 se si tratta di un'opzione disponibile, 0 se l'opzione non
 263     è disponibile e -1 in caso di errore (ma \var{errno} non viene settata).}
 264 \end{prototype}
 265
 266 La funzione prende come argomento un intero che specifica quale dei limiti si
 267 vuole conoscere; uno specchietto contenente i principali valori disponibili
 268 in Linux (l'elenco completo è contenuto in \file{bits/confname}, una lista più
 269 esaustiva si può trovare nel manuale delle \acr{glibc}), e la corrispondente
 270 macro di sistema, è riportato in \tabref{tab:sys_sysconf_par}.
 271
 272 \begin{table}[htb]
 273   \centering
 274   \footnotesize
 275     \begin{tabular}[c]{|l|l|p{9cm}|}
 276       \hline
 277       \textbf{Parametro}&\textbf{Macro sostituita} &\textbf{Significato}\\
 278       \hline
 279       \hline
 280       \texttt{\_SC\_ARG\_MAX} &\macro{ARG\_MAX}&
 281       La dimensione massima degli argomenti passati ad una funzione
 282       della famiglia \func{exec}.\\
 283       \texttt{\_SC\_CHILD\_MAX}&\macro{\_CHILD\_MAX}&
 284       Il numero massimo di processi contemporanei che un utente può
 285       eseguire.\\
 286       \texttt{\_SC\_OPEN\_MAX}&\macro{\_OPEN\_MAX}&
 287       Il numero massimo di file che un processo può mantenere aperti in
 288       contemporanea.\\
 289       \texttt{\_SC\_STREAM\_MAX}& \macro{STREAM\_MAX}&
 290       Il massimo numero di stream che un processo può mantenere aperti in
 291       contemporanea. Questo limite previsto anche dallo standard ANSI C, che
 292       specifica la macro {FOPEN\_MAX}.\\
 293       \texttt{\_SC\_TZNAME\_MAX}&\macro{TZNAME\_MAX}&
 294       La dimensione massima di un nome di una \texttt{timezone} (vedi ).\\
 295       \texttt{\_SC\_NGROUPS\_MAX}&\macro{NGROUP\_MAX}&
 296       Massimo numero di gruppi supplementari che può avere un processo (vedi
 297       \secref{sec:proc_access_id}).\\
 298       \texttt{\_SC\_SSIZE\_MAX}&\macro{SSIZE\_MAX}&
 299       valore massimo del tipo di dato \type{ssize\_t}.\\
 300       \texttt{\_SC\_CLK\_TCK}& \macro{CLK\_TCK} &
 301       Il numero di \textit{clock tick} al secondo, cioè la frequenza delle
 302       interruzioni del timer di sistema (vedi \secref{sec:proc_priority}).\\
 303       \texttt{\_SC\_JOB\_CONTROL}&\macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}&
 304       Indica se è supportato il \textit{job control} (vedi
 305       \secref{sec:sess_xxx}) in stile POSIX.\\
 306       \texttt{\_SC\_SAVED\_IDS}&\macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS}&
 307       Indica se il sistema supporta i \textit{saved id} (vedi
 308       \secref{sec:proc_access_id}).\\
 309       \texttt{\_SC\_VERSION}& \macro{\_POSIX\_VERSION} &
 310       Indica il mese e l'anno di approvazione della revisione dello standard
 311       POSIX.1 a cui il sistema fa riferimento, nel formato YYYYMML, la
 312       revisione più recente è 199009L, che indica il Settembre 1990.\\
 313      \hline
 314     \end{tabular}
 315   \caption{Parametri del sistema leggibili dalla funzione \func{sysconf}.}
 316   \label{tab:sys_sysconf_par}
 317 \end{table}
 318
 319 In generale ogni valore per cui è definita una macro, sia dagli standard ANSI
 320 C e ISO C90, che da POSIX.1 e POSIX.2, può essere ottenuto attraverso una
 321 chiamata a \func{sysconf}, ed il valore di \param{name} si ottiene appendendo
 322 un \code{\_SC\_} per o primi due o sostituendolo a \code{\_POSIX\_} per gli
 323 altri due. Lo stesso dicasi per le macro relative alle caratteristiche dei
 324 file.
 325
 326
 327 \subsection{I limiti dei file}
 328 \label{sec:sys_file_limits}
 329
 330 Come per le caratteristiche generali del sistema anche per i file esistono una
 331 serie di limiti (come la lunghezza del nome del file o il numero massimo di
 332 link) che dipendono sia dall'implementazione che dal filesystem in uso; anche
 333 in questo caso lo standard prevede alcune macro che ne specificano il valore,
 334 riportate in \tabref{tab:sys_file_macro}.
 335
 336 \begin{table}[htb]
 337   \centering
 338   \footnotesize
 339   \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
 340     \hline
 341     \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
 342     \hline
 343     \hline
 344     \macro{NAME\_MAX}&  14  & lunghezza in byte di un nome di file. \\
 345     \macro{PATH\_MAX}& 256  & lunghezza in byte di pathname.\\
 346     \macro{PIPE\_BUF}& 512  & byte scrivibili atomicamente in una pipe\\
 347     \macro{LINK\_MAX}   &8  & numero massimo di link a un file\\
 348     \macro{MAX\_CANON}&255  & spazio disponibile nella coda di input
 349                               canonica del terminale\\
 350     \macro{MAX\_INPUT}&255  & spazio disponibile nella coda di input
 351                               del terminale\\
 352     \hline
 353   \end{tabular}
 354   \caption{Macro per i limiti sulle caratteristiche dei file.}
 355   \label{tab:sys_file_macro}
 356 \end{table}
 357
 358 Come per i limiti di sistema POSIX.1 detta una serie di valori minimi per
 359 queste caratteristiche, che ogni sistema che vuole essere conforme deve
 360 rispettare; le relative macro sono riportate in \tabref{tab:sys_posix1_file},
 361 e vale lo stesso discorso fatto per le analoghe di
 362 \tabref{tab:sys_posix1_general}.
 363
 364 \begin{table}[htb]
 365   \centering
 366   \footnotesize
 367   \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
 368     \hline
 369     \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
 370     \hline
 371     \hline
 372     \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
 373     \macro{\_POSIX\_LINK\_MAX}   &8  & numero massimo di link a un file\\
 374     \macro{\_POSIX\_MAX\_CANON}&255  & spazio disponibile nella coda di input
 375                                        canonica del terminale\\
 376     \macro{\_POSIX\_MAX\_INPUT}&255  & spazio disponibile nella coda di input
 377                                        del terminale\\
 378     \macro{\_POSIX\_NAME\_MAX}&  14  & lunghezza in byte di un nome di file. \\
 379     \macro{\_POSIX\_PATH\_MAX}& 256  & lunghezza in byte di pathname.\\
 380     \macro{\_POSIX\_PIPE\_BUF}& 512  & byte scrivibili atomicamente in una
 381                                        pipe\\
 382     \macro{\_POSIX\_MQ\_OPEN\_MAX}&  8& \\
 383     \macro{\_POSIX\_MQ\_PRIO\_MAX}& 32& \\
 384     \macro{\_POSIX\_FD\_SETSIZE}& 16 & \\
 385     \macro{\_POSIX\_DELAYTIMER\_MAX}& 32 & \\
 386     \hline
 387   \end{tabular}
 388   \caption{Macro dei valori minimi delle caratteristiche dei file per la
 389     conformità allo standard POSIX.1.}
 390   \label{tab:sys_posix1_file}
 391 \end{table}
 392
 393
 394 \subsection{La funzione \func{pathconf}}
 395 \label{sec:sys_pathconf}
 396
 397
 398
 399 \section{Opzioni e configurazione del sistema}
 400 \label{sec:sys_config}
 401
 402 \subsection{La funzione \func{sysctl}}
 403 \label{sec:sys_sysctl}
 404
 405
 406 \subsection{La configurazione dei filesystem}
 407 \label{sec:sys_file_config}
 408
 409 \subsection{La funzione \func{statfs}}
 410 \label{sec:sys_file_stafs}
 411
 412
 413
 414 \section{Limitazione ed uso delle risorse}
 415 \label{sec:sys_res_limits}
 416
 417 In questa sezione esamineremo le funzioni che permettono di esaminare e
 418 controllare come le varie risorse del sistema (CPU, memoria, ecc.) vengono
 419 utilizzate dai processi, e le modalità con cui è possibile imporre dei limiti
 420 sul loro utilizzo.
 421
 422
 423
 424 \subsection{L'uso delle risorse}
 425 \label{sec:sys_resource_use}
 426
 427
 428 \subsection{Limiti sulle risorse}
 429 \label{sec:sys_resource_limit}
 430
 431
 432 \subsection{Le risorse di memoria}
 433 \label{sec:sys_memory_res}
 434
 435
 436 \subsection{Le risorse di processore}
 437 \label{sec:sys_cpu_load}
 438
 439
 440
 441 \begin{figure}[!htb]
 442   \footnotesize
 443   \centering
 444   \begin{minipage}[c]{15cm}
 445     \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
 446 struct rusage {
 447      struct timeval ru_utime; /* user time used */
 448      struct timeval ru_stime; /* system time used */
 449      long ru_maxrss;          /* maximum resident set size */
 450      long ru_ixrss;           /* integral shared memory size */
 451      long ru_idrss;           /* integral unshared data size */
 452      long ru_isrss;           /* integral unshared stack size */
 453      long ru_minflt;          /* page reclaims */
 454      long ru_majflt;          /* page faults */
 455      long ru_nswap;           /* swaps */
 456      long ru_inblock;         /* block input operations */
 457      long ru_oublock;         /* block output operations */
 458      long ru_msgsnd;          /* messages sent */
 459      long ru_msgrcv;          /* messages received */
 460      long ru_nsignals;   ;    /* signals received */
 461      long ru_nvcsw;           /* voluntary context switches */
 462      long ru_nivcsw;          /* involuntary context switches */
 463 };
 464     \end{lstlisting}
 465   \end{minipage}
 466   \normalsize
 467   \caption{La struttura \var{rusage} per la lettura delle informazioni dei
 468     delle risorse usate da un processo.}
 469   \label{fig:sys_rusage_struct}
 470 \end{figure}
 471
 472
 473
 474
 475 \var{tms\_utime}, \var{tms\_stime}, \var{tms\_cutime}, \var{tms\_uetime}
 476
 477
 478
 479 \section{La gestione dei tempi del sistema}
 480 \label{sec:sys_time}
 481
 482 In questa sezione tratteremo le varie funzioni per la gestione delle
 483 date e del tempo in un sistema unix-like, e quelle per convertire i vari
 484 tempi nelle differenti rappresentazioni che vengono utilizzate.
 485
 486
 487 \subsection{La misura del tempo in unix}
 488 \label{sec:sys_unix_time}
 489
 490 Storicamente i sistemi unix-like hanno sempre mantenuto due distinti
 491 valori per i tempi all'interno del sistema, essi sono rispettivamente
 492 chiamati \textit{calendar time} e \textit{process time}, secondo le
 493 definizioni:
 494 \begin{itemize}
 495 \item \textit{calendar time}: è il numero di secondi dalla mezzanotte del
 496   primo gennaio 1970, in tempo universale coordinato (o UTC), data che viene
 497   usualmente indicata con 00:00:00 Jan, 1 1970 (UTC) e chiamata \textit{the
 498     Epoch}. Questo tempo viene anche chiamato anche GMT (Greenwich Mean Time)
 499   dato che l'UTC corrisponde all'ora locale di Greenwich.  È il tempo su cui
 500   viene mantenuto l'orologio del calcolatore, e viene usato ad esempio per
 501   indicare le date di modifica dei file o quelle di avvio dei processi. Per
 502   memorizzare questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \type{time\_t}.
 503 \item \textit{process time}: talvolta anche detto tempo di CPU. Viene misurato
 504   in \textit{clock tick}, corrispondenti al numero di interruzioni effettuate
 505   dal timer di sistema, e che per Linux avvengono ogni centesimo di
 506   secondo\footnote{eccetto per la piattaforma alpha dove avvengono ogni
 507     millesimo di secondo}. Il dato primitivo usato per questo tempo è
 508   \type{clock\_t}, inoltre la costante \macro{HZ} restituisce la frequenza di
 509   operazione del timer, e corrisponde dunque al numero di tick al secondo.  Lo
 510   standard POSIX definisce allo stesso modo la costante \macro{CLK\_TCK});
 511   questo valore può comunque essere ottenuto con \func{sysconf} (vedi
 512   \secref{sec:sys_limits}).
 513 \end{itemize}
 514
 515 In genere si usa il \textit{calendar time} per tenere le date dei file e le
 516 informazioni analoghe che riguardano i tempi di ``orologio'', usati ad esempio
 517 per i demoni che compiono lavori amministrativi ad ore definite, come
 518 \cmd{cron}. Di solito questo vene convertito automaticamente dal valore in UTC
 519 al tempo locale, utilizzando le opportune informazioni di localizzazione
 520 (specificate in \file{/etc/timezone}). E da tenere presente che questo tempo è
 521 mantenuto dal sistema e non corrisponde all'orologio hardware del calcolatore.
 522
 523 Il \textit{process time} di solito si esprime in secondi e viene usato appunto
 524 per tenere conto dei tempi di esecuzione dei processi. Per ciascun processo il
 525 kernel tiene tre di questi tempi:
 526 \begin{itemize*}
 527 \item \textit{clock time}
 528 \item \textit{user time}
 529 \item \textit{system time}
 530 \end{itemize*}
 531 il primo è il tempo ``reale'' (viene anche chiamato \textit{wall clock time})
 532 dall'avvio del processo, e misura il tempo trascorso fino alla sua
 533 conclusione; chiaramente un tale tempo dipende anche dal carico del sistema e
 534 da quanti altri processi stavano girando nello stesso periodo. Il secondo
 535 tempo è quello che la CPU ha speso nell'esecuzione delle istruzioni del
 536 processo in user space. Il terzo è il tempo impiegato dal kernel per eseguire
 537 delle system call per conto del processo medesimo (tipo quello usato per
 538 eseguire una \func{write} su un file). In genere la somma di user e system
 539 time viene chiamato \textit{CPU time}.
 540
 541
 542
 543
 544
 545 \section{La gestione degli errori}
 546 \label{sec:sys_errors}
 547
 548 La gestione degli errori è in genere una materia complessa. Inoltre il modello
 549 utilizzato dai sistema unix-like è basato sull'architettura a processi, e
 550 presenta una serie di problemi nel caso lo si debba usare con i thread.
 551 Esamineremo in questa sezione le sue caratteristiche principali.
 552
 553
 554 \subsection{La variabile \var{errno}}
 555 \label{sec:sys_errno}
 556
 557 Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e
 558 riportare condizioni di errore, ed è una buona norma di programmazione
 559 controllare sempre che le funzioni chiamate si siano concluse correttamente.
 560
 561 In genere le funzioni di libreria usano un valore speciale per indicare che
 562 c'è stato un errore. Di solito questo valore è -1 o un puntatore nullo o la
 563 costante \macro{EOF} (a seconda della funzione); ma questo valore segnala solo
 564 che c'è stato un errore, non il tipo di errore.
 565
 566 Per riportare il tipo di errore il sistema usa la variabile globale
 567 \var{errno}\footnote{L'uso di una variabile globale può comportare alcuni
 568   problemi (ad esempio nel caso dei thread) ma lo standard ISO C consente
 569   anche di definire \var{errno} come un \textit{modifiable lvalue}, quindi si
 570   può anche usare una macro, e questo è infatti il modo usato da Linux per
 571   renderla locale ai singoli thread.}, definita nell'header \file{errno.h}; la
 572 variabile è in genere definita come \type{volatile} dato che può essere
 573 cambiata in modo asincrono da un segnale (per una descrizione dei segnali si
 574 veda \secref{cha:signals}), ma dato che un manipolatore di segnale scritto
 575 bene salva e ripristina il valore della variabile, di questo non è necessario
 576 preoccuparsi nella programmazione normale.
 577
 578 I valori che può assumere \var{errno} sono riportati in \capref{cha:errors},
 579 nell'header \file{errno.h} sono anche definiti i nomi simbolici per le
 580 costanti numeriche che identificano i vari errori; essi iniziano tutti per
 581 \macro{E} e si possono considerare come nomi riservati. In seguito faremo
 582 sempre riferimento a tali valori, quando descriveremo i possibili errori
 583 restituiti dalle funzioni. Il programma di esempio \cmd{errcode} stampa il
 584 codice relativo ad un valore numerico con l'opzione \cmd{-l}.
 585
 586 Il valore di \var{errno} viene sempre settato a zero all'avvio di un
 587 programma, gran parte delle funzioni di libreria settano \var{errno} ad un
 588 valore diverso da zero in caso di errore. Il valore è invece indefinito in
 589 caso di successo, perché anche se una funzione ha successo, può chiamarne
 590 altre al suo interno che falliscono, modificando così \var{errno}.
 591
 592 Pertanto un valore non nullo di \var{errno} non è sintomo di errore (potrebbe
 593 essere il risultato di un errore precedente) e non lo si può usare per
 594 determinare quando o se una chiamata a funzione è fallita.  La procedura da
 595 seguire è sempre quella di controllare \var{errno} immediatamente dopo aver
 596 verificato il fallimento della funzione attraverso il suo codice di ritorno.
 597
 598
 599 \subsection{Le funzioni \func{strerror} e \func{perror}}
 600 \label{sec:sys_strerror}
 601
 602 Benché gli errori siano identificati univocamente dal valore numerico di
 603 \var{errno} le librerie provvedono alcune funzioni e variabili utili per
 604 riportare in opportuni messaggi le condizioni di errore verificatesi.  La
 605 prima funzione che si può usare per ricavare i messaggi di errore è
 606 \func{strerror}, il cui prototipo è:
 607 \begin{prototype}{string.h}{char *strerror(int errnum)}
 608   Ritorna una stringa (statica) che descrive l'errore il cui codice è passato
 609   come parametro.
 610 \end{prototype}
 611
 612 In generale \func{strerror} viene usata passando \var{errno} come parametro;
 613 nel caso si specifichi un codice sbagliato verrà restituito un messaggio di
 614 errore sconosciuto. La funzione utilizza una stringa statica che non deve
 615 essere modificata dal programma e che è utilizzabile solo fino ad una chiamata
 616 successiva a \func{strerror}; nel caso si usino i thread è
 617 provvista\footnote{questa funzione è una estensione GNU, non fa parte dello
 618   standard POSIX} una versione apposita:
 619 \begin{prototype}{string.h}
 620 {char *strerror\_r(int errnum, char *buff, size\_t size)}
 621   Analoga a \func{strerror} ma ritorna il messaggio in un buffer
 622   specificato da \param{buff} di lunghezza massima (compreso il terminatore)
 623   \param{size}.
 624 \end{prototype}
 625 \noindent
 626 che utilizza un buffer che il singolo thread deve allocare, per evitare i
 627 problemi connessi alla condivisione del buffer statico. Infine, per completare
 628 la caratterizzazione dell'errore, si può usare anche la variabile
 629 globale\footnote{anche questa è una estensione GNU}
 630 \var{program\_invocation\_short\_name} che riporta il nome del programma
 631 attualmente in esecuzione.
 632
 633 Una seconda funzione usata per riportare i codici di errore in maniera
 634 automatizzata sullo standard error (vedi \secref{sec:file_std_descr}) è
 635 \func{perror}, il cui prototipo è:
 636 \begin{prototype}{stdio.h}{void perror (const char *message)}
 637   Stampa il messaggio di errore relativo al valore corrente di \var{errno}
 638   sullo standard error; preceduto dalla stringa \var{message}.
 639 \end{prototype}
 640 i messaggi di errore stampati sono gli stessi di \func{strerror}, (riportati
 641 in \capref{cha:errors}), e, usando il valore corrente di \var{errno}, si
 642 riferiscono all'ultimo errore avvenuto. La stringa specificata con
 643 \var{message} viene stampato prime del messaggio d'errore, seguita dai due
 644 punti e da uno spazio, il messaggio è terminato con un a capo.
 645
 646 Il messaggio può essere riportato anche usando altre variabili globali
 647 dichiarate in \file{errno.h}:
 648 \begin{verbatim}
 649    const char *sys_errlist[];
 650    int sys_nerr;
 651 \end{verbatim}
 652 la prima contiene i puntatori alle stringhe di errore indicizzati da
 653 \var{errno}; la seconda esprime il valore più alto per un codice di errore,
 654 l'utilizzo di questa stringa è sostanzialmente equivalente a quello di
 655 \func{strerror}.
 656
 657 In \nfig\ è riportata la sezione attinente del codice del programma
 658 \cmd{errcode}, che può essere usato per stampare i messaggi di errore e le
 659 costanti usate per identificare i singoli errori; il sorgente completo del
 660 programma è allegato nel file \file{ErrCode.c} e contiene pure la gestione
 661 delle opzioni e tutte le definizioni necessarie ad associare il valore
 662 numerico alla costante simbolica. In particolare si è riportata la sezione che
 663 converte la stringa passata come parametro in un intero (\texttt{\small
 664   1--2}), controllando con i valori di ritorno di \func{strtol} che la
 665 conversione sia avvenuta correttamente (\texttt{\small 4--10}), e poi stampa,
 666 a seconda dell'opzione scelta il messaggio di errore (\texttt{\small 11--14})
 667 o la macro (\texttt{\small 15--17}) associate a quel codice.
 668
 669 \begin{figure}[!htb]
 670   \footnotesize
 671   \begin{lstlisting}{}
 672     /* convert string to number */
 673     err = strtol(argv[optind], NULL, 10);
 674     /* testing error condition on conversion */
 675     if (err==LONG_MIN) {
 676         perror("Underflow on error code");
 677         return 1;
 678     } else if (err==LONG_MIN) {
 679         perror("Overflow on error code");
 680         return 1;
 681     }
 682     /* conversion is fine */
 683     if (message) {
 684         printf("Error message for %d is %s\n", err, strerror(err));
 685     }
 686     if (label) {
 687         printf("Error label for %d is %s\n", err, err_code[err]);
 688     }
 689   \end{lstlisting}
 690   \caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.}
 691   \label{fig:sys_err_mess}
 692 \end{figure}
 693
 694
 695 \section{La gestione di utenti e gruppi}
 696 \label{sec:sys_user_group}
 697
 698
 699 %%% Local Variables:
 700 %%% mode: latex
 701 %%% TeX-master: "gapil"
 702 %%% End: