1 \chapter{La gestione del sistema, delle risorse, e degli errori}
4 In questo capitolo tratteremo varie interfacce che attengono agli aspetti più
5 generali del sistema, come quelle per la gestione di parametri e
6 configurazione, quelle per la lettura dei limiti e delle caratteristiche dello
7 stesso, quelle per il controllo dell'uso delle risorse da parte dei processi,
8 quelle per la gestione dei tempi e degli errori.
12 \section{La lettura delle caratteristiche del sistema}
13 \label{sec:sys_characteristics}
15 In questa sezione tratteremo le varie modalità con cui un programma può
16 ottenere informazioni riguardo alle capacità del sistema. Ogni sistema infatti
17 è contraddistinto da un gran numero di limiti e costanti che lo
18 caratterizzano, e che possono dipendere da fattori molteplici, come
19 l'architettura hardware, l'implementazione del kernel e delle librerie, le
20 opzioni di configurazione.
22 La definizione di queste caratteristiche ed il tentativo di provvedere dei
23 meccanismi generali che i programmi potessero usare per ricavarle è uno degli
24 aspetti più complessi e controversi coi cui i vari standard si sono dovuti
25 confrontare, spesso con risultati spesso tutt'altro che chiari. Proveremo
26 comunque a dare una descrizione dei principali metodi previsti dai vari
27 standard per ricavare sia le caratteristiche specifiche del sistema, che
31 \subsection{Limiti e parametri di sistema}
32 \label{sec:sys_limits}
34 Quando si devono determinare le le caratteristiche generali del sistema ci si
35 trova di fronte a diverse possibilità; alcune di queste infatti possono
36 dipendere dall'architettura dell'hardware (come le dimensioni dei tipi
37 interi), o dal sistema operativo (come la presenza o meno dei \textit{saved
38 id}) , altre invece possono dipendere dalle opzioni con cui si è costruito
39 il sistema (ad esempio da come si è compilato il kernel), o dalla
40 configurazione del medesimo; per questo motivo in generale sono necessari due
41 tipi diversi di funzionalità:
43 \item la possibilità di determinare limiti ed opzioni al momento della
45 \item la possibilità di determinare limiti ed opzioni durante l'esecuzione.
48 La prima funzionalità si può ottenere includendo gli opportuni header file,
49 mentre per la seconda sono ovviamente necessarie delle funzioni; la situazione
50 è complicata dal fatto che ci sono molti casi in cui alcuni di questi limiti
51 sono fissi in una implementazione mentre possono variare in un altra. Tutto
52 questo crea una ambiguità che non è sempre possibile risolvere in maniera
53 chiara; in generale quello che succede è che quando i limiti del sistema sono
54 fissi essi vengono definiti come macro nel file \file{limits.h}, se invece
55 possono variare, il loro valore sarà ottenibile tramite la funzione
56 \func{sysconf} (che esamineremo in \secref{sec:sys_sysconf}).
58 Lo standard ANSI C definisce dei limiti che sono tutti fissi, pertanto questo
59 saranno sempre disponibili al momento della compilazione; un elenco, ripreso
60 da \file{limits.h}, è riportato in \tabref{tab:sys_ansic_macro}. Come si può
61 vedere per la maggior parte questi limiti attengono alle dimensioni dei dati
62 interi, che sono in genere fissati dall'architettura hardware (le analoghe
63 informazioni per i dati in virgola mobile sono definite a parte, ed
64 accessibili includendo \file{float.h}). Lo standard prevede anche un'altra
65 costante, \macro{FOPEN\_MAX}, che può non essere fissa e che pertanto non è
66 definita in \file{limits.h}; essa deve essere definita in \file{stdio.h} ed
67 avere un valore minimo di 8.
72 \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
74 \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
77 \macro{MB\_LEN\_MAX}& 16 & massima dimensione di un
79 \macro{CHAR\_BIT} & 8 & bit di \type{char}\\
80 \macro{UCHAR\_MAX}& 255 & massimo di \type{unsigned char}\\
81 \macro{SCHAR\_MIN}& -128 & minimo di \type{signed char}\\
82 \macro{SCHAR\_MAX}& 127 & massimo di \type{signed char}\\
83 \macro{CHAR\_MIN} &\footnotemark& minimo di \type{char}\\
84 \macro{CHAR\_MAX} &\footnotemark& massimo di \type{char}\\
85 \macro{SHRT\_MIN} & -32768 & minimo di \type{short}\\
86 \macro{SHRT\_MAX} & 32767 & massimo di \type{short}\\
87 \macro{USHRT\_MAX}& 65535 & massimo di \type{unsigned short}\\
88 \macro{INT\_MAX} & 2147483647 & minimo di \type{int}\\
89 \macro{INT\_MIN} &-2147483648 & minimo di \type{int}\\
90 \macro{UINT\_MAX} & 4294967295 & massimo di \type{unsigned int}\\
91 \macro{LONG\_MAX} & 2147483647 & massimo di \type{long}\\
92 \macro{LONG\_MIN} &-2147483648 & minimo di \type{long}\\
93 \macro{ULONG\_MAX}& 4294967295 & massimo di \type{unsigned long}\\
96 \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
98 \label{tab:sys_ansic_macro}
101 \footnotetext[1]{il valore può essere 0 o \macro{SCHAR\_MIN} a seconda che il
102 sistema usi caratteri con segno o meno.}
104 \footnotetext[2]{il valore può essere \macro{UCHAR\_MAX} o \macro{SCHAR\_MAX}
105 a seconda che il sistema usi caratteri con segno o meno.}
107 A questi valori lo standard ISO C90 ne aggiunge altri tre, relativi al tipo
108 \type{long long} introdotto con il nuovo standard, i relativi valori sono in
109 \tabref{tab:sys_isoc90_macro}.
114 \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
116 \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
119 \macro{LLONG\_MAX}& 9223372036854775807& massimo di \type{long long}\\
120 \macro{LLONG\_MIN}&-9223372036854775808& minimo di \type{long long}\\
121 \macro{ULLONG\_MAX}&18446744073709551615&
122 massimo di \type{unsigned long long}\\
125 \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
127 \label{tab:sys_isoc90_macro}
130 Ovviamente le dimensioni dei vari tipi di dati sono solo una piccola parte
131 delle caratteristiche del sistema; mancano completamente tutte quelle che
132 dipendono dalla implementazione dello stesso; questo per i sistemi unix-like è
133 stato definito in gran parte dallo standard POSIX.1, che tratta anche i limiti
134 delle caratteristiche dei file che vedremo in \secref{sec:sys_file_limits}.
136 Purtroppo la sezione dello standard che tratta questi argomenti è una delle
137 meno chiare\footnote{tanto che Stevens, in \cite{APUE}, la porta come esempio
138 di ``standardese''.}, ad esempio lo standard prevede che ci siano 13 macro
139 che descrivono le caratteristiche del sistema (7 per le caratteristiche
140 generiche, riportate in \tabref{tab:sys_generic_macro}, e 6 per le
141 caratteristiche dei file, riportate in \tabref{tab:sys_file_macro}).
146 \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
148 \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
151 \macro{ARG\_MAX} &131072& dimensione massima degli argomenti
152 passati ad una funzione della famiglia
154 \macro{CHILD\_MAX} & 999& numero massimo di processi contemporanei
155 che un utente può eseguire.\\
156 \macro{OPEN\_MAX} & 256& numero massimo di file che un processo
157 può mantenere aperti in contemporanea.\\
158 \macro{STREAM\_MAX}& 8& massimo numero di stream aperti per
159 processo in contemporanea.\\
160 \macro{TZNAME\_MAX}& 6& dimensione massima del nome di una
161 \texttt{timezone} (vedi ).\\
162 \macro{NGROUPS\_MAX}& 32& numero di gruppi supplementari per
163 processo (vedi \secref{sec:proc_access_id}).\\
164 \macro{SSIZE\_MAX}&32767& valore massimo del tipo \type{ssize\_t}.\\
169 \label{tab:sys_generic_macro}
172 Lo standard prevede che queste macro devono essere definite in \file{limits.h}
173 quando i valori a cui fanno riferimento sono fissi, e altrimenti devono essere
174 lasciate indefinite, ed i loro valori dei limiti devono essere accessibili
175 solo attraverso \func{sysconf}. Si tenga presente poi che alcuni di questi
176 limiti possono assumere valori molto elevati (come \macro{CHILD\_MAX}), e non
177 è pertanto il caso di utilizzarli per allocare staticamente della memoria.
179 A complicare la faccenda si aggiunge il fatto che POSIX.1 prevede una serie di
180 altre macro (che iniziano sempre con \code{\_POSIX\_}) che definiscono i
181 valori minimi le stesse caratteristiche devono avere, perché una
182 implementazione possa dichiararsi conforme allo standard; detti valori sono
183 riportati in \tabref{tab:sys_posix1_general}.
188 \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
190 \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
193 \macro{\_POSIX\_ARG\_MAX} & 4096& dimensione massima degli argomenti
194 passati ad una funzione della famiglia
196 \macro{\_POSIX\_CHILD\_MAX} & 6& numero massimo di processi
197 contemporanei che un utente può
199 \macro{\_POSIX\_OPEN\_MAX} & 16& numero massimo di file che un processo
200 può mantenere aperti in
202 \macro{\_POSIX\_STREAM\_MAX} & 8& massimo numero di stream aperti per
203 processo in contemporanea.\\
204 \macro{\_POSIX\_TZNAME\_MAX} & & dimensione massima del nome di una
205 \texttt{timezone} (vedi ).\\
206 \macro{\_POSIX\_NGROUPS\_MAX}& 0& numero di gruppi supplementari per
208 \secref{sec:proc_access_id}).\\
209 \macro{\_POSIX\_SSIZE\_MAX} &32767& valore massimo del tipo
211 \macro{\_POSIX\_AIO\_LISTIO\_MAX}&2& \\
212 \macro{\_POSIX\_AIO\_MAX} & 1& \\
216 \caption{Macro dei valori minimi delle caratteristiche generali del sistema
217 per la conformità allo standard POSIX.1.}
218 \label{tab:sys_posix1_general}
221 In genere questi valori non servono a molto, la loro unica utilità è quella di
222 indicare un limite superiore che assicura la portabilità senza necessità di
223 ulteriori controlli. Tuttavia molti di essi sono ampiamente superati in tutti
224 i sistemi POSIX in uso oggigiorno. Per questo è sempre meglio utilizzare i
225 valori ottenuti da \func{sysconf}.
230 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
232 \textbf{Macro}&\textbf{Significato}\\
235 \macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}& il sistema supporta il
236 \textit{job control} (vedi
237 \secref{sec:sess_xxx}).\\
238 \macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS} & il sistema supporta i \textit{saved id}
239 (vedi \secref{sec:proc_access_id}).
240 per il controllo di accesso dei processi\\
241 \macro{\_POSIX\_VERSION} & fornisce la versione dello standard POSIX.1
242 supportata nel formato YYYYMML (ad esempio
246 \caption{Alcune macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
248 \label{tab:sys_posix1_other}
251 Oltre ai precedenti valori (e a quelli relativi ai file elencati in
252 \tabref{tab:sys_posix1_file}), che devono essere obbligatoriamente definiti,
253 lo standard POSIX.1 ne prevede parecchi altri. La lista completa si trova
254 dall'header file \file{bits/posix1\_lim.h} (da non usare mai direttamente, è
255 incluso automaticamente all'interno di \file{limits.h}); di questi vale la
256 pena menzionare quelli di uso più comune, riportati in
257 \tabref{tab:sys_posix1_other}, che permettono di ricavare alcune
258 caratteristiche del sistema (come il supporto del \textit{job control} o dei
261 Oltre allo standard POSIX.1, anche lo standard POSIX.2 definisce una serie di
262 altre macro. Siccome queste sono principalmente attinenti a limiti relativi
263 alle applicazioni di sistema presenti (come quelli su alcuni parametri delle
264 espressioni regolari o del comando \cmd{bc}), non li tratteremo
265 esplicitamente, se ne trova una menzione completa nell'header file
266 \file{bits/posix2\_lim.h}, e alcuni di loro sono descritti nella man page di
267 \func{sysconf} e nel manuale delle \acr{glibc}.
270 \subsection{La funzione \func{sysconf}}
271 \label{sec:sys_sysconf}
273 Come accennato in \secref{sec:sys_limits} quando uno dei limiti o delle
274 caratteristiche del sistema può variare, è necessario ottenerne il valore
275 attraverso la funzione \func{sysconf}, per non dover essere costretti a
276 ricompilare un programma tutte le volte che si cambiano le opzioni con cui è
277 compilato il kernel, o alcuni dei parametri modificabili a run time. Il suo
279 \begin{prototype}{unistd.h}{long sysconf(int name)}
280 Restituisce il valore del parametro di sistema \param{name}.
282 \bodydesc{La funzione restituisce indietro il valore del parametro
283 richiesto, o 1 se si tratta di un'opzione disponibile, 0 se l'opzione non
284 è disponibile e -1 in caso di errore (ma \var{errno} non viene settata).}
287 La funzione prende come argomento un intero che specifica quale dei limiti si
288 vuole conoscere; uno specchietto contenente i principali valori disponibili in
289 Linux è riportato in \tabref{tab:sys_sysconf_par}; l'elenco completo è
290 contenuto in \file{bits/confname}, ed una lista più esaustiva, con le relative
291 spiegazioni, si può trovare nel manuale delle \acr{glibc}.
296 \begin{tabular}[c]{|l|l|p{9cm}|}
298 \textbf{Parametro}&\textbf{Macro sostituita} &\textbf{Significato}\\
301 \texttt{\_SC\_ARG\_MAX} &\macro{ARG\_MAX}&
302 La dimensione massima degli argomenti passati ad una funzione
303 della famiglia \func{exec}.\\
304 \texttt{\_SC\_CHILD\_MAX}&\macro{\_CHILD\_MAX}&
305 Il numero massimo di processi contemporanei che un utente può
307 \texttt{\_SC\_OPEN\_MAX}&\macro{\_OPEN\_MAX}&
308 Il numero massimo di file che un processo può mantenere aperti in
310 \texttt{\_SC\_STREAM\_MAX}& \macro{STREAM\_MAX}&
311 Il massimo numero di stream che un processo può mantenere aperti in
312 contemporanea. Questo limite previsto anche dallo standard ANSI C, che
313 specifica la macro {FOPEN\_MAX}.\\
314 \texttt{\_SC\_TZNAME\_MAX}&\macro{TZNAME\_MAX}&
315 La dimensione massima di un nome di una \texttt{timezone} (vedi ).\\
316 \texttt{\_SC\_NGROUPS\_MAX}&\macro{NGROUP\_MAX}&
317 Massimo numero di gruppi supplementari che può avere un processo (vedi
318 \secref{sec:proc_access_id}).\\
319 \texttt{\_SC\_SSIZE\_MAX}&\macro{SSIZE\_MAX}&
320 valore massimo del tipo di dato \type{ssize\_t}.\\
321 \texttt{\_SC\_CLK\_TCK}& \macro{CLK\_TCK} &
322 Il numero di \textit{clock tick} al secondo, cioè la frequenza delle
323 interruzioni del timer di sistema (vedi \secref{sec:proc_priority}).\\
324 \texttt{\_SC\_JOB\_CONTROL}&\macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}&
325 Indica se è supportato il \textit{job control} (vedi
326 \secref{sec:sess_xxx}) in stile POSIX.\\
327 \texttt{\_SC\_SAVED\_IDS}&\macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS}&
328 Indica se il sistema supporta i \textit{saved id} (vedi
329 \secref{sec:proc_access_id}).\\
330 \texttt{\_SC\_VERSION}& \macro{\_POSIX\_VERSION} &
331 Indica il mese e l'anno di approvazione della revisione dello standard
332 POSIX.1 a cui il sistema fa riferimento, nel formato YYYYMML, la
333 revisione più recente è 199009L, che indica il Settembre 1990.\\
336 \caption{Parametri del sistema leggibili dalla funzione \func{sysconf}.}
337 \label{tab:sys_sysconf_par}
340 In generale ogni limite o caratteristica del sistema per cui è definita una
341 macro, sia dagli standard ANSI C e ISO C90, che da POSIX.1 e POSIX.2, può
342 essere ottenuto attraverso una chiamata a \func{sysconf}. Il valore si otterrà
343 speficando come valore del parametro \param{name} il nome ottenuto aggiungendo
344 \code{\_SC\_} ai nomi delle macro definite dai primi due, o sostituendolo a
345 \code{\_POSIX\_} per le macro definite dagli gli altri due.
347 In generale si dovrebbe fare uso di \func{sysconf} solo quando la relativa
348 macro non è definita, quindi con un codice analogo al seguente:
349 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
355 int val = sysconf(_SC_CHILD_MAX);
357 perror("fatal error");
363 ma in realtà in Linux queste macro sono comunque definite e indicando un
364 limite generico, per cui è sempre meglio usare i valori restituiti da
368 \subsection{I limiti dei file}
369 \label{sec:sys_file_limits}
371 Come per le caratteristiche generali del sistema anche per i file esistono una
372 serie di limiti (come la lunghezza del nome del file o il numero massimo di
373 link) che dipendono sia dall'implementazione che dal filesystem in uso; anche
374 in questo caso lo standard prevede alcune macro che ne specificano il valore,
375 riportate in \tabref{tab:sys_file_macro}.
380 \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
382 \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
385 \macro{NAME\_MAX}& 14 & lunghezza in byte di un nome di file. \\
386 \macro{PATH\_MAX}& 256 & lunghezza in byte di pathname.\\
387 \macro{PIPE\_BUF}& 512 & byte scrivibili atomicamente in una pipe\\
388 \macro{LINK\_MAX} &8 & numero massimo di link a un file\\
389 \macro{MAX\_CANON}&255 & spazio disponibile nella coda di input
390 canonica del terminale\\
391 \macro{MAX\_INPUT}&255 & spazio disponibile nella coda di input
395 \caption{Macro per i limiti sulle caratteristiche dei file.}
396 \label{tab:sys_file_macro}
399 Come per i limiti di sistema POSIX.1 detta una serie di valori minimi per
400 queste caratteristiche, che ogni sistema che vuole essere conforme deve
401 rispettare; le relative macro sono riportate in \tabref{tab:sys_posix1_file},
402 e per esse vale lo stesso discorso fatto per le analoghe di
403 \tabref{tab:sys_posix1_general}.
408 \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
410 \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
413 \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
414 \macro{\_POSIX\_LINK\_MAX} &8 & numero massimo di link a un file\\
415 \macro{\_POSIX\_MAX\_CANON}&255 & spazio disponibile nella coda di input
416 canonica del terminale\\
417 \macro{\_POSIX\_MAX\_INPUT}&255 & spazio disponibile nella coda di input
419 \macro{\_POSIX\_NAME\_MAX}& 14 & lunghezza in byte di un nome di file. \\
420 \macro{\_POSIX\_PATH\_MAX}& 256 & lunghezza in byte di pathname.\\
421 \macro{\_POSIX\_PIPE\_BUF}& 512 & byte scrivibili atomicamente in una
423 \macro{\_POSIX\_MQ\_OPEN\_MAX}& 8& \\
424 \macro{\_POSIX\_MQ\_PRIO\_MAX}& 32& \\
425 \macro{\_POSIX\_FD\_SETSIZE}& 16 & \\
426 \macro{\_POSIX\_DELAYTIMER\_MAX}& 32 & \\
429 \caption{Macro dei valori minimi delle caratteristiche dei file per la
430 conformità allo standard POSIX.1.}
431 \label{tab:sys_posix1_file}
434 Tutti questi limiti sono definiti in \file{limits.h}; come nel caso precedente
435 il loro uso è di scarsa utilità in quanto ampiamente superati in tutte le
436 implementazioni moderne.
439 \subsection{La funzione \func{pathconf}}
440 \label{sec:sys_pathconf}
442 In generale i limiti per i file sono molto più soggetti ad essere variabili
443 rispetto ai precedenti limiti generali del sistema; ad esempio parametri come
444 la lunghezza del nome del file o il numero di link possono variare da
445 filesystem a filesystem; per questo motivo questi limiti devono essere sempre
446 controllati con la funzione \func{pathconf}, il cui prototipo è:
447 \begin{prototype}{unistd.h}{long pathconf(char *path, int name)}
448 Restituisce il valore del parametro \param{name} per il file \param{path}.
450 \bodydesc{La funzione restituisce indietro il valore del parametro
451 richiesto, o -1 in caso di errore (ed \var{errno} viene settata ad uno
452 degli errori possibili relativi all'accesso a \param{path}).}
455 E si noti come la funzione in questo caso richieda un parametro che specifichi
456 a quale file si fa riferimento, dato che il valore del limite cercato può
457 variare a seconda del filesystem. Una seconda versione della funzione,
458 \func{fpathconf}, opera su un file descriptor invece che su un pathname, il
460 \begin{prototype}{unistd.h}{long fpathconf(int fd, int name)}
461 Restituisce il valore del parametro \param{name} per il file \param{fd}.
463 \bodydesc{È identica a \func{pathconf} solo che utilizza un file descriptor
464 invece di un pathname; pertanto gli errori restituiti cambiano di
467 \noindent ed il suo comportamento è identico a quello di \func{fpathconf}.
470 \subsection{La funzione \func{uname}}
471 \label{sec:sys_uname}
473 Una altra funzione che si può utilizzare per raccogliere informazioni sia
474 riguardo al sistema che al computer su cui esso sta girando è \func{uname}, il
476 \begin{prototype}{sys/utsname.h}{int uname(struct utsname *info)}
477 Restituisce informazioni sul sistema nella struttura \param{info}.
479 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di
480 fallimento, nel qual caso \var{errno} viene settata a \macro{EFAULT}.}
483 La funzione, che viene usata dal comando \cmd{umane}, restituisce le
484 informazioni richieste nella struttura \param{info}, anche questa struttura è
485 definita in \file{sys/utsname.h} come:
486 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
488 char sysname[_UTSNAME_LENGTH];
489 char nodename[_UTSNAME_LENGTH];
490 char release[_UTSNAME_LENGTH];
491 char version[_UTSNAME_LENGTH];
492 char machine[_UTSNAME_LENGTH];
494 char domainname[_UTSNAME_DOMAIN_LENGTH];
498 e le informazioni memorizzate nei suoi membri indicano rispettivamente:
500 \item il nome del systema operativo;
501 \item il nome della release del kernel;
502 \item il nome della versione del kernel;
503 \item il tipo di macchina in uso;
504 \item il nome della stazione;
505 \item il nome del domino.
507 (l'ultima informazione è stata aggiunta di recente e non è prevista dallo
511 \section{Opzioni e configurazione del sistema}
512 \label{sec:sys_config}
514 Come abbiamo accennato nella sezione precedente, non tutti i limiti che
515 caratterizzano il sistema sono fissi, o perlomeno non lo sono in tutte le
516 implementazioni. Finora abbiamo visto come si può fare per leggerli, ci manca
517 di esaminare il meccanismo che permette, quando questi possono variare durante
518 l'esecuzione del sistema, di modificarli.
520 Inoltre, al di la di quelli che possono essere limiti caratteristici previsti
521 da uno standard, ogni sistema può avere una sua serie di altri parametri di
522 configurazione, che non essendo mai fissi, non sono stati inclusi nella
523 standardizzazione della sezione precedente, e per i quali occorre, oltre al
524 meccanismo di settaggio, pure un meccanismo di lettura.
526 Affronteremo questi argomenti in questa sezione, insieme alle funzioni che si
527 usano per la gestione ed il controllo dei filesystem.
530 \subsection{La funzione \func{sysctl} ed il filesystem \file{/proc}}
531 \label{sec:sys_sysctl}
533 La funzione che permette la lettura ed il settaggio dei parametri del kernel è
534 \func{sysctl}, è una funzione derivata da BSD4.4, ma l'implementazione è
535 specifica di Linux; il suo prototipo è:
538 \headdecl{linux/unistd.h}
539 \headdecl{linux/sysctl.h}
540 \funcdecl{int sysctl(int *name, int nlen, void *oldval, size\_t *oldlenp, void
541 *newval, size\_t newlen)}
544 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
545 errore, nel qual caso \var{errno} viene settato ai valori:
547 \item[\macro{EPERM}] il processo non ha il permesso di accedere ad uno dei
548 componenti nel cammino specificato per il parametro, o non ha il permesso
549 di accesso al parametro nella modalità scelta.
550 \item[\macro{ENOTDIR}] non esiste un parametro corrispondente al nome
552 \item[\macro{EFAULT}] si è specificato \param{oldlenp} zero quando
553 \param{oldval} è non nullo.
554 \item[\macro{EINVAL}] o si è specificato un valore non valido per il
555 parametro che si vuole settare o lo spazio provvisto per il ritorno di un
556 valore non è delle giuste dimensioni.
557 \item[\macro{ENOMEM}] talvolta viene usato più correttamente questo errore
558 quando non si è specificato sufficiente spazio per ricevere il valore di un
564 I parametri a cui la funzione permettere di accedere sono organizzati in
565 maniera gerarchica ad albero, e per accedere ad uno di essi occorre
566 specificare un cammino attraverso i vari nodi dell'albero, in maniera analoga
567 a come si specifica un pathname (da cui l'uso alternativo del filesystem
568 \file{/proc} che vedremo dopo).
570 Ciascun nodo è identificato da un valore intero, ed il cammino che arriva ad
571 identificare un parametro specifico è passato attraverso l'array \param{name},
572 di lunghezza \param{nlen}, che contiene la sequenza dei vari nodi da
573 attraversare. Il formato del valore di un parametro dipende dallo stesso e può
574 essere un intero, una stringa o anche una struttura complessa.
576 L'indirizzo a cui il valore deve essere letto è specificato da
577 \param{oldvalue}, e lo spazio ivi disponibile è specificato da \param{oldlenp}
578 (passato come puntatore per avere indietro la dimensione effettiva di quanto
579 letto); il valore che si vuole scrivere è passato in \param{newval} e la sua
580 dimensione in \param{newlen}.
582 Si può effettuare anche una lettura e scrittura simultanea, nel qual caso il
583 valore letto è quello precedente alla scrittura.
585 I parametri accessibili attraverso questa funzione sono moltissimi, e possono
586 essere trovati in \file{sysctl.h}, essi inoltre dipendono anche dallo stato
587 corrente del kernel (ad esempio dai moduli che sono stati caricati nel
588 sistema) e in genere i loro nomi possono variare da una versione di kernel
589 all'altra; per questo è sempre il caso di evitare l'uso di \func{sysctl}
590 quando esistono modalità alternative per ottenere le stesse informazioni,
591 alcuni esempi di parametri ottenibili sono:
593 \item il nome di dominio
594 \item i parametri del meccanismo di \textit{paging}.
595 \item il filesystem montato come radice
596 \item la data di compilazione del kernel
597 \item i parametri dello stack TCP
598 \item il numero massimo di file aperti
601 Come accennato in Linux si ha una modalità alternativa per accedere alle
602 stesse informazioni di \func{sysctl} attaverso l'uso del filesystem
603 \file{/proc}. Questo è un filesystem virtuale, generato direttamente dal
604 kernel, che non fa riferimento a nessun dispositivo fisico, ma presenta in
605 forma di file alcune delle strutture interne del kernel stesso.
607 In particolare l'albero dei valori di \func{sysctl} viene presentato in forma
608 di file nella directory \file{/proc/sys}, cosicché è possibile accedervi
609 speficando un pathname e leggendo e scrivendo sul file corrispondente al
610 parametro scelto. Il kernel si occupa di generare al volo il contenuto ed i
611 nomi dei file corrispondenti, e questo ha il grande vantaggio di rendere
612 accessibili i vari parametri a qualunque comando di shell e di permettere la
613 navigazione dell'albero dei valori.
615 Alcune delle corrispondenze con i valori di \func{sysctl} sono riportate nei
616 commenti in \file{linux/sysctl.h}, la informazione disponibile in
617 \file{/proc/sys} è riportata inoltre nella documentazione inclusa nei sorgenti
618 del kernel, nella directory \file{Documentation/sysctl}.
621 \subsection{La configurazione dei filesystem}
622 \label{sec:sys_file_config}
624 Come accennato in \secref{sec:file_organization} per poter accedere ai file
625 occorre prima rendere disponibile al sistema il filesystem su cui essi sono
626 memorizzati; l'operazione di attivazione del filesystem è chiamata
627 \textsl{montaggio}, per far questo in Linux\footnote{la funzione è specifica
628 di Linux e non è portabile} si usa la funzione \func{mount} il cui prototipo
630 \begin{prototype}{sys/mount.h}
631 {mount(const char *source, const char *target, const char *filesystemtype,
632 unsigned long mountflags, const void *data)}
634 Monta il filesystem di tipo \param{filesystemtype} contenuto in \param{source}
635 sulla directory \param{target}.
637 \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di
638 fallimento, nel qual caso \var{errno} viene settata a:
640 \item[\macro{EPERM}] il processo non ha i provilegi di amministratore.
641 \item[\macro{ENODEV}] \param{filesystemtype} non esiste o non è configurato
643 \item[\macro{ENOTBLK}] non si è usato un \textit{block device} per
644 \param{source} quando era richiesto.
645 \item[\macro{EBUSY}] \param{source} è già montato, o non può essere
646 rimontato in read-only perché ci sono ancora file aperti in scrittura, o
647 \param{target} è ancora in uso.
648 \item[\macro{EINVAL}] il device \param{source} presenta un
649 \textit{superblock} non valido, o si è cercato di rimontare un filesystem
650 non ancora montato, o di montarlo senza che \param{target} sia un
651 \type{mount point} o di spostarlo quando \param{target} non è un
652 \type{mount point} o è \file{/}.
653 \item[\macro{EACCES}] non si ha il permesso di accesso su uno dei componenti
654 del pathname, o si è cercato di montare un filesystem disponibile in sola
655 lettura senza averlo specificato o il device \param{source} è su un
656 filesystem montato con l'opzione \macro{MS\_NODEV}.
657 \item[\macro{ENXIO}] il \textit{major number} del device \param{source} è
659 \item[\macro{EMFILE}] la tabella dei device \textit{dummy} è piena.
661 ed inoltre \macro{ENOTDIR}, \macro{EFAULT}, \macro{ENOMEM},
662 \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT} o \macro{ELOOP}.}
665 La funzione monta sulla directory \param{target} il filesystem contenuto in
666 \param{source}, di norma questo è un file di dispositivo, ma può anche essere
667 un file normale che contiene un filesystem, (che può essere montato \textit{in
672 Due funzioni, utili per ottenere in maniera diretta informazioni riguardo al
673 filesystem su cui si trova un certo file, sono \func{statfs} e \func{fstatfs},
674 i cui prototipi sono:
676 \headdecl{sys/vfs.h} \funcdecl{int statfs(const char *path, struct statfs
677 *buf)} \funcdecl{int fstatfs(int fd, struct statfs *buf)} Restituisce in
678 \param{buf} le informazioni relative al filesystem su cui è posto il file
681 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
682 errore, nel qual caso \var{errno} viene settato ai valori:
684 \item[\macro{ENOSYS}] il filesystem su cui si trova il file specificato non
685 supporta la funzione.
687 e \macro{EFAULT} ed \macro{EIO} per entrambe, \macro{EBADF} per
688 \func{fstatfs}, \macro{ENOTDIR}, \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{ENOENT},
689 \macro{EACCES}, \macro{ELOOP} per \func{statfs}.}
694 \subsection{La gestione di utenti e gruppi}
695 \label{sec:sys_user_group}
699 \section{Limitazione ed uso delle risorse}
700 \label{sec:sys_res_limits}
702 In questa sezione esamineremo le funzioni che permettono di esaminare e
703 controllare come le varie risorse del sistema (CPU, memoria, ecc.) vengono
704 utilizzate dai processi, e le modalità con cui è possibile imporre dei limiti
709 \subsection{L'uso delle risorse}
710 \label{sec:sys_resource_use}
715 \subsection{Limiti sulle risorse}
716 \label{sec:sys_resource_limit}
719 \subsection{Le risorse di memoria}
720 \label{sec:sys_memory_res}
723 \subsection{Le risorse di processore}
724 \label{sec:sys_cpu_load}
731 \begin{minipage}[c]{15cm}
732 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
734 struct timeval ru_utime; /* user time used */
735 struct timeval ru_stime; /* system time used */
736 long ru_maxrss; /* maximum resident set size */
737 long ru_ixrss; /* integral shared memory size */
738 long ru_idrss; /* integral unshared data size */
739 long ru_isrss; /* integral unshared stack size */
740 long ru_minflt; /* page reclaims */
741 long ru_majflt; /* page faults */
742 long ru_nswap; /* swaps */
743 long ru_inblock; /* block input operations */
744 long ru_oublock; /* block output operations */
745 long ru_msgsnd; /* messages sent */
746 long ru_msgrcv; /* messages received */
747 long ru_nsignals; ; /* signals received */
748 long ru_nvcsw; /* voluntary context switches */
749 long ru_nivcsw; /* involuntary context switches */
754 \caption{La struttura \var{rusage} per la lettura delle informazioni dei
755 delle risorse usate da un processo.}
756 \label{fig:sys_rusage_struct}
762 \var{tms\_utime}, \var{tms\_stime}, \var{tms\_cutime}, \var{tms\_uetime}
766 \section{La gestione dei tempi del sistema}
769 In questa sezione tratteremo le varie funzioni per la gestione delle
770 date e del tempo in un sistema unix-like, e quelle per convertire i vari
771 tempi nelle differenti rappresentazioni che vengono utilizzate.
774 \subsection{La misura del tempo in unix}
775 \label{sec:sys_unix_time}
777 Storicamente i sistemi unix-like hanno sempre mantenuto due distinti
778 valori per i tempi all'interno del sistema, essi sono rispettivamente
779 chiamati \textit{calendar time} e \textit{process time}, secondo le
782 \item \textit{calendar time}: è il numero di secondi dalla mezzanotte del
783 primo gennaio 1970, in tempo universale coordinato (o UTC), data che viene
784 usualmente indicata con 00:00:00 Jan, 1 1970 (UTC) e chiamata \textit{the
785 Epoch}. Questo tempo viene anche chiamato anche GMT (Greenwich Mean Time)
786 dato che l'UTC corrisponde all'ora locale di Greenwich. È il tempo su cui
787 viene mantenuto l'orologio del calcolatore, e viene usato ad esempio per
788 indicare le date di modifica dei file o quelle di avvio dei processi. Per
789 memorizzare questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \type{time\_t}.
790 \item \textit{process time}: talvolta anche detto tempo di CPU. Viene misurato
791 in \textit{clock tick}, corrispondenti al numero di interruzioni effettuate
792 dal timer di sistema, e che per Linux avvengono ogni centesimo di
793 secondo\footnote{eccetto per la piattaforma alpha dove avvengono ogni
794 millesimo di secondo}. Il dato primitivo usato per questo tempo è
795 \type{clock\_t}, inoltre la costante \macro{HZ} restituisce la frequenza di
796 operazione del timer, e corrisponde dunque al numero di tick al secondo. Lo
797 standard POSIX definisce allo stesso modo la costante \macro{CLK\_TCK});
798 questo valore può comunque essere ottenuto con \func{sysconf} (vedi
799 \secref{sec:sys_limits}).
802 In genere si usa il \textit{calendar time} per tenere le date dei file e le
803 informazioni analoghe che riguardano i tempi di ``orologio'', usati ad esempio
804 per i demoni che compiono lavori amministrativi ad ore definite, come
805 \cmd{cron}. Di solito questo vene convertito automaticamente dal valore in UTC
806 al tempo locale, utilizzando le opportune informazioni di localizzazione
807 (specificate in \file{/etc/timezone}). E da tenere presente che questo tempo è
808 mantenuto dal sistema e non corrisponde all'orologio hardware del calcolatore.
810 Il \textit{process time} di solito si esprime in secondi e viene usato appunto
811 per tenere conto dei tempi di esecuzione dei processi. Per ciascun processo il
812 kernel tiene tre di questi tempi:
814 \item \textit{clock time}
815 \item \textit{user time}
816 \item \textit{system time}
818 il primo è il tempo ``reale'' (viene anche chiamato \textit{wall clock time})
819 dall'avvio del processo, e misura il tempo trascorso fino alla sua
820 conclusione; chiaramente un tale tempo dipende anche dal carico del sistema e
821 da quanti altri processi stavano girando nello stesso periodo. Il secondo
822 tempo è quello che la CPU ha speso nell'esecuzione delle istruzioni del
823 processo in user space. Il terzo è il tempo impiegato dal kernel per eseguire
824 delle system call per conto del processo medesimo (tipo quello usato per
825 eseguire una \func{write} su un file). In genere la somma di user e system
826 time viene chiamato \textit{CPU time}.
832 \section{La gestione degli errori}
833 \label{sec:sys_errors}
835 La gestione degli errori è in genere una materia complessa. Inoltre il modello
836 utilizzato dai sistema unix-like è basato sull'architettura a processi, e
837 presenta una serie di problemi nel caso lo si debba usare con i thread.
838 Esamineremo in questa sezione le sue caratteristiche principali.
841 \subsection{La variabile \var{errno}}
842 \label{sec:sys_errno}
844 Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e
845 riportare condizioni di errore, ed è una buona norma di programmazione
846 controllare sempre che le funzioni chiamate si siano concluse correttamente.
848 In genere le funzioni di libreria usano un valore speciale per indicare che
849 c'è stato un errore. Di solito questo valore è -1 o un puntatore nullo o la
850 costante \macro{EOF} (a seconda della funzione); ma questo valore segnala solo
851 che c'è stato un errore, non il tipo di errore.
853 Per riportare il tipo di errore il sistema usa la variabile globale
854 \var{errno}\footnote{L'uso di una variabile globale può comportare alcuni
855 problemi (ad esempio nel caso dei thread) ma lo standard ISO C consente
856 anche di definire \var{errno} come un \textit{modifiable lvalue}, quindi si
857 può anche usare una macro, e questo è infatti il modo usato da Linux per
858 renderla locale ai singoli thread.}, definita nell'header \file{errno.h}; la
859 variabile è in genere definita come \type{volatile} dato che può essere
860 cambiata in modo asincrono da un segnale (per una descrizione dei segnali si
861 veda \secref{cha:signals}), ma dato che un manipolatore di segnale scritto
862 bene salva e ripristina il valore della variabile, di questo non è necessario
863 preoccuparsi nella programmazione normale.
865 I valori che può assumere \var{errno} sono riportati in \capref{cha:errors},
866 nell'header \file{errno.h} sono anche definiti i nomi simbolici per le
867 costanti numeriche che identificano i vari errori; essi iniziano tutti per
868 \macro{E} e si possono considerare come nomi riservati. In seguito faremo
869 sempre riferimento a tali valori, quando descriveremo i possibili errori
870 restituiti dalle funzioni. Il programma di esempio \cmd{errcode} stampa il
871 codice relativo ad un valore numerico con l'opzione \cmd{-l}.
873 Il valore di \var{errno} viene sempre settato a zero all'avvio di un
874 programma, gran parte delle funzioni di libreria settano \var{errno} ad un
875 valore diverso da zero in caso di errore. Il valore è invece indefinito in
876 caso di successo, perché anche se una funzione ha successo, può chiamarne
877 altre al suo interno che falliscono, modificando così \var{errno}.
879 Pertanto un valore non nullo di \var{errno} non è sintomo di errore (potrebbe
880 essere il risultato di un errore precedente) e non lo si può usare per
881 determinare quando o se una chiamata a funzione è fallita. La procedura da
882 seguire è sempre quella di controllare \var{errno} immediatamente dopo aver
883 verificato il fallimento della funzione attraverso il suo codice di ritorno.
886 \subsection{Le funzioni \func{strerror} e \func{perror}}
887 \label{sec:sys_strerror}
889 Benché gli errori siano identificati univocamente dal valore numerico di
890 \var{errno} le librerie provvedono alcune funzioni e variabili utili per
891 riportare in opportuni messaggi le condizioni di errore verificatesi. La
892 prima funzione che si può usare per ricavare i messaggi di errore è
893 \func{strerror}, il cui prototipo è:
894 \begin{prototype}{string.h}{char *strerror(int errnum)}
895 Ritorna una stringa (statica) che descrive l'errore il cui codice è passato
899 In generale \func{strerror} viene usata passando \var{errno} come parametro;
900 nel caso si specifichi un codice sbagliato verrà restituito un messaggio di
901 errore sconosciuto. La funzione utilizza una stringa statica che non deve
902 essere modificata dal programma e che è utilizzabile solo fino ad una chiamata
903 successiva a \func{strerror}; nel caso si usino i thread è
904 provvista\footnote{questa funzione è una estensione GNU, non fa parte dello
905 standard POSIX} una versione apposita:
906 \begin{prototype}{string.h}
907 {char *strerror\_r(int errnum, char *buff, size\_t size)}
908 Analoga a \func{strerror} ma ritorna il messaggio in un buffer
909 specificato da \param{buff} di lunghezza massima (compreso il terminatore)
913 che utilizza un buffer che il singolo thread deve allocare, per evitare i
914 problemi connessi alla condivisione del buffer statico. Infine, per completare
915 la caratterizzazione dell'errore, si può usare anche la variabile
916 globale\footnote{anche questa è una estensione GNU}
917 \var{program\_invocation\_short\_name} che riporta il nome del programma
918 attualmente in esecuzione.
920 Una seconda funzione usata per riportare i codici di errore in maniera
921 automatizzata sullo standard error (vedi \secref{sec:file_std_descr}) è
922 \func{perror}, il cui prototipo è:
923 \begin{prototype}{stdio.h}{void perror (const char *message)}
924 Stampa il messaggio di errore relativo al valore corrente di \var{errno}
925 sullo standard error; preceduto dalla stringa \var{message}.
927 i messaggi di errore stampati sono gli stessi di \func{strerror}, (riportati
928 in \capref{cha:errors}), e, usando il valore corrente di \var{errno}, si
929 riferiscono all'ultimo errore avvenuto. La stringa specificata con
930 \var{message} viene stampato prime del messaggio d'errore, seguita dai due
931 punti e da uno spazio, il messaggio è terminato con un a capo.
933 Il messaggio può essere riportato anche usando altre variabili globali
934 dichiarate in \file{errno.h}:
936 const char *sys_errlist[];
939 la prima contiene i puntatori alle stringhe di errore indicizzati da
940 \var{errno}; la seconda esprime il valore più alto per un codice di errore,
941 l'utilizzo di questa stringa è sostanzialmente equivalente a quello di
944 In \nfig\ è riportata la sezione attinente del codice del programma
945 \cmd{errcode}, che può essere usato per stampare i messaggi di errore e le
946 costanti usate per identificare i singoli errori; il sorgente completo del
947 programma è allegato nel file \file{ErrCode.c} e contiene pure la gestione
948 delle opzioni e tutte le definizioni necessarie ad associare il valore
949 numerico alla costante simbolica. In particolare si è riportata la sezione che
950 converte la stringa passata come parametro in un intero (\texttt{\small
951 1--2}), controllando con i valori di ritorno di \func{strtol} che la
952 conversione sia avvenuta correttamente (\texttt{\small 4--10}), e poi stampa,
953 a seconda dell'opzione scelta il messaggio di errore (\texttt{\small 11--14})
954 o la macro (\texttt{\small 15--17}) associate a quel codice.
959 /* convert string to number */
960 err = strtol(argv[optind], NULL, 10);
961 /* testing error condition on conversion */
963 perror("Underflow on error code");
965 } else if (err==LONG_MIN) {
966 perror("Overflow on error code");
969 /* conversion is fine */
971 printf("Error message for %d is %s\n", err, strerror(err));
974 printf("Error label for %d is %s\n", err, err_code[err]);
977 \caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.}
978 \label{fig:sys_err_mess}
985 %%% TeX-master: "gapil"
projects / gapil.git / blob