1 \chapter{La gestione del sistema, delle risorse, e degli errori}
4 In questo capitolo si è raccolta le trattazione delle varie funzioni
5 concernenti la gestione generale del sistema che permettono di trattare le
6 varie informazioni ad esso connesse, i limiti sulle risorse, la gestione dei
7 tempi, degli errori e degli utenti ed in generale la gestione dei vari
8 parametri di configurazione dei vari componenti del sistema.
12 \section{La configurazione del sistema}
13 \label{sec:sys_config}
16 \subsection{Opzioni e configurazione del sistema}
17 \label{sec:sys_sys_config}
19 La funzione \func{sysconf} ...
22 \subsection{Limiti e parametri di sistema}
23 \label{sec:sys_sys_limits}
26 \subsection{La configurazione dei filesystem}
27 \label{sec:sys_file_config}
29 La funzione \func{statfs} ...
31 La funzione \func{pathconf} ...
36 \section{Limitazione ed uso delle risorse}
37 \label{sec:sys_limits}
39 In questa sezione esamimeremo le funzioni che permettono di gestire le varie
40 risorse associate ad un processo ed i relativi limiti.
44 \subsection{L'uso delle risorse}
45 \label{sec:sys_resource_use}
48 \subsection{Limiti sulle risorse}
49 \label{sec:sys_resource_limit}
52 \subsection{Le risorse di memoria}
53 \label{sec:sys_memory_res}
56 \subsection{Le risorse di processore}
57 \label{sec:sys_cpu_load}
64 \begin{minipage}[c]{15cm}
65 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
67 struct timeval ru_utime; /* user time used */
68 struct timeval ru_stime; /* system time used */
69 long ru_maxrss; /* maximum resident set size */
70 long ru_ixrss; /* integral shared memory size */
71 long ru_idrss; /* integral unshared data size */
72 long ru_isrss; /* integral unshared stack size */
73 long ru_minflt; /* page reclaims */
74 long ru_majflt; /* page faults */
75 long ru_nswap; /* swaps */
76 long ru_inblock; /* block input operations */
77 long ru_oublock; /* block output operations */
78 long ru_msgsnd; /* messages sent */
79 long ru_msgrcv; /* messages received */
80 long ru_nsignals; ; /* signals received */
81 long ru_nvcsw; /* voluntary context switches */
82 long ru_nivcsw; /* involuntary context switches */
87 \caption{La struttura \var{rusage} per la lettura delle informazioni dei
88 delle risorse usate da un processo.}
89 \label{fig:sys_rusage_struct}
95 \var{tms\_utime}, \var{tms\_stime}, \var{tms\_cutime}, \var{tms\_uetime}
99 \section{La gestione dei tempi del sistema}
102 In questa sezione tratteremo le varie funzioni per la gestione delle
103 date e del tempo in un sistema unix-like, e quelle per convertire i vari
104 tempi nelle differenti rappresentazioni che vengono utilizzate.
107 \subsection{La misura del tempo in unix}
108 \label{sec:sys_unix_time}
110 Storicamente i sistemi unix-like hanno sempre mantenuto due distinti
111 valori per i tempi all'interno del sistema, essi sono rispettivamente
112 chiamati \textit{calendar time} e \textit{process time}, secondo le
115 \item \textit{calendar time}: è il numero di secondi dalla mezzanotte del
116 primo gennaio 1970, in tempo universale coordinato (o UTC), data che viene
117 usualmente indicata con 00:00:00 Jan, 1 1970 (UTC) e chiamata \textit{the
118 Epoch}. Questo tempo viene anche chiamato anche GMT (Greenwich Mean Time)
119 dato che l'UTC corrisponde all'ora locale di Greenwich. È il tempo su cui
120 viene mantenuto l'orologio del calcolatore, e viene usato ad esempio per
121 indicare le date di modifica dei file o quelle di avvio dei processi. Per
122 memorizzare questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \type{time\_t}.
123 \item \textit{process time}: talvolta anche detto tempo di CPU. Viene misurato
124 in \textit{clock tick}, corrispondenti al numero di interruzioni effettuate
125 dal timer di sistema, e che per Linux avvengono ogni centesimo di
126 secondo\footnote{eccetto per la piattaforma alpha dove avvengono ogni
127 millesimo di secondo}. Il dato primitivo usato per questo tempo è
128 \type{clock\_t}, inoltre la costante \macro{HZ} restituisce la frequenza di
129 operazione del timer, e corrisponde dunque al numero di tick al secondo. Lo
130 standard POSIX definisce allo stesso modo la costante \macro{CLK\_TCK});
131 questo valore può comunque essere ottenuto con \func{sysconf} (vedi
132 \secref{sec:sys_limits}).
135 In genere si usa il \textit{calendar time} per tenere le date dei file e le
136 informazioni analoghe che riguardano i tempi di ``orologio'', usati ad esempio
137 per i demoni che compiono lavori amministrativi ad ore definite, come
138 \cmd{cron}. Di solito questo vene convertito automaticamente dal valore in UTC
139 al tempo locale, utilizzando le opportune informazioni di localizzazione
140 (specificate in \file{/etc/timezone}). E da tenere presente che questo tempo è
141 mantenuto dal sistema e non corrisponde all'orologio hardware del calcolatore.
143 Il \textit{process time} di solito si esprime in secondi e viene usato appunto
144 per tenere conto dei tempi di esecuzione dei processi. Per ciascun processo il
145 kernel tiene tre di questi tempi:
147 \item \textit{clock time}
148 \item \textit{user time}
149 \item \textit{system time}
151 il primo è il tempo ``reale'' (viene anche chiamato \textit{wall clock time})
152 dall'avvio del processo, e misura il tempo trascorso fino alla sua
153 conclusione; chiaramente un tale tempo dipende anche dal carico del sistema e
154 da quanti altri processi stavano girando nello stesso periodo. Il secondo
155 tempo è quello che la CPU ha speso nell'esecuzione delle istruzioni del
156 processo in user space. Il terzo è il tempo impiegato dal kernel per eseguire
157 delle system call per conto del processo medesimo (tipo quello usato per
158 eseguire una \func{write} su un file). In genere la somma di user e system
159 time viene chiamato \textit{CPU time}.
165 \section{La gestione degli errori}
166 \label{sec:sys_errors}
168 La gestione degli errori è in genere una materia complessa. Inoltre il modello
169 utilizzato dai sistema unix-like è basato sull'architettura a processi, e
170 presenta una serie di problemi nel caso lo si debba usare con i thread.
171 Esamineremo in questa sezione le sue caratteristiche principali.
174 \subsection{La variabile \var{errno}}
175 \label{sec:sys_errno}
177 Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e
178 riportare condizioni di errore, ed è una buona norma di programmazione
179 controllare sempre che le funzioni chiamate si siano concluse correttamente.
181 In genere le funzioni di libreria usano un valore speciale per indicare che
182 c'è stato un errore. Di solito questo valore è -1 o un puntatore nullo o la
183 costante \macro{EOF} (a seconda della funzione); ma questo valore segnala solo
184 che c'è stato un errore, non il tipo di errore.
186 Per riportare il tipo di errore il sistema usa la variabile globale
187 \var{errno}\footnote{L'uso di una variabile globale può comportare alcuni
188 problemi (ad esempio nel caso dei thread) ma lo standard ISO C consente
189 anche di definire \var{errno} come un \textit{modifiable lvalue}, quindi si
190 può anche usare una macro, e questo è infatti il modo usato da Linux per
191 renderla locale ai singoli thread }, definita nell'header \file{errno.h}, la
192 variabile è in genere definita come \type{volatile} dato che può essere
193 cambiata in modo asincrono da un segnale (per una descrizione dei segnali si
194 veda \secref{cha:signals}), ma dato che un manipolatore di segnale scritto
195 bene salva e ripristina il valore della variabile, di questo non è necessario
196 preoccuparsi nella programmazione normale.
198 I valori che può assumere \var{errno} sono riportati in \capref{cha:errors},
199 nell'header \file{errno.h} sono anche definiti i nomi simbolici per le
200 costanti numeriche che identificano i vari errori; essi iniziano tutti per
201 \macro{E} e si possono considerare come nomi riservati. In seguito faremo
202 sempre rifermento a tali valori, quando descriveremo i possibili errori
203 restituiti dalle funzioni. Il programma di esempio \cmd{errcode} stampa il
204 codice relativo ad un valore numerico con l'opzione \cmd{-l}.
206 Il valore di \var{errno} viene sempre settato a zero all'avvio di un
207 programma, gran parte delle funzioni di libreria settano \var{errno} ad un
208 valore diverso da zero in caso di errore. Il valore è invece indefinito in
209 caso di successo, perché anche se una funzione ha successo, può chiamarne
210 altre al suo interno che falliscono, modificando così \var{errno}.
212 Pertanto un valore non nullo di \var{errno} non è sintomo di errore (potrebbe
213 essere il risultato di un errore precedente) e non lo si può usare per
214 determinare quando o se una chiamata a funzione è fallita. La procedura da
215 seguire è sempre quella di controllare \var{errno} immediatamente dopo aver
216 verificato il fallimento della funzione attraverso il suo codice di ritorno.
219 \subsection{Le funzioni \func{strerror} e \func{perror}}
220 \label{sec:sys_strerror}
222 Benché gli errori siano identificati univocamente dal valore numerico di
223 \var{errno} le librerie provvedono alcune funzioni e variabili utili per
224 riportare in opportuni messaggi le condizioni di errore verificatesi. La
225 prima funzione che si può usare per ricavare i messaggi di errore è
226 \func{strerror}, il cui prototipo è:
227 \begin{prototype}{string.h}{char * strerror(int errnum)}
228 Ritorna una stringa (statica) che descrive l'errore il cui codice è passato
232 In generale \func{strerror} viene usata passando \var{errno} come parametro;
233 nel caso si specifichi un codice sbagliato verrà restituito un messaggio di
234 errore sconosciuto. La funzione utilizza una stringa statica che non deve
235 essere modificata dal programma e che è utilizzabile solo fino ad una chiamata
236 successiva a \func{strerror}; nel caso si usino i thread è
237 provvista\footnote{questa funzione è una estensione GNU, non fa parte dello
238 standard POSIX} una versione apposita:
239 \begin{prototype}{string.h}
240 {char * strerror\_r(int errnum, char * buff, size\_t size)}
241 Analoga a \func{strerror} ma ritorna il messaggio in un buffer
242 specificato da \param{buff} di lunghezza massima (compreso il terminatore)
246 che utilizza un buffer che il singolo thread deve allocare, per evitare i
247 problemi connessi alla condivisione del buffer statico. Infine, per completare
248 la caratterizzazione dell'errore, si può usare anche la variabile
249 globale\footnote{anche questa è una estensione GNU}
250 \var{program\_invocation\_short\_name} che riporta il nome del programma
251 attualmente in esecuzione.
253 Una seconda funzione usata per riportare i codici di errore in maniera
254 automatizzata sullo standard error (vedi \secref{sec:file_std_descr}) è
255 \func{perror}, il cui prototipo è:
256 \begin{prototype}{stdio.h}{void perror (const char *message)}
257 Stampa il messaggio di errore relativo al valore corrente di \var{errno}
258 sullo standard error; preceduto dalla stringa \var{message}.
260 i messaggi di errore stampati sono gli stessi di \func{strerror}, (riportati
261 in \capref{cha:errors}), e, usando il valore corrente di \var{errno}, si
262 riferiscono all'ultimo errore avvenuto. La stringa specificata con
263 \var{message} viene stampato prime del messaggio d'errore, seguita dai due
264 punti e da uno spazio, il messaggio è terminato con un a capo.
266 Il messaggio può essere riportato anche usando altre variabili globali
267 dichiarate in \file{errno.h}:
269 const char *sys_errlist[];
272 la prima contiene i puntatori alle stringhe di errore indicizzati da
273 \var{errno}; la seconda esprime il valore più alto per un codice di errore,
274 l'utilizzo di questa stringa è sostanzialmente equivalente a quello di
277 In \nfig\ è riportata la sezione attinente del codice del programma
278 \cmd{errcode}, che può essere usato per stampare i messaggi di errore e le
279 costanti usate per identificare i singoli errori; il sorgente completo del
280 programma è allegato nel file \file{ErrCode.c} e contiene pure la gestione
281 delle opzioni e tutte le definizioni necessarie ad associare il valore
282 numerico alla costante simbolica. In particolare si è riportata la sezione che
283 converte la stringa passata come parametro in un intero (\texttt{\small
284 1--2}), controllando con i valori di ritorno di \func{strtol} che la
285 conversione sia avvenuta correttamente (\texttt{\small 4--10}), e poi stampa,
286 a seconda dell'opzione scelta il messaggio di errore (\texttt{\small 11--14})
287 o la macro (\texttt{\small 15--17}) associate a quel codice.
292 /* convert string to number */
293 err = strtol(argv[optind], NULL, 10);
294 /* testing error condition on conversion */
296 perror("Underflow on error code");
298 } else if (err==LONG_MIN) {
299 perror("Overflow on error code");
302 /* conversion is fine */
304 printf("Error message for %d is %s\n", err, strerror(err));
307 printf("Error label for %d is %s\n", err, err_code[err]);
310 \caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.}
311 \label{fig:sys_err_mess}
315 \section{La gestione di utenti e gruppi}
316 \label{sec:sys_user_group}
321 %%% TeX-master: "gapil"