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12 \chapter{La gestione del sistema, del tempo e degli errori}
15 In questo capitolo tratteremo varie interfacce che attengono agli aspetti più
16 generali del sistema, come quelle per la gestione dei parametri e della
17 configurazione dello stesso, quelle per la lettura dei limiti e delle
18 caratteristiche, quelle per il controllo dell'uso delle risorse dei processi,
19 quelle per la gestione ed il controllo dei filesystem, degli utenti, dei tempi
24 \section{Capacità e caratteristiche del sistema}
25 \label{sec:sys_characteristics}
27 In questa sezione tratteremo le varie modalità con cui un programma può
28 ottenere informazioni riguardo alle capacità del sistema. Ogni sistema
29 unix-like infatti è contraddistinto da un gran numero di limiti e costanti che
30 lo caratterizzano, e che possono dipendere da fattori molteplici, come
31 l'architettura hardware, l'implementazione del kernel e delle librerie, le
32 opzioni di configurazione.
34 La definizione di queste caratteristiche ed il tentativo di provvedere dei
35 meccanismi generali che i programmi possono usare per ricavarle è uno degli
36 aspetti più complessi e controversi con cui le diverse standardizzazioni si
37 sono dovute confrontare, spesso con risultati spesso tutt'altro che chiari.
38 Daremo comunque una descrizione dei principali metodi previsti dai vari
39 standard per ricavare sia le caratteristiche specifiche del sistema, che
40 quelle della gestione dei file.
43 \subsection{Limiti e parametri di sistema}
44 \label{sec:sys_limits}
46 Quando si devono determinare le caratteristiche generali del sistema ci si
47 trova di fronte a diverse possibilità; alcune di queste infatti possono
48 dipendere dall'architettura dell'hardware (come le dimensioni dei tipi
49 interi), o dal sistema operativo (come la presenza o meno del gruppo degli
50 identificatori \textit{saved}), altre invece possono dipendere dalle opzioni
51 con cui si è costruito il sistema (ad esempio da come si è compilato il
52 kernel), o dalla configurazione del medesimo; per questo motivo in generale
53 sono necessari due tipi diversi di funzionalità:
55 \item la possibilità di determinare limiti ed opzioni al momento della
57 \item la possibilità di determinare limiti ed opzioni durante l'esecuzione.
60 La prima funzionalità si può ottenere includendo gli opportuni header file che
61 contengono le costanti necessarie definite come macro di preprocessore, per la
62 seconda invece sono ovviamente necessarie delle funzioni. La situazione è
63 complicata dal fatto che ci sono molti casi in cui alcuni di questi limiti
64 sono fissi in un'implementazione mentre possono variare in un altra. Tutto
65 questo crea una ambiguità che non è sempre possibile risolvere in maniera
66 chiara; in generale quello che succede è che quando i limiti del sistema sono
67 fissi essi vengono definiti come macro di preprocessore nel file
68 \file{limits.h}, se invece possono variare, il loro valore sarà ottenibile
69 tramite la funzione \func{sysconf} (che esamineremo in
70 sez.~\ref{sec:sys_sysconf}).
72 Lo standard ANSI C definisce dei limiti che sono tutti fissi, pertanto questo
73 saranno sempre disponibili al momento della compilazione. Un elenco, ripreso
74 da \file{limits.h}, è riportato in tab.~\ref{tab:sys_ansic_macro}. Come si può
75 vedere per la maggior parte questi limiti attengono alle dimensioni dei dati
76 interi, che sono in genere fissati dall'architettura hardware (le analoghe
77 informazioni per i dati in virgola mobile sono definite a parte, ed
78 accessibili includendo \file{float.h}). Lo standard prevede anche un'altra
79 costante, \const{FOPEN\_MAX}, che può non essere fissa e che pertanto non è
80 definita in \file{limits.h}; essa deve essere definita in \file{stdio.h} ed
81 avere un valore minimo di 8.
86 \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
88 \textbf{Costante}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
91 \const{MB\_LEN\_MAX}& 16 & massima dimensione di un
93 \const{CHAR\_BIT} & 8 & bit di \ctyp{char}\\
94 \const{UCHAR\_MAX}& 255 & massimo di \ctyp{unsigned char}\\
95 \const{SCHAR\_MIN}& -128 & minimo di \ctyp{signed char}\\
96 \const{SCHAR\_MAX}& 127 & massimo di \ctyp{signed char}\\
97 \const{CHAR\_MIN} &\footnotemark& minimo di \ctyp{char}\\
98 \const{CHAR\_MAX} &\footnotemark& massimo di \ctyp{char}\\
99 \const{SHRT\_MIN} & -32768 & minimo di \ctyp{short}\\
100 \const{SHRT\_MAX} & 32767 & massimo di \ctyp{short}\\
101 \const{USHRT\_MAX}& 65535 & massimo di \ctyp{unsigned short}\\
102 \const{INT\_MAX} & 2147483647 & minimo di \ctyp{int}\\
103 \const{INT\_MIN} &-2147483648 & minimo di \ctyp{int}\\
104 \const{UINT\_MAX} & 4294967295 & massimo di \ctyp{unsigned int}\\
105 \const{LONG\_MAX} & 2147483647 & massimo di \ctyp{long}\\
106 \const{LONG\_MIN} &-2147483648 & minimo di \ctyp{long}\\
107 \const{ULONG\_MAX}& 4294967295 & massimo di \ctyp{unsigned long}\\
110 \caption{Costanti definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
112 \label{tab:sys_ansic_macro}
115 \footnotetext[1]{il valore può essere 0 o \const{SCHAR\_MIN} a seconda che il
116 sistema usi caratteri con segno o meno.}
118 \footnotetext[2]{il valore può essere \const{UCHAR\_MAX} o \const{SCHAR\_MAX}
119 a seconda che il sistema usi caratteri con segno o meno.}
121 A questi valori lo standard ISO C90 ne aggiunge altri tre, relativi al tipo
122 \ctyp{long long} introdotto con il nuovo standard, i relativi valori sono in
123 tab.~\ref{tab:sys_isoc90_macro}.
128 \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
130 \textbf{Costante}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
133 \const{LLONG\_MAX}& 9223372036854775807& massimo di \ctyp{long long}\\
134 \const{LLONG\_MIN}&-9223372036854775808& minimo di \ctyp{long long}\\
135 \const{ULLONG\_MAX}&18446744073709551615&
136 massimo di \ctyp{unsigned long long}\\
139 \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
141 \label{tab:sys_isoc90_macro}
144 Ovviamente le dimensioni dei vari tipi di dati sono solo una piccola parte
145 delle caratteristiche del sistema; mancano completamente tutte quelle che
146 dipendono dalla implementazione dello stesso. Queste, per i sistemi unix-like,
147 sono state definite in gran parte dallo standard POSIX.1, che tratta anche i
148 limiti relativi alle caratteristiche dei file che vedremo in
149 sez.~\ref{sec:sys_file_limits}.
151 Purtroppo la sezione dello standard che tratta questi argomenti è una delle
152 meno chiare\footnote{tanto che Stevens, in \cite{APUE}, la porta come esempio
153 di ``\textsl{standardese}''.}. Lo standard prevede che ci siano 13 macro che
154 descrivono le caratteristiche del sistema (7 per le caratteristiche generiche,
155 riportate in tab.~\ref{tab:sys_generic_macro}, e 6 per le caratteristiche dei
156 file, riportate in tab.~\ref{tab:sys_file_macro}).
161 \begin{tabular}[c]{|l|r|p{7cm}|}
163 \textbf{Costante}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
166 \const{ARG\_MAX} &131072& Dimensione massima degli argomenti
167 passati ad una funzione della famiglia
169 \const{CHILD\_MAX} & 999& Numero massimo di processi contemporanei
170 che un utente può eseguire.\\
171 \const{OPEN\_MAX} & 256& Numero massimo di file che un processo
172 può mantenere aperti in contemporanea.\\
173 \const{STREAM\_MAX}& 8& Massimo numero di stream aperti per
174 processo in contemporanea.\\
175 \const{TZNAME\_MAX}& 6& Dimensione massima del nome di una
176 \texttt{timezone} (vedi
177 sez.~\ref{sec:sys_time_base})).\\
178 \const{NGROUPS\_MAX}& 32& Numero di gruppi supplementari per
179 processo (vedi sez.~\ref{sec:proc_access_id}).\\
180 \const{SSIZE\_MAX}&32767& Valore massimo del tipo \type{ssize\_t}.\\
183 \caption{Costanti per i limiti del sistema.}
184 \label{tab:sys_generic_macro}
187 Lo standard dice che queste macro devono essere definite in \file{limits.h}
188 quando i valori a cui fanno riferimento sono fissi, e altrimenti devono essere
189 lasciate indefinite, ed i loro valori dei limiti devono essere accessibili
190 solo attraverso \func{sysconf}. In realtà queste vengono sempre definite ad
191 un valore generico. Si tenga presente poi che alcuni di questi limiti possono
192 assumere valori molto elevati (come \const{CHILD\_MAX}), e non è pertanto il
193 caso di utilizzarli per allocare staticamente della memoria.
195 A complicare la faccenda si aggiunge il fatto che POSIX.1 prevede una serie di
196 altre costanti (il cui nome inizia sempre con \code{\_POSIX\_}) che
197 definiscono i valori minimi le stesse caratteristiche devono avere, perché una
198 implementazione possa dichiararsi conforme allo standard; detti valori sono
199 riportati in tab.~\ref{tab:sys_posix1_general}.
204 \begin{tabular}[c]{|l|r|p{7cm}|}
206 \textbf{Costante}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
209 \const{\_POSIX\_ARG\_MAX} & 4096& Dimensione massima degli argomenti
210 passati ad una funzione della famiglia
212 \const{\_POSIX\_CHILD\_MAX} & 6& Numero massimo di processi
213 contemporanei che un utente può
215 \const{\_POSIX\_OPEN\_MAX} & 16& Numero massimo di file che un processo
216 può mantenere aperti in
218 \const{\_POSIX\_STREAM\_MAX} & 8& Massimo numero di stream aperti per
219 processo in contemporanea.\\
220 \const{\_POSIX\_TZNAME\_MAX} & & Dimensione massima del nome di una
221 \textit{timezone} (vedi
222 sez.~\ref{sec:sys_date}). \\
223 \const{\_POSIX\_NGROUPS\_MAX}& 0& Numero di gruppi supplementari per
225 sez.~\ref{sec:proc_access_id}).\\
226 \const{\_POSIX\_SSIZE\_MAX} &32767& Valore massimo del tipo
228 \const{\_POSIX\_AIO\_LISTIO\_MAX}&2& \\
229 \const{\_POSIX\_AIO\_MAX} & 1& \\
232 \caption{Macro dei valori minimi delle caratteristiche generali del sistema
233 per la conformità allo standard POSIX.1.}
234 \label{tab:sys_posix1_general}
237 In genere questi valori non servono a molto, la loro unica utilità è quella di
238 indicare un limite superiore che assicura la portabilità senza necessità di
239 ulteriori controlli. Tuttavia molti di essi sono ampiamente superati in tutti
240 i sistemi POSIX in uso oggigiorno. Per questo è sempre meglio utilizzare i
241 valori ottenuti da \func{sysconf}.
246 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
248 \textbf{Macro}&\textbf{Significato}\\
251 \macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}& Il sistema supporta il
252 \textit{job control} (vedi
253 sez.~\ref{sec:sess_job_control}).\\
254 \macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS} & Il sistema supporta gli identificatori del
255 gruppo \textit{saved} (vedi
256 sez.~\ref{sec:proc_access_id})
257 per il controllo di accesso dei processi\\
258 \const{\_POSIX\_VERSION} & Fornisce la versione dello standard POSIX.1
259 supportata nel formato YYYYMML (ad esempio
263 \caption{Alcune macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
265 \label{tab:sys_posix1_other}
268 Oltre ai precedenti valori (e a quelli relativi ai file elencati in
269 tab.~\ref{tab:sys_posix1_file}), che devono essere obbligatoriamente definiti,
270 lo standard POSIX.1 ne prevede parecchi altri. La lista completa si trova
271 dall'header file \file{bits/posix1\_lim.h} (da non usare mai direttamente, è
272 incluso automaticamente all'interno di \file{limits.h}). Di questi vale la
273 pena menzionare alcune macro di uso comune, (riportate in
274 tab.~\ref{tab:sys_posix1_other}), che non indicano un valore specifico, ma
275 denotano la presenza di alcune funzionalità nel sistema (come il supporto del
276 \textit{job control} o degli identificatori del gruppo \textit{saved}).
278 Oltre allo standard POSIX.1, anche lo standard POSIX.2 definisce una serie di
279 altre costanti. Siccome queste sono principalmente attinenti a limiti relativi
280 alle applicazioni di sistema presenti (come quelli su alcuni parametri delle
281 espressioni regolari o del comando \cmd{bc}), non li tratteremo
282 esplicitamente, se ne trova una menzione completa nell'header file
283 \file{bits/posix2\_lim.h}, e alcuni di loro sono descritti nella pagina di
284 manuale di \func{sysconf} e nel manuale delle \acr{glibc}.
287 \subsection{La funzione \func{sysconf}}
288 \label{sec:sys_sysconf}
290 Come accennato in sez.~\ref{sec:sys_limits} quando uno dei limiti o delle
291 caratteristiche del sistema può variare, per non dover essere costretti a
292 ricompilare un programma tutte le volte che si cambiano le opzioni con cui è
293 compilato il kernel, o alcuni dei parametri modificabili a run time, è
294 necessario ottenerne il valore attraverso la funzione \funcd{sysconf}. Il
295 prototipo di questa funzione è:
296 \begin{prototype}{unistd.h}{long sysconf(int name)}
297 Restituisce il valore del parametro di sistema \param{name}.
299 \bodydesc{La funzione restituisce indietro il valore del parametro
300 richiesto, o 1 se si tratta di un'opzione disponibile, 0 se l'opzione non
301 è disponibile e -1 in caso di errore (ma \var{errno} non viene impostata).}
304 La funzione prende come argomento un intero che specifica quale dei limiti si
305 vuole conoscere; uno specchietto contenente i principali valori disponibili in
306 Linux è riportato in tab.~\ref{tab:sys_sysconf_par}; l'elenco completo è
307 contenuto in \file{bits/confname.h}, ed una lista più esaustiva, con le
308 relative spiegazioni, si può trovare nel manuale delle \acr{glibc}.
313 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{9cm}|}
315 \textbf{Parametro}&\textbf{Macro sostituita} &\textbf{Significato}\\
318 \texttt{\_SC\_ARG\_MAX} & \const{ARG\_MAX}&
319 La dimensione massima degli argomenti passati
320 ad una funzione della famiglia \func{exec}.\\
321 \texttt{\_SC\_CHILD\_MAX} & \const{\_CHILD\_MAX}&
322 Il numero massimo di processi contemporanei
323 che un utente può eseguire.\\
324 \texttt{\_SC\_OPEN\_MAX} & \const{\_OPEN\_MAX}&
325 Il numero massimo di file che un processo può
326 mantenere aperti in contemporanea.\\
327 \texttt{\_SC\_STREAM\_MAX}& \const{STREAM\_MAX}&
328 Il massimo numero di stream che un processo
329 può mantenere aperti in contemporanea. Questo
330 limite previsto anche dallo standard ANSI C,
331 che specifica la macro {FOPEN\_MAX}.\\
332 \texttt{\_SC\_TZNAME\_MAX}& \const{TZNAME\_MAX}&
333 La dimensione massima di un nome di una
334 \texttt{timezone} (vedi
335 sez.~\ref{sec:sys_date}).\\
336 \texttt{\_SC\_NGROUPS\_MAX}&\const{NGROUP\_MAX}&
337 Massimo numero di gruppi supplementari che
338 può avere un processo (vedi
339 sez.~\ref{sec:proc_access_id}).\\
340 \texttt{\_SC\_SSIZE\_MAX} & \const{SSIZE\_MAX}&
341 Valore massimo del tipo di dato
343 \texttt{\_SC\_CLK\_TCK} & \const{CLK\_TCK} &
344 Il numero di \textit{clock tick} al secondo,
345 cioè l'unità di misura del
346 \itindex{process~time} \textit{process
348 sez.~\ref{sec:sys_unix_time}).\\
349 \texttt{\_SC\_JOB\_CONTROL}&\macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}&
350 Indica se è supportato il \textit{job
352 sez.~\ref{sec:sess_job_control}) in stile
354 \texttt{\_SC\_SAVED\_IDS} & \macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS}&
355 Indica se il sistema supporta i
356 \textit{saved id} (vedi
357 sez.~\ref{sec:proc_access_id}).\\
358 \texttt{\_SC\_VERSION} & \const{\_POSIX\_VERSION} &
359 Indica il mese e l'anno di approvazione
360 della revisione dello standard POSIX.1 a cui
361 il sistema fa riferimento, nel formato
362 YYYYMML, la revisione più recente è 199009L,
363 che indica il Settembre 1990.\\
366 \caption{Parametri del sistema leggibili dalla funzione \func{sysconf}.}
367 \label{tab:sys_sysconf_par}
370 In generale ogni limite o caratteristica del sistema per cui è definita una
371 macro, sia dagli standard ANSI C e ISO C90, che da POSIX.1 e POSIX.2, può
372 essere ottenuto attraverso una chiamata a \func{sysconf}. Il valore si otterrà
373 specificando come valore dell'argomento \param{name} il nome ottenuto
374 aggiungendo \code{\_SC\_} ai nomi delle macro definite dai primi due, o
375 sostituendolo a \code{\_POSIX\_} per le macro definite dagli gli altri due.
377 In generale si dovrebbe fare uso di \func{sysconf} solo quando la relativa
378 macro non è definita, quindi con un codice analogo al seguente:
379 \includecodesnip{listati/get_child_max.c}
380 ma in realtà in Linux queste macro sono comunque definite, indicando però un
381 limite generico. Per questo motivo è sempre meglio usare i valori restituiti
385 \subsection{I limiti dei file}
386 \label{sec:sys_file_limits}
388 Come per le caratteristiche generali del sistema anche per i file esistono una
389 serie di limiti (come la lunghezza del nome del file o il numero massimo di
390 link) che dipendono sia dall'implementazione che dal filesystem in uso; anche
391 in questo caso lo standard prevede alcune macro che ne specificano il valore,
392 riportate in tab.~\ref{tab:sys_file_macro}.
397 \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
399 \textbf{Costante}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
402 \const{LINK\_MAX} &8 & Numero massimo di link a un file.\\
403 \const{NAME\_MAX}& 14 & Lunghezza in byte di un nome di file. \\
404 \const{PATH\_MAX}& 256 & Lunghezza in byte di un
405 \itindex{pathname} \textit{pathname}.\\
406 \const{PIPE\_BUF}&4096 & Byte scrivibili atomicamente in una pipe
407 (vedi sez.~\ref{sec:ipc_pipes}).\\
408 \const{MAX\_CANON}&255 & Dimensione di una riga di terminale in modo
409 canonico (vedi sez.~\ref{sec:term_design}).\\
410 \const{MAX\_INPUT}&255 & Spazio disponibile nella coda di input
412 sez.~\ref{sec:term_design}).\\
415 \caption{Costanti per i limiti sulle caratteristiche dei file.}
416 \label{tab:sys_file_macro}
419 Come per i limiti di sistema, lo standard POSIX.1 detta una serie di valori
420 minimi anche per queste caratteristiche, che ogni sistema che vuole essere
421 conforme deve rispettare; le relative macro sono riportate in
422 tab.~\ref{tab:sys_posix1_file}, e per esse vale lo stesso discorso fatto per
423 le analoghe di tab.~\ref{tab:sys_posix1_general}.
428 \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
430 \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
433 \const{\_POSIX\_LINK\_MAX} &8 & Numero massimo di link a un file.\\
434 \const{\_POSIX\_NAME\_MAX}& 14 & Lunghezza in byte di un nome di file.\\
435 \const{\_POSIX\_PATH\_MAX}& 256 & Lunghezza in byte di un
436 \itindex{pathname} \textit{pathname}.\\
437 \const{\_POSIX\_PIPE\_BUF}& 512 & Byte scrivibili atomicamente in una
439 \const{\_POSIX\_MAX\_CANON}&255 & Dimensione di una riga di
440 terminale in modo canonico.\\
441 \const{\_POSIX\_MAX\_INPUT}&255 & Spazio disponibile nella coda di input
443 % \const{\_POSIX\_MQ\_OPEN\_MAX}& 8& \\
444 % \const{\_POSIX\_MQ\_PRIO\_MAX}& 32& \\
445 % \const{\_POSIX\_FD\_SETSIZE}& 16 & \\
446 % \const{\_POSIX\_DELAYTIMER\_MAX}& 32 & \\
449 \caption{Costanti dei valori minimi delle caratteristiche dei file per la
450 conformità allo standard POSIX.1.}
451 \label{tab:sys_posix1_file}
454 Tutti questi limiti sono definiti in \file{limits.h}; come nel caso precedente
455 il loro uso è di scarsa utilità in quanto ampiamente superati in tutte le
456 implementazioni moderne.
459 \subsection{La funzione \func{pathconf}}
460 \label{sec:sys_pathconf}
462 In generale i limiti per i file sono molto più soggetti ad essere variabili
463 rispetto ai limiti generali del sistema; ad esempio parametri come la
464 lunghezza del nome del file o il numero di link possono variare da filesystem
465 a filesystem; per questo motivo questi limiti devono essere sempre controllati
466 con la funzione \funcd{pathconf}, il cui prototipo è:
467 \begin{prototype}{unistd.h}{long pathconf(char *path, int name)}
468 Restituisce il valore del parametro \param{name} per il file \param{path}.
470 \bodydesc{La funzione restituisce indietro il valore del parametro
471 richiesto, o -1 in caso di errore (ed \var{errno} viene impostata ad uno
472 degli errori possibili relativi all'accesso a \param{path}).}
475 E si noti come la funzione in questo caso richieda un argomento che specifichi
476 a quale file si fa riferimento, dato che il valore del limite cercato può
477 variare a seconda del filesystem. Una seconda versione della funzione,
478 \funcd{fpathconf}, opera su un file descriptor invece che su un
479 \itindex{pathname} \textit{pathname}. Il suo prototipo è:
480 \begin{prototype}{unistd.h}{long fpathconf(int fd, int name)}
481 Restituisce il valore del parametro \param{name} per il file \param{fd}.
483 \bodydesc{È identica a \func{pathconf} solo che utilizza un file descriptor
484 invece di un \itindex{pathname} \textit{pathname}; pertanto gli errori
485 restituiti cambiano di conseguenza.}
487 \noindent ed il suo comportamento è identico a quello di \func{pathconf}.
490 \subsection{La funzione \func{uname}}
491 \label{sec:sys_uname}
493 Un'altra funzione che si può utilizzare per raccogliere informazioni sia
494 riguardo al sistema che al computer su cui esso sta girando è \funcd{uname};
496 \begin{prototype}{sys/utsname.h}{int uname(struct utsname *info)}
497 Restituisce informazioni sul sistema nella struttura \param{info}.
499 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di
500 fallimento, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EFAULT}.}
503 La funzione, che viene usata dal comando \cmd{uname}, restituisce le
504 informazioni richieste nella struttura \param{info}; anche questa struttura è
505 definita in \file{sys/utsname.h}, secondo quanto mostrato in
506 fig.~\ref{fig:sys_utsname}, e le informazioni memorizzate nei suoi membri
507 indicano rispettivamente:
509 \item il nome del sistema operativo;
510 \item il nome della release del kernel;
511 \item il nome della versione del kernel;
512 \item il tipo di macchina in uso;
513 \item il nome della stazione;
514 \item il nome del domino.
516 l'ultima informazione è stata aggiunta di recente e non è prevista dallo
517 standard POSIX, essa è accessibile, come mostrato in
518 fig.~\ref{fig:sys_utsname}, solo definendo \macro{\_GNU\_SOURCE}.
521 \footnotesize \centering
522 \begin{minipage}[c]{15cm}
523 \includestruct{listati/ustname.h}
526 \caption{La struttura \structd{utsname}.}
527 \label{fig:sys_utsname}
530 In generale si tenga presente che le dimensioni delle stringe di una
531 \struct{utsname} non è specificata, e che esse sono sempre terminate con NUL;
532 il manuale delle \acr{glibc} indica due diverse dimensioni,
533 \const{\_UTSNAME\_LENGTH} per i campi standard e
534 \const{\_UTSNAME\_DOMAIN\_LENGTH} per quello specifico per il nome di dominio;
535 altri sistemi usano nomi diversi come \const{SYS\_NMLN} o \const{\_SYS\_NMLN}
536 o \const{UTSLEN} che possono avere valori diversi.\footnote{Nel caso di Linux
537 \func{uname} corrisponde in realtà a 3 system call diverse, le prime due
538 usano rispettivamente delle lunghezze delle stringhe di 9 e 65 byte; la
539 terza usa anch'essa 65 byte, ma restituisce anche l'ultimo campo,
540 \var{domainname}, con una lunghezza di 257 byte.}
543 \section{Opzioni e configurazione del sistema}
544 \label{sec:sys_config}
546 Come abbiamo accennato nella sezione precedente, non tutti i limiti che
547 caratterizzano il sistema sono fissi, o perlomeno non lo sono in tutte le
548 implementazioni. Finora abbiamo visto come si può fare per leggerli, ci manca
549 di esaminare il meccanismo che permette, quando questi possono variare durante
550 l'esecuzione del sistema, di modificarli.
552 Inoltre, al di la di quelli che possono essere limiti caratteristici previsti
553 da uno standard, ogni sistema può avere una sua serie di altri parametri di
554 configurazione, che, non essendo mai fissi e variando da sistema a sistema,
555 non sono stati inclusi nella standardizzazione della sezione precedente. Per
556 questi occorre, oltre al meccanismo di impostazione, pure un meccanismo di
557 lettura. Affronteremo questi argomenti in questa sezione, insieme alle
558 funzioni che si usano per il controllo di altre caratteristiche generali del
559 sistema, come quelle per la gestione dei filesystem e di utenti e gruppi.
562 \subsection{La funzione \func{sysctl} ed il filesystem \file{/proc}}
563 \label{sec:sys_sysctl}
565 La funzione che permette la lettura ed l'impostazione dei parametri del
566 sistema è \funcd{sysctl}; è una funzione derivata da BSD4.4, ma
567 l'implementazione è specifica di Linux; il suo prototipo è:
570 \funcdecl{int sysctl(int *name, int nlen, void *oldval, size\_t *oldlenp, void
571 *newval, size\_t newlen)}
573 Legge o scrive uno dei parametri di sistema.
575 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
576 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
578 \item[\errcode{EPERM}] non si ha il permesso di accedere ad uno dei
579 componenti nel cammino specificato per il parametro, o di accedere al
580 parametro nella modalità scelta.
581 \item[\errcode{ENOTDIR}] non esiste un parametro corrispondente al nome
583 % \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato \param{oldlenp} zero quando
584 % \param{oldval} è non nullo.
585 \item[\errcode{EINVAL}] o si è specificato un valore non valido per il
586 parametro che si vuole impostare o lo spazio provvisto per il ritorno di un
587 valore non è delle giuste dimensioni.
588 \item[\errcode{ENOMEM}] talvolta viene usato più correttamente questo errore
589 quando non si è specificato sufficiente spazio per ricevere il valore di un
592 ed inoltre \errval{EFAULT}.
596 I parametri a cui la funzione permettere di accedere sono organizzati in
597 maniera gerarchica all'interno di un albero;\footnote{si tenga presente che
598 includendo solo \file{unistd.h}, saranno definiti solo i parametri generici;
599 dato che ce ne sono molti specifici dell'implementazione, nel caso di Linux
600 occorrerà includere anche i file \file{linux/unistd.h} e
601 \file{linux/sysctl.h}.} per accedere ad uno di essi occorre specificare un
602 cammino attraverso i vari nodi dell'albero, in maniera analoga a come avviene
603 per la risoluzione di un \itindex{pathname} \textit{pathname} (da cui l'uso
604 alternativo del filesystem \file{/proc}, che vedremo dopo).
606 Ciascun nodo dell'albero è identificato da un valore intero, ed il cammino che
607 arriva ad identificare un parametro specifico è passato alla funzione
608 attraverso l'array \param{name}, di lunghezza \param{nlen}, che contiene la
609 sequenza dei vari nodi da attraversare. Ogni parametro ha un valore in un
610 formato specifico che può essere un intero, una stringa o anche una struttura
611 complessa, per questo motivo i valori vengono passati come puntatori
614 L'indirizzo a cui il valore corrente del parametro deve essere letto è
615 specificato da \param{oldvalue}, e lo spazio ivi disponibile è specificato da
616 \param{oldlenp} (passato come puntatore per avere indietro la dimensione
617 effettiva di quanto letto); il valore che si vuole impostare nel sistema è
618 passato in \param{newval} e la sua dimensione in \param{newlen}.
620 Si può effettuare anche una lettura e scrittura simultanea, nel qual caso il
621 valore letto restituito dalla funzione è quello precedente alla scrittura.
623 I parametri accessibili attraverso questa funzione sono moltissimi, e possono
624 essere trovati in \file{sysctl.h}, essi inoltre dipendono anche dallo stato
625 corrente del kernel (ad esempio dai moduli che sono stati caricati nel
626 sistema) e in genere i loro nomi possono variare da una versione di kernel
627 all'altra; per questo è sempre il caso di evitare l'uso di \func{sysctl}
628 quando esistono modalità alternative per ottenere le stesse informazioni.
629 Alcuni esempi di parametri ottenibili sono:
631 \item il nome di dominio
632 \item i parametri del meccanismo di \textit{paging}.
633 \item il filesystem montato come radice
634 \item la data di compilazione del kernel
635 \item i parametri dello stack TCP
636 \item il numero massimo di file aperti
639 Come accennato in Linux si ha una modalità alternativa per accedere alle
640 stesse informazioni di \func{sysctl} attraverso l'uso del filesystem
641 \file{/proc}. Questo è un filesystem virtuale, generato direttamente dal
642 kernel, che non fa riferimento a nessun dispositivo fisico, ma presenta in
643 forma di file alcune delle strutture interne del kernel stesso.
645 In particolare l'albero dei valori di \func{sysctl} viene presentato in forma
646 di file nella directory \file{/proc/sys}, cosicché è possibile accedervi
647 specificando un \itindex{pathname} \textit{pathname} e leggendo e scrivendo sul
648 file corrispondente al parametro scelto. Il kernel si occupa di generare al
649 volo il contenuto ed i nomi dei file corrispondenti, e questo ha il grande
650 vantaggio di rendere accessibili i vari parametri a qualunque comando di shell
651 e di permettere la navigazione dell'albero dei valori.
653 Alcune delle corrispondenze dei file presenti in \file{/proc/sys} con i valori
654 di \func{sysctl} sono riportate nei commenti del codice che può essere trovato
655 in \file{linux/sysctl.h},\footnote{indicando un file di definizioni si fa
656 riferimento alla directory standard dei file di include, che in ogni
657 distribuzione che si rispetti è \file{/usr/include}.} la informazione
658 disponibile in \file{/proc/sys} è riportata inoltre nella documentazione
659 inclusa nei sorgenti del kernel, nella directory \file{Documentation/sysctl}.
661 Ma oltre alle informazioni ottenibili da \func{sysctl} dentro \file{proc} sono
662 disponibili moltissime altre informazioni, fra cui ad esempio anche quelle
663 fornite da \func{uname} (vedi sez.~\ref{sec:sys_config}) che sono mantenute
664 nei file \procrelfile{/proc/sys/kernel}{ostype},
665 \procrelfile{/proc/sys/kernel}{hostname},
666 \procrelfile{/proc/sys/kernel}{osrelease},
667 \procrelfile{/proc/sys/kernel}{version} e
668 \procrelfile{/proc/sys/kernel}{domainname} di \file{/proc/sys/kernel/}.
672 \subsection{La gestione delle proprietà dei filesystem}
673 \label{sec:sys_file_config}
675 Come accennato in sez.~\ref{sec:file_organization} per poter accedere ai file
676 occorre prima rendere disponibile al sistema il filesystem su cui essi sono
677 memorizzati; l'operazione di attivazione del filesystem è chiamata
678 \textsl{montaggio}, per far questo in Linux\footnote{la funzione è specifica
679 di Linux e non è portabile.} si usa la funzione \funcd{mount} il cui
681 \begin{prototype}{sys/mount.h}
682 {mount(const char *source, const char *target, const char *filesystemtype,
683 unsigned long mountflags, const void *data)}
685 Monta il filesystem di tipo \param{filesystemtype} contenuto in \param{source}
686 sulla directory \param{target}.
688 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di
689 fallimento, nel qual caso gli errori comuni a tutti i filesystem che possono
690 essere restituiti in \var{errno} sono:
692 \item[\errcode{EPERM}] il processo non ha i privilegi di amministratore.
693 \item[\errcode{ENODEV}] \param{filesystemtype} non esiste o non è configurato
695 \item[\errcode{ENOTBLK}] non si è usato un \textit{block device} per
696 \param{source} quando era richiesto.
697 \item[\errcode{EBUSY}] \param{source} è già montato, o non può essere
698 rimontato in read-only perché ci sono ancora file aperti in scrittura, o
699 \param{target} è ancora in uso.
700 \item[\errcode{EINVAL}] il device \param{source} presenta un
701 \textit{superblock} non valido, o si è cercato di rimontare un filesystem
702 non ancora montato, o di montarlo senza che \param{target} sia un
703 \textit{mount point} o di spostarlo quando \param{target} non è un
704 \textit{mount point} o è \file{/}.
705 \item[\errcode{EACCES}] non si ha il permesso di accesso su uno dei
706 componenti del \itindex{pathname} \textit{pathname}, o si è cercato
707 di montare un filesystem disponibile in sola lettura senza averlo
708 specificato o il device \param{source} è su un filesystem montato con
709 l'opzione \const{MS\_NODEV}.
710 \item[\errcode{ENXIO}] il \textit{major number} del device \param{source} è
712 \item[\errcode{EMFILE}] la tabella dei device \textit{dummy} è piena.
714 ed inoltre \errval{ENOTDIR}, \errval{EFAULT}, \errval{ENOMEM},
715 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT} o \errval{ELOOP}.}
718 La funzione monta sulla directory \param{target}, detta \textit{mount point},
719 il filesystem contenuto in \param{source}. In generale un filesystem è
720 contenuto su un disco, e l'operazione di montaggio corrisponde a rendere
721 visibile al sistema il contenuto del suddetto disco, identificato attraverso
722 il file di dispositivo ad esso associato.
724 Ma la struttura del virtual filesystem vista in sez.~\ref{sec:file_vfs} è molto
725 più flessibile e può essere usata anche per oggetti diversi da un disco. Ad
726 esempio usando il \textit{loop device} si può montare un file qualunque (come
727 l'immagine di un CD-ROM o di un floppy) che contiene un filesystem, inoltre
728 alcuni filesystem, come \file{proc} o \file{devfs} sono del tutto virtuali, i
729 loro dati sono generati al volo ad ogni lettura, e passati al kernel ad ogni
732 Il tipo di filesystem è specificato da \param{filesystemtype}, che deve essere
733 una delle stringhe riportate nel file \procfile{/proc/filesystems}, che
734 contiene l'elenco dei filesystem supportati dal kernel; nel caso si sia
735 indicato uno dei filesystem virtuali, il contenuto di \param{source} viene
738 Dopo l'esecuzione della funzione il contenuto del filesystem viene resto
739 disponibile nella directory specificata come \textit{mount point}, il
740 precedente contenuto di detta directory viene mascherato dal contenuto della
741 directory radice del filesystem montato.
743 Dal kernel 2.4.x inoltre è divenuto possibile sia spostare atomicamente un
744 \textit{mount point} da una directory ad un'altra, sia montare in diversi
745 \textit{mount point} lo stesso filesystem, sia montare più filesystem sullo
746 stesso \textit{mount point} (nel qual caso vale quanto appena detto, e solo il
747 contenuto dell'ultimo filesystem montato sarà visibile).
749 Ciascun filesystem è dotato di caratteristiche specifiche che possono essere
750 attivate o meno, alcune di queste sono generali (anche se non è detto siano
751 disponibili in ogni filesystem), e vengono specificate come opzioni di
752 montaggio con l'argomento \param{mountflags}.
754 In Linux \param{mountflags} deve essere un intero a 32 bit i cui 16 più
755 significativi sono un \textit{magic number}\footnote{cioè un numero speciale
756 usato come identificativo, che nel caso è \code{0xC0ED}; si può usare la
757 costante \const{MS\_MGC\_MSK} per ottenere la parte di \param{mountflags}
758 riservata al \textit{magic number}.} mentre i 16 meno significativi sono
759 usati per specificare le opzioni; essi sono usati come maschera binaria e
760 vanno impostati con un OR aritmetico della costante \const{MS\_MGC\_VAL} con i
761 valori riportati in tab.~\ref{tab:sys_mount_flags}.
766 \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
768 \textbf{Parametro} & \textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
771 \const{MS\_RDONLY} & 1 & Monta in sola lettura.\\
772 \const{MS\_NOSUID} & 2 & Ignora i bit \itindex{suid~bit} \acr{suid} e
773 \itindex{sgid~bit} \acr{sgid}.\\
774 \const{MS\_NODEV} & 4 & Impedisce l'accesso ai file di dispositivo.\\
775 \const{MS\_NOEXEC} & 8 & Impedisce di eseguire programmi.\\
776 \const{MS\_SYNCHRONOUS}& 16 & Abilita la scrittura sincrona.\\
777 \const{MS\_REMOUNT} & 32 & Rimonta il filesystem cambiando le opzioni.\\
778 \const{MS\_MANDLOCK} & 64 & Consente il \textit{mandatory locking}
779 \itindex{mandatory~locking} (vedi
780 sez.~\ref{sec:file_mand_locking}).\\
781 \const{S\_WRITE} & 128 & Scrive normalmente.\\
782 \const{S\_APPEND} & 256 & Consente la scrittura solo in
783 \itindex{append~mode} \textit{append mode}
784 (vedi sez.~\ref{sec:file_sharing}).\\
785 \const{S\_IMMUTABLE} & 512 & Impedisce che si possano modificare i file.\\
786 \const{MS\_NOATIME} &1024 & Non aggiorna gli \textit{access time} (vedi
787 sez.~\ref{sec:file_file_times}).\\
788 \const{MS\_NODIRATIME}&2048 & Non aggiorna gli \textit{access time} delle
790 \const{MS\_BIND} &4096 & Monta il filesystem altrove.\\
791 \const{MS\_MOVE} &8192 & Sposta atomicamente il punto di montaggio.\\
794 \caption{Tabella dei codici dei flag di montaggio di un filesystem.}
795 \label{tab:sys_mount_flags}
798 % TODO aggiornare con i nuovi flag di man mount
800 Per l'impostazione delle caratteristiche particolari di ciascun filesystem si
801 usa invece l'argomento \param{data} che serve per passare le ulteriori
802 informazioni necessarie, che ovviamente variano da filesystem a filesystem.
804 La funzione \func{mount} può essere utilizzata anche per effettuare il
805 \textsl{rimontaggio} di un filesystem, cosa che permette di cambiarne al volo
806 alcune delle caratteristiche di funzionamento (ad esempio passare da sola
807 lettura a lettura/scrittura). Questa operazione è attivata attraverso uno dei
808 bit di \param{mountflags}, \const{MS\_REMOUNT}, che se impostato specifica che
809 deve essere effettuato il rimontaggio del filesystem (con le opzioni
810 specificate dagli altri bit), anche in questo caso il valore di \param{source}
813 Una volta che non si voglia più utilizzare un certo filesystem è possibile
814 \textsl{smontarlo} usando la funzione \funcd{umount}, il cui prototipo è:
815 \begin{prototype}{sys/mount.h}{umount(const char *target)}
817 Smonta il filesystem montato sulla directory \param{target}.
819 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di
820 fallimento, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
822 \item[\errcode{EPERM}] il processo non ha i privilegi di amministratore.
823 \item[\errcode{EBUSY}] \param{target} è la directory di lavoro di qualche
824 processo, o contiene dei file aperti, o un altro mount point.
826 ed inoltre \errval{ENOTDIR}, \errval{EFAULT}, \errval{ENOMEM},
827 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT} o \errval{ELOOP}.}
829 \noindent la funzione prende il nome della directory su cui il filesystem è
830 montato e non il file o il dispositivo che è stato montato,\footnote{questo è
831 vero a partire dal kernel 2.3.99-pre7, prima esistevano due chiamate
832 separate e la funzione poteva essere usata anche specificando il file di
833 dispositivo.} in quanto con il kernel 2.4.x è possibile montare lo stesso
834 dispositivo in più punti. Nel caso più di un filesystem sia stato montato
835 sullo stesso \textit{mount point} viene smontato quello che è stato montato
838 Si tenga presente che la funzione fallisce quando il filesystem è
839 \textsl{occupato}, questo avviene quando ci sono ancora file aperti sul
840 filesystem, se questo contiene la directory di lavoro corrente di un qualunque
841 processo o il mount point di un altro filesystem; in questo caso l'errore
842 restituito è \errcode{EBUSY}.
844 Linux provvede inoltre una seconda funzione, \funcd{umount2}, che in alcuni
845 casi permette di forzare lo smontaggio di un filesystem, anche quando questo
846 risulti occupato; il suo prototipo è:
847 \begin{prototype}{sys/mount.h}{umount2(const char *target, int flags)}
849 La funzione è identica a \func{umount} per comportamento e codici di errore,
850 ma con \param{flags} si può specificare se forzare lo smontaggio.
853 Il valore di \param{flags} è una maschera binaria, e al momento l'unico valore
854 definito è il bit \const{MNT\_FORCE}; gli altri bit devono essere nulli.
855 Specificando \const{MNT\_FORCE} la funzione cercherà di liberare il filesystem
856 anche se è occupato per via di una delle condizioni descritte in precedenza. A
857 seconda del tipo di filesystem alcune (o tutte) possono essere superate,
858 evitando l'errore di \errcode{EBUSY}. In tutti i casi prima dello smontaggio
859 viene eseguita una sincronizzazione dei dati.
861 % TODO documentare MNT_DETACH e MNT_EXPIRE ...
863 Altre due funzioni specifiche di Linux,\footnote{esse si trovano anche su BSD,
864 ma con una struttura diversa.} utili per ottenere in maniera diretta
865 informazioni riguardo al filesystem su cui si trova un certo file, sono
866 \funcd{statfs} e \funcd{fstatfs}, i cui prototipi sono:
869 \funcdecl{int statfs(const char *path, struct statfs *buf)}
871 \funcdecl{int fstatfs(int fd, struct statfs *buf)}
873 Restituisce in \param{buf} le informazioni relative al filesystem su cui è
874 posto il file specificato.
876 \bodydesc{Le funzioni ritornano 0 in caso di successo e -1 in caso di
877 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
879 \item[\errcode{ENOSYS}] il filesystem su cui si trova il file specificato non
880 supporta la funzione.
882 e \errval{EFAULT} ed \errval{EIO} per entrambe, \errval{EBADF} per
883 \func{fstatfs}, \errval{ENOTDIR}, \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENOENT},
884 \errval{EACCES}, \errval{ELOOP} per \func{statfs}.}
887 Queste funzioni permettono di ottenere una serie di informazioni generali
888 riguardo al filesystem su cui si trova il file specificato; queste vengono
889 restituite all'indirizzo \param{buf} di una struttura \struct{statfs} definita
890 come in fig.~\ref{fig:sys_statfs}, ed i campi che sono indefiniti per il
891 filesystem in esame sono impostati a zero. I valori del campo \var{f\_type}
892 sono definiti per i vari filesystem nei relativi file di header dei sorgenti
893 del kernel da costanti del tipo \var{XXX\_SUPER\_MAGIC}, dove \var{XXX} in
894 genere è il nome del filesystem stesso.
897 \footnotesize \centering
898 \begin{minipage}[c]{15cm}
899 \includestruct{listati/statfs.h}
902 \caption{La struttura \structd{statfs}.}
903 \label{fig:sys_statfs}
907 Le \acr{glibc} provvedono infine una serie di funzioni per la gestione dei due
908 file \conffile{/etc/fstab} ed \conffile{/etc/mtab}, che convenzionalmente sono
909 usati in quasi tutti i sistemi unix-like per mantenere rispettivamente le
910 informazioni riguardo ai filesystem da montare e a quelli correntemente
911 montati. Le funzioni servono a leggere il contenuto di questi file in
912 opportune strutture \struct{fstab} e \struct{mntent}, e, per
913 \conffile{/etc/mtab} per inserire e rimuovere le voci presenti nel file.
915 In generale si dovrebbero usare queste funzioni (in particolare quelle
916 relative a \conffile{/etc/mtab}), quando si debba scrivere un programma che
917 effettua il montaggio di un filesystem; in realtà in questi casi è molto più
918 semplice invocare direttamente il programma \cmd{mount}, per cui ne
919 tralasceremo la trattazione, rimandando al manuale delle \acr{glibc}
920 \cite{glibc} per la documentazione completa.
924 % TODO scrivere relativamente alle varie funzioni (getfsent e getmntent &C)
926 \subsection{La gestione delle informazioni su utenti e gruppi}
927 \label{sec:sys_user_group}
929 Tradizionalmente le informazioni utilizzate nella gestione di utenti e gruppi
930 (password, corrispondenze fra nomi simbolici e user-id, home directory, ecc.)
931 venivano registrate all'interno dei due file di testo \conffile{/etc/passwd}
932 ed \conffile{/etc/group},\footnote{in realtà oltre a questi nelle
933 distribuzioni più recenti è stato introdotto il sistema delle \textit{shadow
934 password} che prevede anche i due file \conffile{/etc/shadow} e
935 \conffile{/etc/gshadow}, in cui sono state spostate le informazioni di
936 autenticazione (ed inserite alcune estensioni) per toglierle dagli altri
937 file che devono poter essere letti per poter effettuare l'associazione fra
938 username e \acr{uid}.} il cui formato è descritto dalle relative pagine del
939 manuale\footnote{nella quinta sezione, quella dei file di configurazione,
940 occorre cioè usare \cmd{man 5 passwd} dato che altrimenti si avrebbe la
941 pagina di manuale del comando \cmd{passwd}.} e tutte le funzioni che
942 richiedevano l'accesso a queste informazione andavano a leggere direttamente
943 il contenuto di questi file.
945 Col tempo però questa impostazione ha incominciato a mostrare dei limiti: da
946 una parte il meccanismo classico di autenticazione è stato ampliato, ed oggi
947 la maggior parte delle distribuzioni di GNU/Linux usa la libreria PAM (sigla
948 che sta per \textit{Pluggable Authentication Method}) che fornisce una
949 interfaccia comune per i processi di autenticazione,\footnote{il
950 \textit{Pluggable Authentication Method} è un sistema modulare, in cui è
951 possibile utilizzare anche più meccanismi insieme, diventa così possibile
952 avere vari sistemi di riconoscimento (biometria, chiavi hardware, ecc.),
953 diversi formati per le password e diversi supporti per le informazioni, il
954 tutto in maniera trasparente per le applicazioni purché per ciascun
955 meccanismo si disponga della opportuna libreria che implementa l'interfaccia
956 di PAM.} svincolando completamente le singole applicazione dai dettagli del
957 come questa viene eseguita e di dove vengono mantenuti i dati relativi;
958 dall'altra con il diffondersi delle reti la necessità di centralizzare le
959 informazioni degli utenti e dei gruppi per insiemi di macchine, in modo da
960 mantenere coerenti i dati, ha portato anche alla necessità di poter recuperare
961 e memorizzare dette informazioni su supporti diversi, introducendo il sistema
962 del \itindex{Name~Service~Switch} \textit{Name Service Switch} che tratteremo
963 brevemente più avanti (in sez.~\ref{sec:sock_resolver}) dato che la maggior
964 parte delle sua applicazioni sono relative alla risoluzioni di nomi di rete.
966 In questo paragrafo ci limiteremo comunque a trattare le funzioni classiche
967 per la lettura delle informazioni relative a utenti e gruppi tralasciando
968 completamente quelle relative all'autenticazione.
969 % Per questo non tratteremo
970 % affatto l'interfaccia di PAM, ma approfondiremo invece il sistema del
971 % \textit{Name Service Switch}, un meccanismo messo a disposizione dalle
972 % \acr{glibc} per modularizzare l'accesso a tutti i servizi in cui sia
973 % necessario trovare una corrispondenza fra un nome ed un numero (od altra
974 % informazione) ad esso associato, come appunto, quella fra uno username ed un
975 % \acr{uid} o fra un \acr{gid} ed il nome del gruppo corrispondente.
976 Le prime funzioni che vedremo sono quelle previste dallo standard POSIX.1;
977 queste sono del tutto generiche e si appoggiano direttamente al \textit{Name
978 Service Switch}, per cui sono in grado di ricevere informazioni qualunque
979 sia il supporto su cui esse vengono mantenute. Per leggere le informazioni
980 relative ad un utente si possono usare due funzioni, \funcd{getpwuid} e
981 \funcd{getpwnam}, i cui prototipi sono:
984 \headdecl{sys/types.h}
985 \funcdecl{struct passwd *getpwuid(uid\_t uid)}
987 \funcdecl{struct passwd *getpwnam(const char *name)}
989 Restituiscono le informazioni relative all'utente specificato.
991 \bodydesc{Le funzioni ritornano il puntatore alla struttura contenente le
992 informazioni in caso di successo e \val{NULL} nel caso non sia stato
993 trovato nessun utente corrispondente a quanto specificato.}
996 Le due funzioni forniscono le informazioni memorizzate nel registro degli
997 utenti (che nelle versioni più recenti possono essere ottenute attraverso PAM)
998 relative all'utente specificato attraverso il suo \acr{uid} o il nome di
999 login. Entrambe le funzioni restituiscono un puntatore ad una struttura di
1000 tipo \struct{passwd} la cui definizione (anch'essa eseguita in \file{pwd.h}) è
1001 riportata in fig.~\ref{fig:sys_passwd_struct}, dove è pure brevemente
1002 illustrato il significato dei vari campi.
1004 \begin{figure}[!htb]
1007 \begin{minipage}[c]{15cm}
1008 \includestruct{listati/passwd.h}
1011 \caption{La struttura \structd{passwd} contenente le informazioni relative ad
1012 un utente del sistema.}
1013 \label{fig:sys_passwd_struct}
1016 La struttura usata da entrambe le funzioni è allocata staticamente, per questo
1017 motivo viene sovrascritta ad ogni nuova invocazione, lo stesso dicasi per la
1018 memoria dove sono scritte le stringhe a cui i puntatori in essa contenuti
1019 fanno riferimento. Ovviamente questo implica che dette funzioni non possono
1020 essere rientranti; per questo motivo ne esistono anche due versioni
1021 alternative (denotate dalla solita estensione \code{\_r}), i cui prototipi
1026 \headdecl{sys/types.h}
1028 \funcdecl{struct passwd *getpwuid\_r(uid\_t uid, struct passwd *password,
1029 char *buffer, size\_t buflen, struct passwd **result)}
1031 \funcdecl{struct passwd *getpwnam\_r(const char *name, struct passwd
1032 *password, char *buffer, size\_t buflen, struct passwd **result)}
1034 Restituiscono le informazioni relative all'utente specificato.
1036 \bodydesc{Le funzioni ritornano 0 in caso di successo e un codice d'errore
1037 altrimenti, nel qual caso \var{errno} sarà impostata opportunamente.}
1040 In questo caso l'uso è molto più complesso, in quanto bisogna prima allocare
1041 la memoria necessaria a contenere le informazioni. In particolare i valori
1042 della struttura \struct{passwd} saranno restituiti all'indirizzo
1043 \param{password} mentre la memoria allocata all'indirizzo \param{buffer}, per
1044 un massimo di \param{buflen} byte, sarà utilizzata per contenere le stringhe
1045 puntate dai campi di \param{password}. Infine all'indirizzo puntato da
1046 \param{result} viene restituito il puntatore ai dati ottenuti, cioè
1047 \param{buffer} nel caso l'utente esista, o \val{NULL} altrimenti. Qualora i
1048 dati non possano essere contenuti nei byte specificati da \param{buflen}, la
1049 funzione fallirà restituendo \errcode{ERANGE} (e \param{result} sarà comunque
1050 impostato a \val{NULL}).
1052 Del tutto analoghe alle precedenti sono le funzioni \funcd{getgrnam} e
1053 \funcd{getgrgid} (e le relative analoghe rientranti con la stessa estensione
1054 \code{\_r}) che permettono di leggere le informazioni relative ai gruppi, i
1055 loro prototipi sono:
1058 \headdecl{sys/types.h}
1060 \funcdecl{struct group *getgrgid(gid\_t gid)}
1062 \funcdecl{struct group *getgrnam(const char *name)}
1064 \funcdecl{struct group *getpwuid\_r(gid\_t gid, struct group *password,
1065 char *buffer, size\_t buflen, struct group **result)}
1067 \funcdecl{struct group *getpwnam\_r(const char *name, struct group
1068 *password, char *buffer, size\_t buflen, struct group **result)}
1070 Restituiscono le informazioni relative al gruppo specificato.
1072 \bodydesc{Le funzioni ritornano 0 in caso di successo e un codice d'errore
1073 altrimenti, nel qual caso \var{errno} sarà impostata opportunamente.}
1076 Il comportamento di tutte queste funzioni è assolutamente identico alle
1077 precedenti che leggono le informazioni sugli utenti, l'unica differenza è che
1078 in questo caso le informazioni vengono restituite in una struttura di tipo
1079 \struct{group}, la cui definizione è riportata in
1080 fig.~\ref{fig:sys_group_struct}.
1082 \begin{figure}[!htb]
1085 \begin{minipage}[c]{15cm}
1086 \includestruct{listati/group.h}
1089 \caption{La struttura \structd{group} contenente le informazioni relative ad
1090 un gruppo del sistema.}
1091 \label{fig:sys_group_struct}
1094 Le funzioni viste finora sono in grado di leggere le informazioni sia
1095 direttamente dal file delle password in \conffile{/etc/passwd} che tramite il
1096 sistema del \itindex{Name~Service~Switch} \textit{Name Service Switch} e sono
1097 completamente generiche. Si noti però che non c'è una funzione che permetta di
1098 impostare direttamente una password.\footnote{in realtà questo può essere
1099 fatto ricorrendo a PAM, ma questo è un altro discorso.} Dato che POSIX non
1100 prevede questa possibilità esiste un'altra interfaccia che lo fa, derivata da
1101 SVID le cui funzioni sono riportate in tab.~\ref{tab:sys_passwd_func}. Questa
1102 però funziona soltanto quando le informazioni sono mantenute su un apposito
1103 file di \textsl{registro} di utenti e gruppi, con il formato classico di
1104 \conffile{/etc/passwd} e \conffile{/etc/group}.
1109 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1111 \textbf{Funzione} & \textbf{Significato}\\
1114 \func{fgetpwent} & Legge una voce dal file di registro degli utenti
1116 \func{fgetpwent\_r}& Come la precedente, ma rientrante.\\
1117 \func{putpwent} & Immette una voce in un file di registro degli
1119 \func{getpwent} & Legge una voce da \conffile{/etc/passwd}.\\
1120 \func{getpwent\_r} & Come la precedente, ma rientrante.\\
1121 \func{setpwent} & Ritorna all'inizio di \conffile{/etc/passwd}.\\
1122 \func{endpwent} & Chiude \conffile{/etc/passwd}.\\
1123 \func{fgetgrent} & Legge una voce dal file di registro dei gruppi
1125 \func{fgetgrent\_r}& Come la precedente, ma rientrante.\\
1126 \func{putgrent} & Immette una voce in un file di registro dei gruppi.\\
1127 \func{getgrent} & Legge una voce da \conffile{/etc/group}.\\
1128 \func{getgrent\_r} & Come la precedente, ma rientrante.\\
1129 \func{setgrent} & Ritorna all'inizio di \conffile{/etc/group}.\\
1130 \func{endgrent} & Chiude \conffile{/etc/group}.\\
1133 \caption{Funzioni per la manipolazione dei campi di un file usato come
1134 registro per utenti o gruppi nel formato di \conffile{/etc/passwd} e
1135 \conffile{/etc/group}.}
1136 \label{tab:sys_passwd_func}
1139 Dato che oramai la gran parte delle distribuzioni di GNU/Linux utilizzano
1140 almeno le \textit{shadow password} (quindi con delle modifiche rispetto al
1141 formato classico del file \conffile{/etc/passwd}), si tenga presente che le
1142 funzioni di questa interfaccia che permettono di scrivere delle voci in un
1143 \textsl{registro} degli utenti (cioè \func{putpwent} e \func{putgrent}) non
1144 hanno la capacità di farlo specificando tutti i contenuti necessari rispetto a
1145 questa estensione. Per questo motivo l'uso di queste funzioni è deprecato, in
1146 quanto comunque non funzionale, pertanto ci limiteremo a fornire soltanto
1147 l'elenco di tab.~\ref{tab:sys_passwd_func}, senza nessuna spiegazione
1148 ulteriore. Chi volesse insistere ad usare questa interfaccia può fare
1149 riferimento alle pagine di manuale delle rispettive funzioni ed al manuale
1150 delle \acr{glibc} per i dettagli del funzionamento.
1154 \subsection{Il registro della \textsl{contabilità} degli utenti}
1155 \label{sec:sys_accounting}
1157 L'ultimo insieme di funzioni relative alla gestione del sistema che
1158 esamineremo è quello che permette di accedere ai dati del registro della
1159 cosiddetta \textsl{contabilità} (o \textit{accounting}) degli utenti. In esso
1160 vengono mantenute una serie di informazioni storiche relative sia agli utenti
1161 che si sono collegati al sistema, (tanto per quelli correntemente collegati,
1162 che per la registrazione degli accessi precedenti), sia relative all'intero
1163 sistema, come il momento di lancio di processi da parte di \cmd{init}, il
1164 cambiamento dell'orologio di sistema, il cambiamento di runlevel o il riavvio
1167 I dati vengono usualmente\footnote{questa è la locazione specificata dal
1168 \textit{Linux Filesystem Hierarchy Standard}, adottato dalla gran parte
1169 delle distribuzioni.} memorizzati nei due file \file{/var/run/utmp} e
1170 \file{/var/log/wtmp}.\footnote{non si confonda quest'ultimo con il simile
1171 \file{/var/log/btmp} dove invece vengono memorizzati dal programma di login
1172 tutti tentativi di accesso fallito.} Quando un utente si collega viene
1173 aggiunta una voce a \file{/var/run/utmp} in cui viene memorizzato il nome di
1174 login, il terminale da cui ci si collega, l'\acr{uid} della shell di login,
1175 l'orario della connessione ed altre informazioni. La voce resta nel file fino
1176 al logout, quando viene cancellata e spostata in \file{/var/log/wtmp}.
1178 In questo modo il primo file viene utilizzato per registrare chi sta
1179 utilizzando il sistema al momento corrente, mentre il secondo mantiene la
1180 registrazione delle attività degli utenti. A quest'ultimo vengono anche
1181 aggiunte delle voci speciali per tenere conto dei cambiamenti del sistema,
1182 come la modifica del runlevel, il riavvio della macchina, ecc. Tutte queste
1183 informazioni sono descritte in dettaglio nel manuale delle \acr{glibc}.
1185 Questi file non devono mai essere letti direttamente, ma le informazioni che
1186 contengono possono essere ricavate attraverso le opportune funzioni di
1187 libreria. Queste sono analoghe alle precedenti funzioni (vedi
1188 tab.~\ref{tab:sys_passwd_func}) usate per accedere al registro degli utenti,
1189 solo che in questo caso la struttura del registro della \textsl{contabilità} è
1190 molto più complessa, dato che contiene diversi tipi di informazione.
1192 Le prime tre funzioni, \funcd{setutent}, \funcd{endutent} e \funcd{utmpname}
1193 servono rispettivamente a aprire e a chiudere il file che contiene il
1194 registro, e a specificare su quale file esso viene mantenuto. I loro prototipi
1199 \funcdecl{void utmpname(const char *file)} Specifica il file da usare come
1202 \funcdecl{void setutent(void)} Apre il file del registro, posizionandosi al
1205 \funcdecl{void endutent(void)} Chiude il file del registro.
1207 \bodydesc{Le funzioni non ritornano codici di errore.}
1209 e si tenga presente che le funzioni non restituiscono nessun valore, pertanto
1210 non è possibile accorgersi di eventuali errori (ad esempio se si è impostato
1211 un nome di file sbagliato con \func{utmpname}).
1213 Nel caso non si sia utilizzata \func{utmpname} per specificare un file di
1214 registro alternativo, sia \func{setutent} che \func{endutent} operano usando
1215 il default che è \file{/var/run/utmp}. Il nome di questo file, così come una
1216 serie di altri valori di default per i \textit{pathname} di uso più comune,
1217 viene mantenuto nei valori di una serie di costanti definite includendo
1218 \file{paths.h}, in particolare quelle che ci interessano sono:
1219 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
1220 \item[\const{\_PATH\_UTMP}] specifica il file che contiene il registro per gli
1221 utenti correntemente collegati; questo è il valore che viene usato se non si
1222 è utilizzato \func{utmpname} per modificarlo.
1223 \item[\const{\_PATH\_WTMP}] specifica il file che contiene il registro per
1224 l'archivio storico degli utenti collegati.
1226 che nel caso di Linux hanno un valore corrispondente ai file
1227 \file{/var/run/utmp} e \file{/var/log/wtmp} citati in precedenza.
1229 Una volta aperto il file del registro degli utenti si può eseguire una
1230 scansione leggendo o scrivendo una voce con le funzioni \funcd{getutent},
1231 \funcd{getutid}, \funcd{getutline} e \funcd{pututline}, i cui prototipi sono:
1235 \funcdecl{struct utmp *getutent(void)}
1236 Legge una voce dalla posizione corrente nel registro.
1238 \funcdecl{struct utmp *getutid(struct utmp *ut)} Ricerca una voce sul
1239 registro in base al contenuto di \param{ut}.
1241 \funcdecl{struct utmp *getutline(struct utmp *ut)}
1242 Ricerca nel registro la prima voce corrispondente ad un processo sulla linea
1243 di terminale specificata tramite \param{ut}.
1245 \funcdecl{struct utmp *pututline(struct utmp *ut)}
1246 Scrive una voce nel registro.
1248 \bodydesc{Le funzioni ritornano il puntatore ad una struttura \struct{utmp}
1249 in caso di successo e \val{NULL} in caso di errore.}
1252 Tutte queste funzioni fanno riferimento ad una struttura di tipo
1253 \struct{utmp}, la cui definizione in Linux è riportata in
1254 fig.~\ref{fig:sys_utmp_struct}. Le prime tre funzioni servono per leggere una
1255 voce dal registro; \func{getutent} legge semplicemente la prima voce
1256 disponibile; le altre due permettono di eseguire una ricerca.
1259 \begin{figure}[!htb]
1262 \begin{minipage}[c]{15cm}
1263 \includestruct{listati/utmp.h}
1266 \caption{La struttura \structd{utmp} contenente le informazioni di una voce
1267 del registro di \textsl{contabilità}.}
1268 \label{fig:sys_utmp_struct}
1271 Con \func{getutid} si può cercare una voce specifica, a seconda del valore del
1272 campo \var{ut\_type} dell'argomento \param{ut}. Questo può assumere i valori
1273 riportati in tab.~\ref{tab:sys_ut_type}, quando assume i valori
1274 \const{RUN\_LVL}, \const{BOOT\_TIME}, \const{OLD\_TIME}, \const{NEW\_TIME},
1275 verrà restituito la prima voce che corrisponde al tipo determinato; quando
1276 invece assume i valori \const{INIT\_PROCESS}, \const{LOGIN\_PROCESS},
1277 \const{USER\_PROCESS} o \const{DEAD\_PROCESS} verrà restituita la prima voce
1278 corrispondente al valore del campo \var{ut\_id} specificato in \param{ut}.
1283 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1285 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
1288 \const{EMPTY} & Non contiene informazioni valide.\\
1289 \const{RUN\_LVL} & Identica il runlevel del sistema.\\
1290 \const{BOOT\_TIME} & Identifica il tempo di avvio del sistema.\\
1291 \const{OLD\_TIME} & Identifica quando è stato modificato l'orologio di
1293 \const{NEW\_TIME} & Identifica da quanto è stato modificato il
1295 \const{INIT\_PROCESS} & Identifica un processo lanciato da \cmd{init}.\\
1296 \const{LOGIN\_PROCESS}& Identifica un processo di login.\\
1297 \const{USER\_PROCESS} & Identifica un processo utente.\\
1298 \const{DEAD\_PROCESS} & Identifica un processo terminato.\\
1299 % \const{ACCOUNTING} & ??? \\
1302 \caption{Classificazione delle voci del registro a seconda dei
1303 possibili valori del campo \var{ut\_type}.}
1304 \label{tab:sys_ut_type}
1307 La funzione \func{getutline} esegue la ricerca sulle voci che hanno
1308 \var{ut\_type} uguale a \const{LOGIN\_PROCESS} o \const{USER\_PROCESS},
1309 restituendo la prima che corrisponde al valore di \var{ut\_line}, che
1310 specifica il device\footnote{espresso senza il \file{/dev/} iniziale.} di
1311 terminale che interessa. Lo stesso criterio di ricerca è usato da
1312 \func{pututline} per trovare uno spazio dove inserire la voce specificata,
1313 qualora non sia trovata la voce viene aggiunta in coda al registro.
1315 In generale occorre però tenere conto che queste funzioni non sono
1316 completamente standardizzate, e che in sistemi diversi possono esserci
1317 differenze; ad esempio \func{pututline} restituisce \code{void} in vari
1318 sistemi (compreso Linux, fino alle \acr{libc5}). Qui seguiremo la sintassi
1319 fornita dalle \acr{glibc}, ma gli standard POSIX 1003.1-2001 e XPG4.2 hanno
1320 introdotto delle nuove strutture (e relativi file) di tipo \code{utmpx}, che
1321 sono un sovrainsieme di \code{utmp}.
1323 Le \acr{glibc} utilizzano già una versione estesa di \code{utmp}, che rende
1324 inutili queste nuove strutture; pertanto esse e le relative funzioni di
1325 gestione (\func{getutxent}, \func{getutxid}, \func{getutxline},
1326 \func{pututxline}, \func{setutxent} e \func{endutxent}) sono ridefinite come
1327 sinonimi delle funzioni appena viste.
1329 Come visto in sez.~\ref{sec:sys_user_group}, l'uso di strutture allocate
1330 staticamente rende le funzioni di lettura non rientranti; per questo motivo le
1331 \acr{glibc} forniscono anche delle versioni rientranti: \func{getutent\_r},
1332 \func{getutid\_r}, \func{getutline\_r}, che invece di restituire un puntatore
1333 restituiscono un intero e prendono due argomenti aggiuntivi. Le funzioni si
1334 comportano esattamente come le analoghe non rientranti, solo che restituiscono
1335 il risultato all'indirizzo specificato dal primo argomento aggiuntivo (di tipo
1336 \code{struct utmp *buffer}) mentre il secondo (di tipo \code{struct utmp
1337 **result)} viene usato per restituire il puntatore allo stesso buffer.
1339 Infine le \acr{glibc} forniscono come estensione per la scrittura delle voci
1340 in \file{wmtp} altre due funzioni, \funcd{updwtmp} e \funcd{logwtmp}, i cui
1345 \funcdecl{void updwtmp(const char *wtmp\_file, const struct utmp *ut)}
1346 Aggiunge la voce \param{ut} nel registro \file{wmtp}.
1348 \funcdecl{void logwtmp(const char *line, const char *name, const char
1349 *host)} Aggiunge nel registro una voce con i valori specificati.
1352 La prima funzione permette l'aggiunta di una voce a \file{wmtp} specificando
1353 direttamente una struttura \struct{utmp}, mentre la seconda utilizza gli
1354 argomenti \param{line}, \param{name} e \param{host} per costruire la voce che
1355 poi aggiunge chiamando \func{updwtmp}.
1358 \section{Il controllo dell'uso delle risorse}
1359 \label{sec:sys_res_limits}
1362 Dopo aver esaminato le funzioni che permettono di controllare le varie
1363 caratteristiche, capacità e limiti del sistema a livello globale, in questa
1364 sezione tratteremo le varie funzioni che vengono usate per quantificare le
1365 risorse (CPU, memoria, ecc.) utilizzate da ogni singolo processo e quelle che
1366 permettono di imporre a ciascuno di essi vincoli e limiti di
1370 \subsection{L'uso delle risorse}
1371 \label{sec:sys_resource_use}
1373 Come abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:proc_wait} le informazioni riguardo
1374 l'utilizzo delle risorse da parte di un processo è mantenuto in una struttura
1375 di tipo \struct{rusage}, la cui definizione (che si trova in
1376 \file{sys/resource.h}) è riportata in fig.~\ref{fig:sys_rusage_struct}.
1378 \begin{figure}[!htb]
1381 \begin{minipage}[c]{15cm}
1382 \includestruct{listati/rusage.h}
1385 \caption{La struttura \structd{rusage} per la lettura delle informazioni dei
1386 delle risorse usate da un processo.}
1387 \label{fig:sys_rusage_struct}
1390 La definizione della struttura in fig.~\ref{fig:sys_rusage_struct} è ripresa
1391 da BSD 4.3,\footnote{questo non ha a nulla a che fare con il cosiddetto
1392 \textit{BSD accounting} (vedi sez. \ref{sec:sys_bsd_accounting}) che si trova
1393 nelle opzioni di compilazione del kernel (e di norma è disabilitato) che
1394 serve per mantenere una contabilità delle risorse usate da ciascun processo
1395 in maniera molto più dettagliata.} ma attualmente (con i kernel della serie
1396 2.4.x e 2.6.x) i soli campi che sono mantenuti sono: \var{ru\_utime},
1397 \var{ru\_stime}, \var{ru\_minflt}, \var{ru\_majflt}, e \var{ru\_nswap}. I
1398 primi due indicano rispettivamente il tempo impiegato dal processo
1399 nell'eseguire le istruzioni in user space, e quello impiegato dal kernel nelle
1400 system call eseguite per conto del processo.
1402 Gli altri tre campi servono a quantificare l'uso della memoria
1403 virtuale\index{memoria~virtuale} e corrispondono rispettivamente al numero di
1404 \itindex{page~fault} \textit{page fault} (vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_gen})
1405 avvenuti senza richiedere I/O su disco (i cosiddetti \textit{minor page
1406 fault}), a quelli che invece han richiesto I/O su disco (detti invece
1407 \textit{major page fault}) ed al numero di volte che il processo è stato
1408 completamente tolto dalla memoria per essere inserito nello swap.
1410 In genere includere esplicitamente \file{<sys/time.h>} non è più strettamente
1411 necessario, ma aumenta la portabilità, e serve comunque quando, come nella
1412 maggior parte dei casi, si debba accedere ai campi di \struct{rusage} relativi
1413 ai tempi di utilizzo del processore, che sono definiti come strutture di tipo
1416 Questa è la stessa struttura utilizzata da \func{wait4} (si ricordi quando
1417 visto in sez.~\ref{sec:proc_wait}) per ricavare la quantità di risorse
1418 impiegate dal processo di cui si è letto lo stato di terminazione, ma essa può
1419 anche essere letta direttamente utilizzando la funzione \funcd{getrusage}, il
1422 \headdecl{sys/time.h}
1423 \headdecl{sys/resource.h}
1426 \funcdecl{int getrusage(int who, struct rusage *usage)}
1427 Legge la quantità di risorse usate da un processo.
1430 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
1431 nel qual caso \var{errno} può essere \errval{EINVAL} o \errval{EFAULT}.}
1434 L'argomento \param{who} permette di specificare il processo di cui si vuole
1435 leggere l'uso delle risorse; esso può assumere solo i due valori
1436 \const{RUSAGE\_SELF} per indicare il processo corrente e
1437 \const{RUSAGE\_CHILDREN} per indicare l'insieme dei processi figli di cui si è
1438 ricevuto lo stato di terminazione.
1441 \subsection{Limiti sulle risorse}
1442 \label{sec:sys_resource_limit}
1444 Come accennato nell'introduzione il kernel mette a disposizione delle
1445 funzionalità che permettono non solo di mantenere dati statistici relativi
1446 all'uso delle risorse, ma anche di imporre dei limiti precisi sul loro
1447 utilizzo da parte dei vari processi o degli utenti.
1449 Per far questo esistono una serie di risorse e ad ogni processo vengono
1450 associati due diversi limiti per ciascuna di esse; questi sono il
1451 \textsl{limite corrente} (o \textit{current limit}) che esprime un valore
1452 massimo che il processo non può superare ad un certo momento, ed il
1453 \textsl{limite massimo} (o \textit{maximum limit}) che invece esprime il
1454 valore massimo che può assumere il \textsl{limite corrente}. In generale il
1455 primo viene chiamato anche \textit{soft limit} dato che il suo valore può
1456 essere aumentato dal processo stesso durante l'esecuzione, ciò può però essere
1457 fatto solo fino al valore del secondo, che per questo viene detto \textit{hard
1463 \begin{tabular}[c]{|l|p{12cm}|}
1465 \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
1468 \const{RLIMIT\_AS} & La dimensione massima della memoria virtuale di
1469 un processo, il cosiddetto \textit{Address
1470 Space}, (vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_gen}). Se
1471 il limite viene superato dall'uso di funzioni
1472 come \func{brk}, \func{mremap} o \func{mmap}
1473 esse falliranno con un errore di
1474 \errcode{ENOMEM}, mentre se il superamento viene
1475 causato dalla crescita dello \itindex{stack}
1476 stack il processo riceverà un segnale di
1478 \const{RLIMIT\_CORE} & La massima dimensione per di un file di
1479 \itindex{core~dump} \textit{core dump} (vedi
1480 sez.~\ref{sec:sig_prog_error}) creato nella
1481 terminazione di un processo; file di dimensioni
1482 maggiori verranno troncati a questo valore,
1483 mentre con un valore si bloccherà la creazione
1484 dei \itindex{core~dump} \textit{core dump}.\\
1485 \const{RLIMIT\_CPU} & Il massimo tempo di CPU (vedi
1486 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}) che il processo può
1487 usare. Il superamento del limite corrente
1488 comporta l'emissione di un segnale di
1489 \const{SIGXCPU} la cui azione predefinita (vedi
1490 sez.~\ref{sec:sig_classification}) è terminare
1491 il processo. Il superamento del limite massimo
1492 comporta l'emissione di un segnale di
1493 \const{SIGKILL}.\footnotemark\\
1494 \const{RLIMIT\_DATA} & La massima dimensione del \index{segmento!dati}
1496 processo (vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}).
1497 Il tentativo di allocare più memoria di quanto
1498 indicato dal limite corrente causa il fallimento
1499 della funzione di allocazione (\func{brk} o
1500 \func{sbrk}) con un errore di \errcode{ENOMEM}.\\
1501 \const{RLIMIT\_FSIZE} & La massima dimensione di un file che un processo
1502 può creare. Se il processo cerca di scrivere
1503 oltre questa dimensione riceverà un segnale di
1504 \const{SIGXFSZ}, che di norma termina il
1505 processo; se questo viene intercettato la
1506 system call che ha causato l'errore fallirà con
1507 un errore di \errcode{EFBIG}.\\
1508 \const{RLIMIT\_LOCKS}& È un limite presente solo nelle prime versioni
1509 del kernel 2.4 sul numero massimo di
1510 \index{file!locking} \textit{file lock} (vedi
1511 sez.~\ref{sec:file_locking}) che un
1512 processo poteva effettuare.\\
1513 \const{RLIMIT\_MEMLOCK}& L'ammontare massimo di memoria che può essere
1514 bloccata in RAM da un processo (vedi
1515 sez.~\ref{sec:proc_mem_lock}). Dal kernel 2.6.9
1516 questo limite comprende anche la memoria che può
1517 essere bloccata da ciascun utente nell'uso della
1518 memoria condivisa (vedi
1519 sez.~\ref{sec:ipc_sysv_shm}) che viene
1520 contabilizzata separatamente ma sulla quale
1521 viene applicato questo stesso limite.\\
1522 \const{RLIMIT\_NOFILE} & Il numero massimo di file che il processo può
1523 aprire. L'apertura di un ulteriore file farà
1524 fallire la funzione (\func{open}, \func{dup} o
1525 \func{pipe}) con un errore \errcode{EMFILE}.\\
1526 \const{RLIMIT\_NPROC} & Il numero massimo di processi che possono essere
1527 creati sullo stesso user id real. Se il limite
1528 viene raggiunto \func{fork} fallirà con un
1530 \const{RLIMIT\_SIGPENDING}& Il numero massimo di segnali che possono
1531 essere mantenuti in coda per ciascun utente,
1532 considerando sia i segnali normali che real-time
1533 (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}). Il limite è
1534 attivo solo per \func{sigqueue}, con \func{kill}
1535 si potrà sempre inviare un segnale che non sia
1536 già presente su una coda.\footnotemark\\
1537 \const{RLIMIT\_STACK} & La massima dimensione dello \itindex{stack}
1539 processo. Se il processo esegue operazioni che
1540 estendano lo stack oltre questa dimensione
1541 riceverà un segnale di \const{SIGSEGV}.\\
1542 \const{RLIMIT\_RSS} & L'ammontare massimo di pagine di memoria dato al
1543 \index{segmento!testo} testo del processo. Il
1544 limite è solo una indicazione per il kernel,
1545 qualora ci fosse un surplus di memoria questa
1546 verrebbe assegnata.\\
1547 % TODO integrare con la roba di madvise
1550 \caption{Valori possibili dell'argomento \param{resource} delle funzioni
1551 \func{getrlimit} e \func{setrlimit}.}
1552 \label{tab:sys_rlimit_values}
1555 \footnotetext[18]{questo è quanto avviene per i kernel dalla serie 2.2 fino ad
1556 oggi (la 2.6.x); altri kernel possono avere comportamenti diversi per quanto
1557 avviene quando viene superato il \textit{soft limit}; perciò per avere
1558 operazioni portabili è sempre opportuno intercettare \const{SIGXCPU} e
1559 terminare in maniera ordinata il processo.}
1561 \footnotetext{il limite su questa risorsa è stato introdotto con il kernel
1564 In generale il superamento di un limite corrente\footnote{di norma quanto
1565 riportato in tab.~\ref{tab:sys_rlimit_values} fa riferimento a quanto
1566 avviene al superamento del limite corrente, con l'eccezione
1567 \const{RLIMIT\_CPU} in cui si ha in comportamento diverso per il superamento
1568 dei due limiti.} comporta o l'emissione di un segnale o il fallimento della
1569 system call che lo ha provocato;\footnote{si nuovo c'è una eccezione per
1570 \const{RLIMIT\_CORE} che influenza soltanto la dimensione (o l'eventuale
1571 creazione) dei file di \itindex{core~dump} \textit{core dump}.} per
1572 permettere di leggere e di impostare i limiti di utilizzo delle risorse da
1573 parte di un processo sono previste due funzioni, \funcd{getrlimit} e
1574 \funcd{setrlimit}, i cui prototipi sono:
1576 \headdecl{sys/time.h}
1577 \headdecl{sys/resource.h}
1580 \funcdecl{int getrlimit(int resource, struct rlimit *rlim)}
1582 Legge il limite corrente per la risorsa \param{resource}.
1584 \funcdecl{int setrlimit(int resource, const struct rlimit *rlim)}
1586 Imposta il limite per la risorsa \param{resource}.
1588 \bodydesc{Le funzioni ritornano 0 in caso di successo e -1 in caso di
1589 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1591 \item[\errcode{EINVAL}] I valori per \param{resource} non sono validi.
1592 \item[\errcode{EPERM}] Un processo senza i privilegi di amministratore ha
1593 cercato di innalzare i propri limiti.
1595 ed \errval{EFAULT}.}
1599 Entrambe le funzioni permettono di specificare, attraverso l'argomento
1600 \param{resource}, su quale risorsa si vuole operare: i possibili valori di
1601 questo argomento sono elencati in tab.~\ref{tab:sys_rlimit_values}. L'acceso
1602 (rispettivamente in lettura e scrittura) ai valori effettivi dei limiti viene
1603 poi effettuato attraverso la struttura \struct{rlimit} puntata da
1604 \param{rlim}, la cui definizione è riportata in
1605 fig.~\ref{fig:sys_rlimit_struct}, ed i cui campi corrispondono appunto a
1606 limite corrente e limite massimo.
1609 \begin{figure}[!htb]
1612 \begin{minipage}[c]{15cm}
1613 \includestruct{listati/rlimit.h}
1616 \caption{La struttura \structd{rlimit} per impostare i limiti di utilizzo
1617 delle risorse usate da un processo.}
1618 \label{fig:sys_rlimit_struct}
1622 Nello specificare un limite, oltre a fornire dei valori specifici, si può
1623 anche usare la costante \const{RLIM\_INFINITY} che permette di sbloccare l'uso
1624 di una risorsa; ma si ricordi che solo un processo con i privilegi di
1625 amministratore\footnote{per essere precisi in questo caso quello che serve è
1626 la \itindex{capabilities} \textit{capability} \const{CAP\_SYS\_RESOURCE}.}
1627 può innalzare un limite al di sopra del valore corrente del limite massimo ed
1628 usare un valore qualsiasi per entrambi i limiti. Si tenga conto infine che
1629 tutti i limiti vengono ereditati dal processo padre attraverso una \func{fork}
1630 (vedi sez.~\ref{sec:proc_fork}) e mantenuti per gli altri programmi eseguiti
1631 attraverso una \func{exec} (vedi sez.~\ref{sec:proc_exec}).
1634 \subsection{Le risorse di memoria e processore}
1635 \label{sec:sys_memory_res}
1637 La gestione della memoria è già stata affrontata in dettaglio in
1638 sez.~\ref{sec:proc_memory}; abbiamo visto allora che il kernel provvede il
1639 meccanismo della \index{memoria~virtuale} memoria virtuale attraverso la
1640 divisione della memoria fisica in pagine.
1642 In genere tutto ciò è del tutto trasparente al singolo processo, ma in certi
1643 casi, come per l'I/O mappato in memoria (vedi sez.~\ref{sec:file_memory_map})
1644 che usa lo stesso meccanismo per accedere ai file, è necessario conoscere le
1645 dimensioni delle pagine usate dal kernel. Lo stesso vale quando si vuole
1646 gestire in maniera ottimale l'interazione della memoria che si sta allocando
1647 con il meccanismo della \index{paginazione} paginazione.
1649 Di solito la dimensione delle pagine di memoria è fissata dall'architettura
1650 hardware, per cui il suo valore di norma veniva mantenuto in una costante che
1651 bastava utilizzare in fase di compilazione, ma oggi, con la presenza di alcune
1652 architetture (ad esempio Sun Sparc) che permettono di variare questa
1653 dimensione, per non dover ricompilare i programmi per ogni possibile modello e
1654 scelta di dimensioni, è necessario poter utilizzare una funzione.
1656 Dato che si tratta di una caratteristica generale del sistema, questa
1657 dimensione può essere ottenuta come tutte le altre attraverso una chiamata a
1658 \func{sysconf}, \footnote{nel caso specifico si dovrebbe utilizzare il
1659 parametro \const{\_SC\_PAGESIZE}.} ma in BSD 4.2 è stata introdotta una
1660 apposita funzione, \funcd{getpagesize}, che restituisce la dimensione delle
1661 pagine di memoria; il suo prototipo è:
1662 \begin{prototype}{unistd.h}{int getpagesize(void)}
1663 Legge le dimensioni delle pagine di memoria.
1665 \bodydesc{La funzione ritorna la dimensione di una pagina in byte, e non
1666 sono previsti errori.}
1669 La funzione è prevista in SVr4, BSD 4.4 e SUSv2, anche se questo ultimo
1670 standard la etichetta come obsoleta, mentre lo standard POSIX 1003.1-2001 la
1671 ha eliminata. In Linux è implementata come una system call nelle architetture
1672 in cui essa è necessaria, ed in genere restituisce il valore del simbolo
1673 \const{PAGE\_SIZE} del kernel, che dipende dalla architettura hardware, anche
1674 se le versioni delle librerie del C precedenti le \acr{glibc} 2.1
1675 implementavano questa funzione restituendo sempre un valore statico.
1677 % TODO verificare meglio la faccenda di const{PAGE\_SIZE}
1679 Le \textsl{glibc} forniscono, come specifica estensione GNU, altre due
1680 funzioni, \funcd{get\_phys\_pages} e \funcd{get\_avphys\_pages} che permettono
1681 di ottenere informazioni riguardo la memoria; i loro prototipi sono:
1683 \headdecl{sys/sysinfo.h}
1685 \funcdecl{long int get\_phys\_pages(void)}
1687 Legge il numero totale di pagine di memoria disponibili per il sistema.
1689 \funcdecl{long int get\_avphys\_pages(void)}
1691 Legge il numero di pagine di memoria disponibili nel sistema.
1693 \bodydesc{Le funzioni restituiscono un numero di pagine.}
1696 Queste funzioni sono equivalenti all'uso della funzione \func{sysconf}
1697 rispettivamente con i parametri \const{\_SC\_PHYS\_PAGES} e
1698 \const{\_SC\_AVPHYS\_PAGES}. La prima restituisce il numero totale di pagine
1699 corrispondenti alla RAM della macchina; la seconda invece la memoria
1700 effettivamente disponibile per i processi.
1702 Le \acr{glibc} supportano inoltre, come estensioni GNU, due funzioni che
1703 restituiscono il numero di processori della macchina (e quello dei processori
1704 attivi); anche queste sono informazioni comunque ottenibili attraverso
1705 \func{sysconf} utilizzando rispettivamente i parametri
1706 \const{\_SC\_NPROCESSORS\_CONF} e \const{\_SC\_NPROCESSORS\_ONLN}.
1708 Infine le \acr{glibc} riprendono da BSD la funzione \funcd{getloadavg} che
1709 permette di ottenere il carico di processore della macchina, in questo modo è
1710 possibile prendere decisioni su quando far partire eventuali nuovi processi.
1712 \begin{prototype}{stdlib.h}{int getloadavg(double loadavg[], int nelem)}
1713 Legge il carico medio della macchina.
1715 \bodydesc{La funzione ritorna il numero di elementi scritti o -1 in caso di
1719 La funzione restituisce in ciascun elemento di \param{loadavg} il numero medio
1720 di processi attivi sulla coda dello \itindex{scheduler} scheduler, calcolato
1721 su diversi intervalli di tempo. Il numero di intervalli che si vogliono
1722 leggere è specificato da \param{nelem}, dato che nel caso di Linux il carico
1723 viene valutato solo su tre intervalli (corrispondenti a 1, 5 e 15 minuti),
1724 questo è anche il massimo valore che può essere assegnato a questo argomento.
1727 \subsection{La \textsl{contabilità} in stile BSD}
1728 \label{sec:sys_bsd_accounting}
1730 Una ultima modalità per monitorare l'uso delle risorse è, se si è compilato il
1731 kernel con il relativo supporto,\footnote{se cioè si è abilitata l'opzione di
1732 compilazione \texttt{CONFIG\_BSD\_PROCESS\_ACCT}.} quella di attivare il
1733 cosiddetto \textit{BSD accounting}, che consente di registrare su file una
1734 serie di informazioni\footnote{contenute nella struttura \texttt{acct}
1735 definita nel file \texttt{include/linux/acct.h} dei sorgenti del kernel.}
1736 riguardo alla \textsl{contabilità} delle risorse utilizzate da ogni processo
1737 che viene terminato.
1739 Linux consente di salvare la contabilità delle informazioni relative alle
1740 risorse utilizzate dai processi grazie alla funzione \funcd{acct}, il cui
1742 \begin{prototype}{unistd.h}{int acct(const char *filename)}
1743 Abilita il \textit{BSD accounting}.
1745 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo o $-1$ in caso di
1746 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1748 \item[\errcode{EACCESS}] non si hanno i permessi per accedere a
1750 \item[\errcode{EPERM}] Il processo non ha privilegi sufficienti ad
1751 abilitare il \textit{BSD accounting}.
1752 \item[\errcode{ENOSYS}] il kernel non supporta il \textit{BSD accounting}.
1753 \item[\errcode{EUSER}] non sono disponibili nel kernel strutture per il
1754 file o si è finita la memoria.
1756 ed inoltre \errval{EFAULT}, \errval{EIO}, \errval{ELOOP},
1757 \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ENFILE}, \errval{ENOENT}, \errval{ENOMEM},
1758 \errval{ENOTDIR}, \errval{EROFS}.}
1761 La funzione attiva il salvataggio dei dati sul file indicato dal pathname
1762 contenuti nella stringa puntata da \param{filename}; la funzione richiede che
1763 il processo abbia i privilegi di amministratore (è necessaria la
1764 \itindex{capabilities} capability \const{CAP\_SYS\_PACCT}, vedi
1765 sez.~\ref{sec:proc_capabilities}). Se si specifica il valore \const{NULL} per
1766 \param{filename} il \textit{BSD accounting} viene invece disabilitato. Un
1767 semplice esempio per l'uso di questa funzione è riportato nel programma
1768 \texttt{AcctCtrl.c} dei sorgenti allegati alla guida.
1770 Quando si attiva la contabilità, il file che si indica deve esistere; esso
1771 verrà aperto in sola scrittura;\footnote{si applicano al pathname indicato da
1772 \param{filename} tutte le restrizioni viste in cap.~\ref{cha:file_intro}.}
1773 le informazioni verranno registrate in \itindex{append~mode} \textit{append}
1774 in coda al file tutte le volte che un processo termina. Le informazioni
1775 vengono salvate in formato binario, e corrispondono al contenuto della
1776 apposita struttura dati definita all'interno del kernel.
1778 Il funzionamento di \func{acct} viene inoltre modificato da uno specifico
1779 parametro di sistema, modificabile attraverso \procfile{/proc/sys/kernel/acct}
1780 (o tramite la corrispondente \func{sysctl}). Esso contiene tre valori interi,
1781 il primo indica la percentuale di spazio disco libero sopra il quale viene
1782 ripresa una registrazione che era stata sospesa per essere scesi sotto il
1783 minimo indicato dal secondo valore (sempre in percentuale di spazio disco
1784 libero). Infine l'ultimo valore indica la frequenza in secondi con cui deve
1785 essere controllata detta percentuale.
1790 \section{La gestione dei tempi del sistema}
1791 \label{sec:sys_time}
1793 In questa sezione, una volta introdotti i concetti base della gestione dei
1794 tempi da parte del sistema, tratteremo le varie funzioni attinenti alla
1795 gestione del tempo in un sistema unix-like, a partire da quelle per misurare i
1796 veri tempi di sistema associati ai processi, a quelle per convertire i vari
1797 tempi nelle differenti rappresentazioni che vengono utilizzate, a quelle della
1798 gestione di data e ora.
1801 \subsection{La misura del tempo in Unix}
1802 \label{sec:sys_unix_time}
1804 Storicamente i sistemi unix-like hanno sempre mantenuto due distinti tipi di
1805 dati per la misure dei tempi all'interno del sistema: essi sono
1806 rispettivamente chiamati \itindend{calendar~time} \textit{calendar time} e
1807 \itindex{process~time} \textit{process time}, secondo le definizioni:
1808 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.5cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
1809 \item[\textit{calendar time}] \itindend{calendar~time} detto anche
1810 \textsl{tempo di calendario}. È il numero di secondi dalla mezzanotte del
1811 primo gennaio 1970, in tempo universale coordinato (o UTC), data che viene
1812 usualmente indicata con 00:00:00 Jan, 1 1970 (UTC) e chiamata \textit{the
1813 Epoch}. Questo tempo viene anche chiamato anche GMT (Greenwich Mean Time)
1814 dato che l'UTC corrisponde all'ora locale di Greenwich. È il tempo su cui
1815 viene mantenuto l'orologio del kernel, e viene usato ad esempio per indicare
1816 le date di modifica dei file o quelle di avvio dei processi. Per memorizzare
1817 questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \type{time\_t}.
1818 \item[\textit{process time}] \itindex{process~time} detto talvolta
1819 \textsl{tempo di processore}. Viene misurato in \textit{clock tick}. Un
1820 tempo questo corrispondeva al numero di interruzioni effettuate dal timer di
1821 sistema, adesso lo standard POSIX richiede che esso sia pari al valore della
1822 costante \const{CLOCKS\_PER\_SEC}, che deve essere definita come 1000000,
1823 qualunque sia la risoluzione reale dell'orologio di sistema e la frequenza
1824 delle interruzioni del timer.\footnote{quest'ultima, come accennato in
1825 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, è invece data dalla costante \const{HZ}.}
1826 Il dato primitivo usato per questo tempo è \type{clock\_t}, che ha quindi
1827 una risoluzione del microsecondo. Il numero di tick al secondo può essere
1828 ricavato anche attraverso \func{sysconf} (vedi sez.~\ref{sec:sys_sysconf}).
1829 Il vecchio simbolo \const{CLK\_TCK} definito in \file{time.h} è ormai
1830 considerato obsoleto.
1833 In genere si usa il \itindend{calendar~time} \textit{calendar time} per
1834 esprimere le date dei file e le informazioni analoghe che riguardano i
1835 cosiddetti \textsl{tempi di orologio}, che vengono usati ad esempio per i
1836 demoni che compiono lavori amministrativi ad ore definite, come \cmd{cron}.
1838 Di solito questo tempo viene convertito automaticamente dal valore in UTC al
1839 tempo locale, utilizzando le opportune informazioni di localizzazione
1840 (specificate in \conffile{/etc/timezone}). E da tenere presente che questo
1841 tempo è mantenuto dal sistema e non è detto che corrisponda al tempo tenuto
1842 dall'orologio hardware del calcolatore.
1844 Anche il \itindex{process~time} \textit{process time} di solito si esprime in
1845 secondi, ma fornisce una precisione ovviamente superiore al \textit{calendar
1846 time} (che è mantenuto dal sistema con una granularità di un secondo) e
1847 viene usato per tenere conto dei tempi di esecuzione dei processi. Per ciascun
1848 processo il kernel calcola tre tempi diversi:
1849 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.5cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
1850 \item[\textit{clock time}] il tempo \textsl{reale} (viene chiamato anche
1851 \textit{wall clock time} o \textit{elapsed time}) passato dall'avvio del
1852 processo. Chiaramente tale tempo dipende anche dal carico del sistema e da
1853 quanti altri processi stavano girando nello stesso periodo.
1855 \item[\textit{user time}] il tempo effettivo che il processore ha impiegato
1856 nell'esecuzione delle istruzioni del processo in user space. È quello
1857 riportato nella risorsa \var{ru\_utime} di \struct{rusage} vista in
1858 sez.~\ref{sec:sys_resource_use}.
1860 \item[\textit{system time}] il tempo effettivo che il processore ha impiegato
1861 per eseguire codice delle system call nel kernel per conto del processo. È
1862 quello riportato nella risorsa \var{ru\_stime} di \struct{rusage} vista in
1863 sez.~\ref{sec:sys_resource_use}.
1866 In genere la somma di \textit{user time} e \textit{system time} indica il
1867 tempo di processore totale che il sistema ha effettivamente utilizzato per
1868 eseguire un certo processo, questo viene chiamato anche \textit{CPU time} o
1869 \textsl{tempo di CPU}. Si può ottenere un riassunto dei valori di questi tempi
1870 quando si esegue un qualsiasi programma lanciando quest'ultimo come argomento
1871 del comando \cmd{time}.
1875 \subsection{La gestione del \textit{process time}}
1876 \label{sec:sys_cpu_times}
1878 \itindbeg{process~time}
1880 Di norma tutte le operazioni del sistema fanno sempre riferimento al
1881 \itindend{calendar~time} \textit{calendar time}, l'uso del \textit{process
1882 time} è riservato a quei casi in cui serve conoscere i tempi di esecuzione
1883 di un processo (ad esempio per valutarne l'efficienza). In tal caso infatti
1884 fare ricorso al \textit{calendar time} è inutile in quanto il tempo può essere
1885 trascorso mentre un altro processo era in esecuzione o in attesa del risultato
1886 di una operazione di I/O.
1888 La funzione più semplice per leggere il \textit{process time} di un processo è
1889 \funcd{clock}, che da una valutazione approssimativa del tempo di CPU
1890 utilizzato dallo stesso; il suo prototipo è:
1891 \begin{prototype}{time.h}{clock\_t clock(void)}
1892 Legge il valore corrente del tempo di CPU.
1894 \bodydesc{La funzione ritorna il tempo di CPU usato dal programma e -1 in
1898 La funzione restituisce il tempo in tick, quindi se si vuole il tempo in
1899 secondi occorre dividere il risultato per la costante
1900 \const{CLOCKS\_PER\_SEC}.\footnote{le \acr{glibc} seguono lo standard ANSI C,
1901 POSIX richiede che \const{CLOCKS\_PER\_SEC} sia definito pari a 1000000
1902 indipendentemente dalla risoluzione del timer di sistema.} In genere
1903 \type{clock\_t} viene rappresentato come intero a 32 bit, il che comporta un
1904 valore massimo corrispondente a circa 72 minuti, dopo i quali il contatore
1905 riprenderà lo stesso valore iniziale.
1907 Come accennato in sez.~\ref{sec:sys_unix_time} il tempo di CPU è la somma di
1908 altri due tempi, l'\textit{user time} ed il \textit{system time} che sono
1909 quelli effettivamente mantenuti dal kernel per ciascun processo. Questi
1910 possono essere letti attraverso la funzione \funcd{times}, il cui prototipo è:
1911 \begin{prototype}{sys/times.h}{clock\_t times(struct tms *buf)}
1912 Legge in \param{buf} il valore corrente dei tempi di processore.
1914 \bodydesc{La funzione ritorna il numero di clock tick dall'avvio del sistema
1915 in caso di successo e -1 in caso di errore.}
1918 La funzione restituisce i valori di \textit{process time} del processo
1919 corrente in una struttura di tipo \struct{tms}, la cui definizione è riportata
1920 in fig.~\ref{fig:sys_tms_struct}. La struttura prevede quattro campi; i primi
1921 due, \var{tms\_utime} e \var{tms\_stime}, sono l'\textit{user time} ed il
1922 \textit{system time} del processo, così come definiti in
1923 sez.~\ref{sec:sys_unix_time}.
1925 \begin{figure}[!htb]
1928 \begin{minipage}[c]{15cm}
1929 \includestruct{listati/tms.h}
1932 \caption{La struttura \structd{tms} dei tempi di processore associati a un
1934 \label{fig:sys_tms_struct}
1937 Gli altri due campi mantengono rispettivamente la somma dell'\textit{user
1938 time} ed del \textit{system time} di tutti i processi figli che sono
1939 terminati; il kernel cioè somma in \var{tms\_cutime} il valore di
1940 \var{tms\_utime} e \var{tms\_cutime} per ciascun figlio del quale è stato
1941 ricevuto lo stato di terminazione, e lo stesso vale per \var{tms\_cstime}.
1943 Si tenga conto che l'aggiornamento di \var{tms\_cutime} e \var{tms\_cstime}
1944 viene eseguito solo quando una chiamata a \func{wait} o \func{waitpid} è
1945 ritornata. Per questo motivo se un processo figlio termina prima di ricevere
1946 lo stato di terminazione di tutti i suoi figli, questi processi
1947 ``\textsl{nipoti}'' non verranno considerati nel calcolo di questi tempi.
1949 \itindend{process~time}
1952 \subsection{Le funzioni per il \textit{calendar time}}
1953 \label{sec:sys_time_base}
1955 \itindbeg{calendar~time}
1957 Come anticipato in sez.~\ref{sec:sys_unix_time} il \textit{calendar time} è
1958 mantenuto dal kernel in una variabile di tipo \type{time\_t}, che usualmente
1959 corrisponde ad un tipo elementare (in Linux è definito come \ctyp{long int},
1960 che di norma corrisponde a 32 bit). Il valore corrente del \textit{calendar
1961 time}, che indicheremo come \textsl{tempo di sistema}, può essere ottenuto
1962 con la funzione \funcd{time} che lo restituisce nel suddetto formato; il suo
1964 \begin{prototype}{time.h}{time\_t time(time\_t *t)}
1965 Legge il valore corrente del \textit{calendar time}.
1967 \bodydesc{La funzione ritorna il valore del \textit{calendar time} in caso
1968 di successo e -1 in caso di errore, che può essere solo \errval{EFAULT}.}
1970 \noindent dove \param{t}, se non nullo, deve essere l'indirizzo di una
1971 variabile su cui duplicare il valore di ritorno.
1973 Analoga a \func{time} è la funzione \funcd{stime} che serve per effettuare
1974 l'operazione inversa, e cioè per impostare il tempo di sistema qualora questo
1975 sia necessario; il suo prototipo è:
1976 \begin{prototype}{time.h}{int stime(time\_t *t)}
1977 Imposta a \param{t} il valore corrente del \textit{calendar time}.
1979 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
1980 che può essere \errval{EFAULT} o \errval{EPERM}.}
1982 \noindent dato che modificare l'ora ha un impatto su tutto il sistema
1983 il cambiamento dell'orologio è una operazione privilegiata e questa funzione
1984 può essere usata solo da un processo con i privilegi di amministratore,
1985 altrimenti la chiamata fallirà con un errore di \errcode{EPERM}.
1987 Data la scarsa precisione nell'uso di \type{time\_t} (che ha una risoluzione
1988 massima di un secondo) quando si devono effettuare operazioni sui tempi di
1989 norma l'uso delle funzioni precedenti è sconsigliato, ed esse sono di solito
1990 sostituite da \funcd{gettimeofday} e \funcd{settimeofday},\footnote{le due
1991 funzioni \func{time} e \func{stime} sono più antiche e derivano da SVr4,
1992 \func{gettimeofday} e \func{settimeofday} sono state introdotte da BSD, ed
1993 in BSD4.3 sono indicate come sostitute delle precedenti.} i cui prototipi
1996 \headdecl{sys/time.h}
1999 \funcdecl{int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz)}
2001 Legge il tempo corrente del sistema.
2003 \funcdecl{int settimeofday(const struct timeval *tv, const struct timezone
2006 Imposta il tempo di sistema.
2008 \bodydesc{Entrambe le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in
2009 caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori
2010 \errval{EINVAL} \errval{EFAULT} e per \func{settimeofday} anche
2014 Queste funzioni utilizzano una struttura di tipo \struct{timeval}, la cui
2015 definizione, insieme a quella della analoga \struct{timespec}, è riportata in
2016 fig.~\ref{fig:sys_timeval_struct}. Le \acr{glibc} infatti forniscono queste due
2017 rappresentazioni alternative del \textit{calendar time} che rispetto a
2018 \type{time\_t} consentono rispettivamente precisioni del microsecondo e del
2019 nanosecondo.\footnote{la precisione è solo teorica, la precisione reale della
2020 misura del tempo dell'orologio di sistema non dipende dall'uso di queste
2023 \begin{figure}[!htb]
2024 \footnotesize \centering
2025 \begin{minipage}[c]{15cm}
2026 \includestruct{listati/timeval.h}
2029 \caption{Le strutture \structd{timeval} e \structd{timespec} usate per una
2030 rappresentazione ad alta risoluzione del \textit{calendar time}.}
2031 \label{fig:sys_timeval_struct}
2034 Come nel caso di \func{stime} anche \func{settimeofday} (la cosa continua a
2035 valere per qualunque funzione che vada a modificare l'orologio di sistema,
2036 quindi anche per quelle che tratteremo in seguito) può essere utilizzata solo
2037 da un processo coi privilegi di amministratore.
2039 Il secondo argomento di entrambe le funzioni è una struttura
2040 \struct{timezone}, che storicamente veniva utilizzata per specificare appunto
2041 la \textit{time zone}, cioè l'insieme del fuso orario e delle convenzioni per
2042 l'ora legale che permettevano il passaggio dal tempo universale all'ora
2043 locale. Questo argomento oggi è obsoleto ed in Linux non è mai stato
2044 utilizzato; esso non è supportato né dalle vecchie \textsl{libc5}, né dalle
2045 \textsl{glibc}: pertanto quando si chiama questa funzione deve essere sempre
2046 impostato a \val{NULL}.
2048 Modificare l'orologio di sistema con queste funzioni è comunque problematico,
2049 in quanto esse effettuano un cambiamento immediato. Questo può creare dei
2050 buchi o delle ripetizioni nello scorrere dell'orologio di sistema, con
2051 conseguenze indesiderate. Ad esempio se si porta avanti l'orologio si possono
2052 perdere delle esecuzioni di \cmd{cron} programmate nell'intervallo che si è
2053 saltato. Oppure se si porta indietro l'orologio si possono eseguire due volte
2054 delle operazioni previste nell'intervallo di tempo che viene ripetuto.
2056 Per questo motivo la modalità più corretta per impostare l'ora è quella di
2057 usare la funzione \funcd{adjtime}, il cui prototipo è:
2058 \begin{prototype}{sys/time.h}
2059 {int adjtime(const struct timeval *delta, struct timeval *olddelta)}
2061 Aggiusta del valore \param{delta} l'orologio di sistema.
2063 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
2064 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errcode{EPERM}.}
2067 Questa funzione permette di avere un aggiustamento graduale del tempo di
2068 sistema in modo che esso sia sempre crescente in maniera monotona. Il valore
2069 di \param{delta} esprime il valore di cui si vuole spostare l'orologio; se è
2070 positivo l'orologio sarà accelerato per un certo tempo in modo da guadagnare
2071 il tempo richiesto, altrimenti sarà rallentato. Il secondo argomento viene
2072 usato, se non nullo, per ricevere il valore dell'ultimo aggiustamento
2076 \begin{figure}[!htb]
2077 \footnotesize \centering
2078 \begin{minipage}[c]{15cm}
2079 \includestruct{listati/timex.h}
2082 \caption{La struttura \structd{timex} per il controllo dell'orologio di
2084 \label{fig:sys_timex_struct}
2087 Linux poi prevede un'altra funzione, che consente un aggiustamento molto più
2088 dettagliato del tempo, permettendo ad esempio anche di modificare anche la
2089 velocità dell'orologio di sistema. La funzione è \funcd{adjtimex} ed il suo
2091 \begin{prototype}{sys/timex.h}
2092 {int adjtimex(struct timex *buf)}
2094 Aggiusta del valore \param{delta} l'orologio di sistema.
2096 \bodydesc{La funzione restituisce lo stato dell'orologio (un valore $>0$) in
2097 caso di successo e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno}
2098 assumerà i valori \errval{EFAULT}, \errval{EINVAL} ed \errval{EPERM}.}
2101 La funzione richiede una struttura di tipo \struct{timex}, la cui definizione,
2102 così come effettuata in \file{sys/timex.h}, è riportata in
2103 fig.~\ref{fig:sys_timex_struct}. L'azione della funzione dipende dal valore del
2104 campo \var{mode}, che specifica quale parametro dell'orologio di sistema,
2105 specificato in un opportuno campo di \struct{timex}, deve essere impostato. Un
2106 valore nullo serve per leggere i parametri correnti; i valori diversi da zero
2107 devono essere specificati come OR binario delle costanti riportate in
2108 tab.~\ref{tab:sys_timex_mode}.
2110 La funzione utilizza il meccanismo di David L. Mills, descritto
2111 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1305.txt}{RFC~1305}, che è alla base del
2112 protocollo NTP. La funzione è specifica di Linux e non deve essere usata se la
2113 portabilità è un requisito, le \acr{glibc} provvedono anche un suo omonimo
2114 \func{ntp\_adjtime}. La trattazione completa di questa funzione necessita di
2115 una lettura approfondita del meccanismo descritto nell'RFC~1305, ci limitiamo
2116 a descrivere in tab.~\ref{tab:sys_timex_mode} i principali valori utilizzabili
2117 per il campo \var{mode}, un elenco più dettagliato del significato dei vari
2118 campi della struttura \struct{timex} può essere ritrovato in \cite{glibc}.
2123 \begin{tabular}[c]{|l|c|p{8.5cm}|}
2125 \textbf{Nome} & \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2128 \const{ADJ\_OFFSET} & 0x0001 & Imposta la differenza fra il tempo
2129 reale e l'orologio di sistema:
2130 deve essere indicata in microsecondi
2131 nel campo \var{offset} di
2133 \const{ADJ\_FREQUENCY} & 0x0002 & Imposta la differenze in frequenza
2134 fra il tempo reale e l'orologio di
2135 sistema: deve essere indicata
2136 in parti per milione nel campo
2137 \var{frequency} di \struct{timex}.\\
2138 \const{ADJ\_MAXERROR} & 0x0004 & Imposta il valore massimo
2140 sul tempo, espresso in microsecondi
2141 nel campo \var{maxerror} di
2143 \const{ADJ\_ESTERROR} & 0x0008 & Imposta la stima dell'errore
2144 sul tempo, espresso in microsecondi
2145 nel campo \var{esterror} di
2147 \const{ADJ\_STATUS} & 0x0010 & Imposta alcuni
2148 valori di stato interni usati dal
2149 sistema nella gestione
2150 dell'orologio specificati nel campo
2151 \var{status} di \struct{timex}.\\
2152 \const{ADJ\_TIMECONST} & 0x0020 & Imposta la larghezza di banda del
2153 PLL implementato dal kernel,
2154 specificato nel campo
2155 \var{constant} di \struct{timex}.\\
2156 \const{ADJ\_TICK} & 0x4000 & Imposta il valore dei tick del timer
2157 in microsecondi, espresso nel campo
2158 \var{tick} di \struct{timex}.\\
2159 \const{ADJ\_OFFSET\_SINGLESHOT}&0x8001&Imposta uno spostamento una tantum
2160 dell'orologio secondo il valore del
2161 campo \var{offset} simulando il
2162 comportamento di \func{adjtime}.\\
2165 \caption{Costanti per l'assegnazione del valore del campo \var{mode} della
2166 struttura \struct{timex}.}
2167 \label{tab:sys_timex_mode}
2170 Il valore delle costanti per \var{mode} può essere anche espresso, secondo la
2171 sintassi specificata per la forma equivalente di questa funzione definita come
2172 \func{ntp\_adjtime}, utilizzando il prefisso \code{MOD} al posto di
2178 \begin{tabular}[c]{|l|c|l|}
2180 \textbf{Nome} & \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
2183 \const{TIME\_OK} & 0 & L'orologio è sincronizzato.\\
2184 \const{TIME\_INS} & 1 & Insert leap second.\\
2185 \const{TIME\_DEL} & 2 & Delete leap second.\\
2186 \const{TIME\_OOP} & 3 & Leap second in progress.\\
2187 \const{TIME\_WAIT} & 4 & Leap second has occurred.\\
2188 \const{TIME\_BAD} & 5 & L'orologio non è sincronizzato.\\
2191 \caption{Possibili valori di ritorno di \func{adjtimex}.}
2192 \label{tab:sys_adjtimex_return}
2195 La funzione ritorna un valore positivo che esprime lo stato dell'orologio di
2196 sistema; questo può assumere i valori riportati in
2197 tab.~\ref{tab:sys_adjtimex_return}. Un valore di -1 viene usato per riportare
2198 un errore; al solito se si cercherà di modificare l'orologio di sistema
2199 (specificando un \var{mode} diverso da zero) senza avere i privilegi di
2200 amministratore si otterrà un errore di \errcode{EPERM}.
2204 \subsection{La gestione delle date.}
2205 \label{sec:sys_date}
2207 Le funzioni viste al paragrafo precedente sono molto utili per trattare le
2208 operazioni elementari sui tempi, però le rappresentazioni del tempo ivi
2209 illustrate, se han senso per specificare un intervallo, non sono molto
2210 intuitive quando si deve esprimere un'ora o una data. Per questo motivo è
2211 stata introdotta una ulteriore rappresentazione, detta \textit{broken-down
2212 time}, che permette appunto di \textsl{suddividere} il \textit{calendar
2213 time} usuale in ore, minuti, secondi, ecc.
2215 Questo viene effettuato attraverso una opportuna struttura \struct{tm}, la cui
2216 definizione è riportata in fig.~\ref{fig:sys_tm_struct}, ed è in genere questa
2217 struttura che si utilizza quando si deve specificare un tempo a partire dai
2218 dati naturali (ora e data), dato che essa consente anche di trattare la
2219 gestione del fuso orario e dell'ora legale.\footnote{in realtà i due campi
2220 \var{tm\_gmtoff} e \var{tm\_zone} sono estensioni previste da BSD e dalle
2221 \acr{glibc}, che, quando è definita \macro{\_BSD\_SOURCE}, hanno la forma in
2222 fig.~\ref{fig:sys_tm_struct}.}
2224 Le funzioni per la gestione del \textit{broken-down time} sono varie e vanno
2225 da quelle usate per convertire gli altri formati in questo, usando o meno
2226 l'ora locale o il tempo universale, a quelle per trasformare il valore di un
2227 tempo in una stringa contenente data ed ora, i loro prototipi sono:
2230 \funcdecl{char *\funcd{asctime}(const struct tm *tm)}
2231 Produce una stringa con data e ora partendo da un valore espresso in
2232 \textit{broken-down time}.
2234 \funcdecl{char *\funcd{ctime}(const time\_t *timep)}
2235 Produce una stringa con data e ora partendo da un valore espresso in
2236 in formato \type{time\_t}.
2238 \funcdecl{struct tm *\funcd{gmtime}(const time\_t *timep)}
2239 Converte il \textit{calendar time} dato in formato \type{time\_t} in un
2240 \textit{broken-down time} espresso in UTC.
2242 \funcdecl{struct tm *\funcd{localtime}(const time\_t *timep)}
2243 Converte il \textit{calendar time} dato in formato \type{time\_t} in un
2244 \textit{broken-down time} espresso nell'ora locale.
2246 \funcdecl{time\_t \funcd{mktime}(struct tm *tm)}
2247 Converte il \textit{broken-down time} in formato \type{time\_t}.
2249 \bodydesc{Tutte le funzioni restituiscono un puntatore al risultato in caso
2250 di successo e \val{NULL} in caso di errore, tranne che \func{mktime} che
2251 restituisce direttamente il valore o -1 in caso di errore.}
2254 \begin{figure}[!htb]
2255 \footnotesize \centering
2256 \begin{minipage}[c]{15cm}
2257 \includestruct{listati/tm.h}
2260 \caption{La struttura \structd{tm} per una rappresentazione del tempo in
2261 termini di ora, minuti, secondi, ecc.}
2262 \label{fig:sys_tm_struct}
2267 Le prime due funzioni, \func{asctime} e \func{ctime} servono per poter
2268 stampare in forma leggibile un tempo; esse restituiscono il puntatore ad una
2269 stringa, allocata staticamente, nella forma:
2271 "Wed Jun 30 21:49:08 1993\n"
2273 e impostano anche la variabile \var{tzname} con l'informazione della
2274 \textit{time zone} corrente; \func{ctime} è banalmente definita in termini di
2275 \func{asctime} come \code{asctime(localtime(t)}. Dato che l'uso di una stringa
2276 statica rende le funzioni non rientranti POSIX.1c e SUSv2 prevedono due
2277 sostitute rientranti, il cui nome è al solito ottenuto aggiungendo un
2278 \code{\_r}, che prendono un secondo argomento \code{char *buf}, in cui
2279 l'utente deve specificare il buffer su cui la stringa deve essere copiata
2280 (deve essere di almeno 26 caratteri).
2282 Le altre tre funzioni, \func{gmtime}, \func{localtime} e \func{mktime} servono
2283 per convertire il tempo dal formato \type{time\_t} a quello di \struct{tm} e
2284 viceversa; \func{gmtime} effettua la conversione usando il tempo coordinato
2285 universale (UTC), cioè l'ora di Greenwich; mentre \func{localtime} usa l'ora
2286 locale; \func{mktime} esegue la conversione inversa.
2288 Anche in questo caso le prime due funzioni restituiscono l'indirizzo di una
2289 struttura allocata staticamente, per questo sono state definite anche altre
2290 due versioni rientranti (con la solita estensione \code{\_r}), che prevedono
2291 un secondo argomento \code{struct tm *result}, fornito dal chiamante, che deve
2292 preallocare la struttura su cui sarà restituita la conversione.
2294 Come mostrato in fig.~\ref{fig:sys_tm_struct} il \textit{broken-down time}
2295 permette di tenere conto anche della differenza fra tempo universale e ora
2296 locale, compresa l'eventuale ora legale. Questo viene fatto attraverso le tre
2297 variabili globali mostrate in fig.~\ref{fig:sys_tzname}, cui si accede quando
2298 si include \file{time.h}. Queste variabili vengono impostate quando si chiama
2299 una delle precedenti funzioni di conversione, oppure invocando direttamente la
2300 funzione \funcd{tzset}, il cui prototipo è:
2301 \begin{prototype}{sys/timex.h}
2304 Imposta le variabili globali della \textit{time zone}.
2306 \bodydesc{La funzione non ritorna niente e non dà errori.}
2309 La funzione inizializza le variabili di fig.~\ref{fig:sys_tzname} a partire dal
2310 valore della variabile di ambiente \const{TZ}, se quest'ultima non è definita
2311 verrà usato il file \conffile{/etc/localtime}.
2313 \begin{figure}[!htb]
2316 \begin{minipage}[c]{15cm}
2317 \includestruct{listati/time_zone_var.c}
2320 \caption{Le variabili globali usate per la gestione delle \textit{time
2322 \label{fig:sys_tzname}
2325 La variabile \var{tzname} contiene due stringhe, che indicano i due nomi
2326 standard della \textit{time zone} corrente. La prima è il nome per l'ora
2327 solare, la seconda per l'ora legale.\footnote{anche se sono indicati come
2328 \code{char *} non è il caso di modificare queste stringhe.} La variabile
2329 \var{timezone} indica la differenza di fuso orario in secondi, mentre
2330 \var{daylight} indica se è attiva o meno l'ora legale.
2332 Benché la funzione \func{asctime} fornisca la modalità più immediata per
2333 stampare un tempo o una data, la flessibilità non fa parte delle sue
2334 caratteristiche; quando si vuole poter stampare solo una parte (l'ora, o il
2335 giorno) di un tempo si può ricorrere alla più sofisticata \funcd{strftime},
2337 \begin{prototype}{time.h}
2338 {size\_t strftime(char *s, size\_t max, const char *format,
2339 const struct tm *tm)}
2341 Stampa il tempo \param{tm} nella stringa \param{s} secondo il formato
2344 \bodydesc{La funzione ritorna il numero di caratteri stampati in \param{s},
2345 altrimenti restituisce 0.}
2348 La funzione converte opportunamente il tempo \param{tm} in una stringa di
2349 testo da salvare in \param{s}, purché essa sia di dimensione, indicata da
2350 \param{size}, sufficiente. I caratteri generati dalla funzione vengono
2351 restituiti come valore di ritorno, ma non tengono conto del terminatore
2352 finale, che invece viene considerato nel computo della dimensione; se
2353 quest'ultima è eccessiva viene restituito 0 e lo stato di \param{s} è
2359 \begin{tabular}[c]{|c|l|p{6cm}|}
2361 \textbf{Modificatore} & \textbf{Esempio} & \textbf{Significato}\\
2364 \var{\%a}&\texttt{Wed} & Nome del giorno, abbreviato.\\
2365 \var{\%A}&\texttt{Wednesday} & Nome del giorno, completo.\\
2366 \var{\%b}&\texttt{Apr} & Nome del mese, abbreviato.\\
2367 \var{\%B}&\texttt{April} & Nome del mese, completo.\\
2368 \var{\%c}&\texttt{Wed Apr 24 18:40:50 2002}& Data e ora.\\
2369 \var{\%d}&\texttt{24} & Giorno del mese.\\
2370 \var{\%H}&\texttt{18} & Ora del giorno, da 0 a 24.\\
2371 \var{\%I}&\texttt{06} & Ora del giorno, da 0 a 12.\\
2372 \var{\%j}&\texttt{114} & Giorno dell'anno.\\
2373 \var{\%m}&\texttt{04} & Mese dell'anno.\\
2374 \var{\%M}&\texttt{40} & Minuto.\\
2375 \var{\%p}&\texttt{PM} & AM/PM.\\
2376 \var{\%S}&\texttt{50} & Secondo.\\
2377 \var{\%U}&\texttt{16} & Settimana dell'anno (partendo dalla
2379 \var{\%w}&\texttt{3} & Giorno della settimana. \\
2380 \var{\%W}&\texttt{16} & Settimana dell'anno (partendo dal
2382 \var{\%x}&\texttt{04/24/02} & La data.\\
2383 \var{\%X}&\texttt{18:40:50} & L'ora.\\
2384 \var{\%y}&\texttt{02} & Anno nel secolo.\\
2385 \var{\%Y}&\texttt{2002} & Anno.\\
2386 \var{\%Z}&\texttt{CEST} & Nome della \textit{timezone}.\\
2387 \var{\%\%}&\texttt{\%} & Il carattere \%.\\
2390 \caption{Valori previsti dallo standard ANSI C per modificatore della
2391 stringa di formato di \func{strftime}.}
2392 \label{tab:sys_strftime_format}
2395 Il risultato della funzione è controllato dalla stringa di formato
2396 \param{format}, tutti i caratteri restano invariati eccetto \texttt{\%} che
2397 viene utilizzato come modificatore; alcuni\footnote{per la precisione quelli
2398 definiti dallo standard ANSI C, che sono anche quelli riportati da POSIX.1;
2399 le \acr{glibc} provvedono tutte le estensioni introdotte da POSIX.2 per il
2400 comando \cmd{date}, i valori introdotti da SVID3 e ulteriori estensioni GNU;
2401 l'elenco completo dei possibili valori è riportato nella pagina di manuale
2402 della funzione.} dei possibili valori che esso può assumere sono riportati
2403 in tab.~\ref{tab:sys_strftime_format}. La funzione tiene conto anche della
2404 presenza di una localizzazione per stampare in maniera adeguata i vari nomi.
2406 \itindend{calendar~time}
2409 \section{La gestione degli errori}
2410 \label{sec:sys_errors}
2412 In questa sezione esamineremo le caratteristiche principali della gestione
2413 degli errori in un sistema unix-like. Infatti a parte il caso particolare di
2414 alcuni segnali (che tratteremo in cap.~\ref{cha:signals}) in un sistema
2415 unix-like il kernel non avvisa mai direttamente un processo dell'occorrenza di
2416 un errore nell'esecuzione di una funzione, ma di norma questo viene riportato
2417 semplicemente usando un opportuno valore di ritorno della funzione invocata.
2418 Inoltre il sistema di classificazione degli errori è basato sull'architettura
2419 a processi, e presenta una serie di problemi nel caso lo si debba usare con i
2423 \subsection{La variabile \var{errno}}
2424 \label{sec:sys_errno}
2426 Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e
2427 riportare condizioni di errore, ed è una norma fondamentale di buona
2428 programmazione controllare \textbf{sempre} che le funzioni chiamate si siano
2429 concluse correttamente.
2431 In genere le funzioni di libreria usano un valore speciale per indicare che
2432 c'è stato un errore. Di solito questo valore è -1 o un puntatore nullo o la
2433 costante \val{EOF} (a seconda della funzione); ma questo valore segnala solo
2434 che c'è stato un errore, non il tipo di errore.
2436 Per riportare il tipo di errore il sistema usa la variabile globale
2437 \var{errno},\footnote{L'uso di una variabile globale può comportare alcuni
2438 problemi (ad esempio nel caso dei thread) ma lo standard ISO C consente
2439 anche di definire \var{errno} come un \textit{modifiable lvalue}, quindi si
2440 può anche usare una macro, e questo è infatti il modo usato da Linux per
2441 renderla locale ai singoli thread.} definita nell'header \file{errno.h}; la
2442 variabile è in genere definita come \direct{volatile} dato che può essere
2443 cambiata in modo asincrono da un segnale (si veda sez.~\ref{sec:sig_sigchld}
2444 per un esempio, ricordando quanto trattato in sez.~\ref{sec:proc_race_cond}),
2445 ma dato che un gestore di segnale scritto bene salva e ripristina il valore
2446 della variabile, di questo non è necessario preoccuparsi nella programmazione
2449 I valori che può assumere \var{errno} sono riportati in app.~\ref{cha:errors},
2450 nell'header \file{errno.h} sono anche definiti i nomi simbolici per le
2451 costanti numeriche che identificano i vari errori; essi iniziano tutti per
2452 \val{E} e si possono considerare come nomi riservati. In seguito faremo
2453 sempre riferimento a tali valori, quando descriveremo i possibili errori
2454 restituiti dalle funzioni. Il programma di esempio \cmd{errcode} stampa il
2455 codice relativo ad un valore numerico con l'opzione \cmd{-l}.
2457 Il valore di \var{errno} viene sempre impostato a zero all'avvio di un
2458 programma, gran parte delle funzioni di libreria impostano \var{errno} ad un
2459 valore diverso da zero in caso di errore. Il valore è invece indefinito in
2460 caso di successo, perché anche se una funzione ha successo, può chiamarne
2461 altre al suo interno che falliscono, modificando così \var{errno}.
2463 Pertanto un valore non nullo di \var{errno} non è sintomo di errore (potrebbe
2464 essere il risultato di un errore precedente) e non lo si può usare per
2465 determinare quando o se una chiamata a funzione è fallita. La procedura da
2466 seguire è sempre quella di controllare \var{errno} immediatamente dopo aver
2467 verificato il fallimento della funzione attraverso il suo codice di ritorno.
2470 \subsection{Le funzioni \func{strerror} e \func{perror}}
2471 \label{sec:sys_strerror}
2473 Benché gli errori siano identificati univocamente dal valore numerico di
2474 \var{errno} le librerie provvedono alcune funzioni e variabili utili per
2475 riportare in opportuni messaggi le condizioni di errore verificatesi. La
2476 prima funzione che si può usare per ricavare i messaggi di errore è
2477 \funcd{strerror}, il cui prototipo è:
2478 \begin{prototype}{string.h}{char *strerror(int errnum)}
2479 Restituisce una stringa con il messaggio di errore relativo ad
2482 \bodydesc{La funzione ritorna il puntatore ad una stringa di errore.}
2486 La funzione ritorna il puntatore alla stringa contenente il messaggio di
2487 errore corrispondente al valore di \param{errnum}, se questo non è un valore
2488 valido verrà comunque restituita una stringa valida contenente un messaggio
2489 che dice che l'errore è sconosciuto, e \var{errno} verrà modificata assumendo
2490 il valore \errval{EINVAL}.
2492 In generale \func{strerror} viene usata passando \var{errno} come argomento,
2493 ed il valore di quest'ultima non verrà modificato. La funzione inoltre tiene
2494 conto del valore della variabile di ambiente \val{LC\_MESSAGES} per usare le
2495 appropriate traduzioni dei messaggi d'errore nella localizzazione presente.
2497 La funzione utilizza una stringa statica che non deve essere modificata dal
2498 programma; essa è utilizzabile solo fino ad una chiamata successiva a
2499 \func{strerror} o \func{perror}, nessun'altra funzione di libreria tocca
2500 questa stringa. In ogni caso l'uso di una stringa statica rende la funzione
2501 non rientrante, per cui nel caso si usino i thread le librerie
2502 forniscono\footnote{questa funzione è la versione prevista dalle \acr{glibc},
2503 ed effettivamente definita in \file{string.h}, ne esiste una analoga nello
2504 standard SUSv3 (quella riportata dalla pagina di manuale), che restituisce
2505 \code{int} al posto di \code{char *}, e che tronca la stringa restituita a
2506 \param{size}.} una apposita versione rientrante \func{strerror\_r}, il cui
2508 \begin{prototype}{string.h}
2509 {char * strerror\_r(int errnum, char *buf, size\_t size)}
2511 Restituisce una stringa con il messaggio di errore relativo ad
2514 \bodydesc{La funzione restituisce l'indirizzo del messaggio in caso di
2515 successo e \val{NULL} in caso di errore; nel qual caso \var{errno}
2518 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore di \param{errnum} non
2520 \item[\errcode{ERANGE}] la lunghezza di \param{buf} è insufficiente a
2521 contenere la stringa di errore.
2526 La funzione è analoga a \func{strerror} ma restituisce la stringa di errore
2527 nel buffer \param{buf} che il singolo thread deve allocare autonomamente per
2528 evitare i problemi connessi alla condivisione del buffer statico. Il messaggio
2529 è copiato fino alla dimensione massima del buffer, specificata dall'argomento
2530 \param{size}, che deve comprendere pure il carattere di terminazione;
2531 altrimenti la stringa viene troncata.
2533 Una seconda funzione usata per riportare i codici di errore in maniera
2534 automatizzata sullo standard error (vedi sez.~\ref{sec:file_std_descr}) è
2535 \funcd{perror}, il cui prototipo è:
2536 \begin{prototype}{stdio.h}{void perror(const char *message)}
2537 Stampa il messaggio di errore relativo al valore corrente di \var{errno}
2538 sullo standard error; preceduto dalla stringa \param{message}.
2541 I messaggi di errore stampati sono gli stessi di \func{strerror}, (riportati
2542 in app.~\ref{cha:errors}), e, usando il valore corrente di \var{errno}, si
2543 riferiscono all'ultimo errore avvenuto. La stringa specificata con
2544 \param{message} viene stampato prima del messaggio d'errore, seguita dai due
2545 punti e da uno spazio, il messaggio è terminato con un a capo.
2547 Il messaggio può essere riportato anche usando le due variabili globali:
2548 \includecodesnip{listati/errlist.c}
2549 dichiarate in \file{errno.h}. La prima contiene i puntatori alle stringhe di
2550 errore indicizzati da \var{errno}; la seconda esprime il valore più alto per
2551 un codice di errore, l'utilizzo di questa stringa è sostanzialmente
2552 equivalente a quello di \func{strerror}.
2554 \begin{figure}[!htb]
2555 \footnotesize \centering
2556 \begin{minipage}[c]{15cm}
2557 \includecodesample{listati/errcode_mess.c}
2560 \caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.}
2561 \label{fig:sys_err_mess}
2564 In fig.~\ref{fig:sys_err_mess} è riportata la sezione attinente del codice del
2565 programma \cmd{errcode}, che può essere usato per stampare i messaggi di
2566 errore e le costanti usate per identificare i singoli errori; il sorgente
2567 completo del programma è allegato nel file \file{ErrCode.c} e contiene pure la
2568 gestione delle opzioni e tutte le definizioni necessarie ad associare il
2569 valore numerico alla costante simbolica. In particolare si è riportata la
2570 sezione che converte la stringa passata come argomento in un intero
2571 (\texttt{\small 1--2}), controllando con i valori di ritorno di \func{strtol}
2572 che la conversione sia avvenuta correttamente (\texttt{\small 4--10}), e poi
2573 stampa, a seconda dell'opzione scelta il messaggio di errore (\texttt{\small
2574 11--14}) o la macro (\texttt{\small 15--17}) associate a quel codice.
2578 \subsection{Alcune estensioni GNU}
2579 \label{sec:sys_err_GNU}
2581 Le precedenti funzioni sono quelle definite ed usate nei vari standard; le
2582 \acr{glibc} hanno però introdotto una serie di estensioni ``GNU'' che
2583 forniscono alcune funzionalità aggiuntive per una gestione degli errori
2584 semplificata e più efficiente.
2586 La prima estensione consiste in due variabili, \code{char *
2587 program\_invocation\_name} e \code{char * program\_invocation\_short\_name}
2588 servono per ricavare il nome del programma; queste sono utili quando si deve
2589 aggiungere il nome del programma (cosa comune quando si ha un programma che
2590 non viene lanciato da linea di comando e salva gli errori in un file di log)
2591 al messaggio d'errore. La prima contiene il nome usato per lanciare il
2592 programma (ed è equivalente ad \code{argv[0]}); la seconda mantiene solo il
2593 nome del programma (senza eventuali directory in testa).
2595 Uno dei problemi che si hanno con l'uso di \func{perror} è che non c'è
2596 flessibilità su quello che si può aggiungere al messaggio di errore, che può
2597 essere solo una stringa. In molte occasioni invece serve poter scrivere dei
2598 messaggi con maggiore informazione; ad esempio negli standard di
2599 programmazione GNU si richiede che ogni messaggio di errore sia preceduto dal
2600 nome del programma, ed in generale si può voler stampare il contenuto di
2601 qualche variabile; per questo le \acr{glibc} definiscono la funzione
2602 \funcd{error}, il cui prototipo è:
2603 \begin{prototype}{stdio.h}
2604 {void error(int status, int errnum, const char *format, ...)}
2606 Stampa un messaggio di errore formattato.
2608 \bodydesc{La funzione non restituisce nulla e non riporta errori.}
2611 La funzione fa parte delle estensioni GNU per la gestione degli errori,
2612 l'argomento \param{format} prende la stessa sintassi di \func{printf}, ed i
2613 relativi argomenti devono essere forniti allo stesso modo, mentre
2614 \param{errnum} indica l'errore che si vuole segnalare (non viene quindi usato
2615 il valore corrente di \var{errno}); la funzione stampa sullo standard error il
2616 nome del programma, come indicato dalla variabile globale \var{program\_name},
2617 seguito da due punti ed uno spazio, poi dalla stringa generata da
2618 \param{format} e dagli argomenti seguenti, seguita da due punti ed uno spazio
2619 infine il messaggio di errore relativo ad \param{errnum}, il tutto è terminato
2622 Il comportamento della funzione può essere ulteriormente controllato se si
2623 definisce una variabile \var{error\_print\_progname} come puntatore ad una
2624 funzione \ctyp{void} che restituisce \ctyp{void} che si incarichi di stampare
2625 il nome del programma.
2627 L'argomento \param{status} può essere usato per terminare direttamente il
2628 programma in caso di errore, nel qual caso \func{error} dopo la stampa del
2629 messaggio di errore chiama \func{exit} con questo stato di uscita. Se invece
2630 il valore è nullo \func{error} ritorna normalmente ma viene incrementata
2631 un'altra variabile globale, \var{error\_message\_count}, che tiene conto di
2632 quanti errori ci sono stati.
2634 Un'altra funzione per la stampa degli errori, ancora più sofisticata, che
2635 prende due argomenti aggiuntivi per indicare linea e file su cui è avvenuto
2636 l'errore è \funcd{error\_at\_line}; il suo prototipo è:
2637 \begin{prototype}{stdio.h}
2638 {void error\_at\_line(int status, int errnum, const char *fname,
2639 unsigned int lineno, const char *format, ...)}
2641 Stampa un messaggio di errore formattato.
2643 \bodydesc{La funzione non restituisce nulla e non riporta errori.}
2645 \noindent ed il suo comportamento è identico a quello di \func{error} se non
2646 per il fatto che, separati con il solito due punti-spazio, vengono inseriti un
2647 nome di file indicato da \param{fname} ed un numero di linea subito dopo la
2648 stampa del nome del programma. Inoltre essa usa un'altra variabile globale,
2649 \var{error\_one\_per\_line}, che impostata ad un valore diverso da zero fa si
2650 che errori relativi alla stessa linea non vengano ripetuti.
2653 % LocalWords: filesystem like kernel saved header limits sysconf sez tab float
2654 % LocalWords: FOPEN stdio MB LEN CHAR char UCHAR unsigned SCHAR MIN signed INT
2655 % LocalWords: SHRT short USHRT int UINT LONG long ULONG LLONG ULLONG POSIX ARG
2656 % LocalWords: Stevens exec CHILD STREAM stream TZNAME timezone NGROUPS SSIZE
2657 % LocalWords: ssize LISTIO JOB CONTROL job control IDS VERSION YYYYMML bits bc
2658 % LocalWords: dall'header posix lim nell'header glibc run unistd name errno SC
2659 % LocalWords: NGROUP CLK TCK clock tick process PATH pathname BUF CANON path
2660 % LocalWords: pathconf fpathconf descriptor fd uname sys struct utsname info
2661 % LocalWords: EFAULT fig SOURCE NUL LENGTH DOMAIN NMLN UTSLEN system call proc
2662 % LocalWords: domainname sysctl BSD nlen void oldval size oldlenp newval EPERM
2663 % LocalWords: newlen ENOTDIR EINVAL ENOMEM linux l'array oldvalue paging stack
2664 % LocalWords: TCP shell Documentation ostype hostname osrelease version mount
2665 % LocalWords: const source filesystemtype mountflags ENODEV ENOTBLK block read
2666 % LocalWords: device EBUSY only superblock point EACCES NODEV ENXIO major xC
2667 % LocalWords: number EMFILE dummy ENAMETOOLONG ENOENT ELOOP virtual devfs MGC
2668 % LocalWords: magic MSK RDONLY NOSUID suid sgid NOEXEC SYNCHRONOUS REMOUNT MNT
2669 % LocalWords: MANDLOCK mandatory locking WRITE APPEND append IMMUTABLE NOATIME
2670 % LocalWords: access NODIRATIME BIND MOVE umount flags FORCE statfs fstatfs ut
2671 % LocalWords: buf ENOSYS EIO EBADF type fstab mntent home shadow username uid
2672 % LocalWords: passwd PAM Pluggable Authentication Method Service Switch pwd ru
2673 % LocalWords: getpwuid getpwnam NULL buflen result ERANGE getgrnam getgrgid AS
2674 % LocalWords: grp group gid SVID fgetpwent putpwent getpwent setpwent endpwent
2675 % LocalWords: fgetgrent putgrent getgrent setgrent endgrent accounting init HZ
2676 % LocalWords: runlevel Hierarchy logout setutent endutent utmpname utmp paths
2677 % LocalWords: WTMP getutent getutid getutline pututline LVL OLD DEAD EMPTY dev
2678 % LocalWords: line libc XPG utmpx getutxent getutxid getutxline pututxline who
2679 % LocalWords: setutxent endutxent wmtp updwtmp logwtmp wtmp host rusage utime
2680 % LocalWords: minflt majflt nswap fault swap timeval wait getrusage usage SELF
2681 % LocalWords: CHILDREN current limit soft RLIMIT Address brk mremap mmap dump
2682 % LocalWords: SIGSEGV SIGXCPU SIGKILL sbrk FSIZE SIGXFSZ EFBIG LOCKS lock dup
2683 % LocalWords: MEMLOCK NOFILE NPROC fork EAGAIN SIGPENDING sigqueue kill RSS tv
2684 % LocalWords: resource getrlimit setrlimit rlimit rlim INFINITY capabilities
2685 % LocalWords: capability CAP l'I Sun Sparc PAGESIZE getpagesize SVr SUSv get
2686 % LocalWords: phys pages avphys NPROCESSORS CONF ONLN getloadavg stdlib double
2687 % LocalWords: loadavg nelem scheduler CONFIG ACCT acct filename EACCESS EUSER
2688 % LocalWords: ENFILE EROFS PACCT AcctCtrl cap calendar UTC Jan the Epoch GMT
2689 % LocalWords: Greenwich Mean l'UTC timer CLOCKS SEC cron wall elapsed times tz
2690 % LocalWords: tms dell' cutime cstime waitpid gettimeofday settimeofday timex
2691 % LocalWords: timespec adjtime olddelta adjtimex David Mills nell' RFC NTP ntp
2692 % LocalWords: nell'RFC ADJ FREQUENCY frequency MAXERROR maxerror ESTERROR PLL
2693 % LocalWords: esterror TIMECONST constant SINGLESHOT MOD INS insert leap OOP
2694 % LocalWords: second delete progress has occurred BAD broken tm gmtoff asctime
2695 % LocalWords: ctime timep gmtime localtime mktime tzname tzset daylight format
2696 % LocalWords: strftime thread EOF modifiable lvalue app errcode strerror LC at
2697 % LocalWords: perror string errnum MESSAGES error message ErrCode strtol log
2698 % LocalWords: program invocation argv printf print progname exit count fname
2699 % LocalWords: lineno one standardese Di
2703 %%% Local Variables:
2705 %%% TeX-master: "gapil"