\chapter{La gestione del sistema}
\label{cha:system}

In questo capitolo si è raccolta le trattazione delle varie funzioni
concernenti la gestione generale del sistema che permettono di trattare le
varie informazioni ad esso connesse, i limiti sulle risorse, la gestione dei
tempi, degli errori e degli utenti ed in generale la gestione dei vari
parametri di configurazione dei vari componenti del sistema.


\section{La gestione della configurazione del sistema}
\label{sec:sys_config}


\subsection{Opzioni e configurazione del systema}
\label{sec:sys_sys_config}

La funzione \func{sysconf} ...

\subsection{La configurazione dei file}
\label{sec:sys_file_config}

La funzione \func{statfs} ...

La funzione \func{pathconf} ...


\section{La gestione delle risorse e dei limiti di sistema}
\label{sec:sys_limits}

In questa sezione esamimeremo le funzioni che permettono di gestire le varie
risorse associate ad un processo ed i relativi limiti, e quelle relatica al
sistema in quanto tale.

\var{tms\_utime}, \var{tms\_stime}, \var{tms\_cutime}, \var{tms\_uetime}



\section{La gestione dei tempi del sistema}
\label{sec:sys_time}

In questa sezione tratteremo le varie funzioni per la gestione delle
date e del tempo in un sistema unix-like, e quelle per convertire i vari
tempi nelle differenti rappresentazioni che vengono utilizzate.


\subsection{La misura del tempo in unix}
\label{sec:sys_unix_time}

Storicamente i sistemi unix-like hanno sempre mantenuto due distinti
valori per i tempi all'interno del sistema, essi sono rispettivamente
chiamati \textit{calendar time} e \textit{process time}, secondo le
definizioni:
\begin{itemize}
\item \textit{calendar time}: è il numero di secondi dalla mezzanotte del
  primo gennaio 1970, in tempo universale coordinato (o UTC), data che viene
  usualmente indicata con 00:00:00 Jan, 1 1970 (UTC) e chiamata \textit{the
    Epoch}. Questo tempo viene anche chiamato anche GMT (Greenwich Mean Time)
  dato che l'UTC corrisponde all'ora locale di Greenwich.  È il tempo su cui
  viene mantenuto l'orologio del calcolatore, e viene usato ad esempio per
  indicare le date di modifica dei file o quelle di avvio dei processi. Per
  memorizzare questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \type{time\_t}.
\item \textit{process time}: talvolta anche detto tempo di CPU. Viene misurato
  in \textit{clock tick}, corrispondenti al numero di interruzioni effettuate
  dal timer di sistema, e che per Linux avvengono ogni centesimo di
  secondo\footnote{eccetto per la piattaforma alpha dove avvengono ogni
    millesimo di secondo}. Il dato primitivo usato per questo tempo è
  \type{clock\_t}, inoltre la costante \macro{HZ} restituisce la frequenza di
  operazione del timer, e corrisponde dunque al numero di tick al secondo.  Lo
  standard POSIX definisce allo stesso modo la costante \macro{CLK\_TCK});
  questo valore può comunque essere ottenuto con \func{sysconf} (vedi
  \secref{sec:sys_limits}).
\end{itemize}

In genere si usa il \textit{calendar time} per tenere le date dei file e le
informazioni analoghe che riguardano i tempi di ``orologio'', usati ad esempio
per i demoni che compiono lavori amministrativi ad ore definite, come
\cmd{cron}. Di solito questo vene convertito automaticamente dal valore in UTC
al tempo locale, utilizzando le opportune informazioni di localizzazione
(specificate in \file{/etc/timezone}). E da tenere presente che questo tempo è
mantenuto dal sistema e non corrisponde all'orologio hardware del calcolatore.

Il \textit{process time} di solito si esprime in secondi e viene usato appunto
per tenere conto dei tempi di esecuzione dei processi. Per ciascun processo il
kernel tiene tre di questi tempi: 
\begin{itemize*}
\item \textit{clock time}
\item \textit{user time}
\item \textit{system time}
\end{itemize*}
il primo è il tempo ``reale'' (viene anche chiamato \textit{wall clock time})
dall'avvio del processo, e misura il tempo trascorso fino alla sua
conclusione; chiaramente un tale tempo dipende anche dal carico del sistema e
da quanti altri processi stavano girando nello stesso periodo. Il secondo
tempo è quello che la CPU ha speso nell'esecuzione delle istruzioni del
processo in user space. Il terzo è il tempo impiegato dal kernel per eseguire
delle system call per conto del processo medesimo (tipo quello usato per
eseguire una \func{write} su un file). In genere la somma di user e system
time viene chiamato \textit{CPU time}. 





\section{La gestione degli errori}
\label{sec:sys_errors}

La gestione degli errori è in genere una materia complessa. Inoltre il modello
utilizzato dai sistema unix-like è basato sull'architettura a processi, e
presenta una serie di problemi nel caso lo si debba usare con i thread.
Esamineremo in questa sezione le sue caratteristiche principali.


\subsection{La variabile \var{errno}}
\label{sec:sys_errno}

Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e
riportare condizioni di errore, ed è una buona norma di programmazione
controllare sempre che le funzioni chiamate si siano concluse correttamente.

In genere le funzioni di libreria usano un valore speciale per indicare che
c'è stato un errore. Di solito questo valore è -1 o un puntatore nullo o la
costante \macro{EOF} (a seconda della funzione); ma questo valore segnala solo
che c'è stato un errore, non il tipo di errore. 

Per riportare il tipo di errore il sistema usa la variabile globale
\var{errno}\footnote{L'uso di una variabile globale può comportare alcuni
  problemi (ad esempio nel caso dei thread) ma lo standard ISO C consente
  anche di definire \var{errno} come un \textit{modifiable lvalue}, quindi si
  può anche usare una macro, e questo è infatti il modo usato da Linux per
  renderla locale ai singoli thread }, definita nell'header \file{errno.h}, la
variabile è in genere definita come \type{volatile} dato che può essere
cambiata in modo asincrono da un segnale (per una descrizione dei segnali si
veda \secref{cha:signals}), ma dato che un manipolatore di segnale scritto
bene salva e ripristina il valore della variabile, di questo non è necessario
preoccuparsi nella programmazione normale.

I valori che può assumere \var{errno} sono riportati in \capref{cha:errors},
nell'header \file{errno.h} sono anche definiti i nomi simbolici per le
costanti numeriche che identificano i vari errori; essi iniziano tutti per
\macro{E} e si possono considerare come nomi riservati. In seguito faremo
sempre rifermento a tali valori, quando descriveremo i possibili errori
restituiti dalle funzioni. Il programma di esempio \cmd{errcode} stampa il
codice relativo ad un valore numerico con l'opzione \cmd{-l}.

Il valore di \var{errno} viene sempre settato a zero all'avvio di un
programma, gran parte delle funzioni di libreria settano \var{errno} ad un
valore diverso da zero in caso di errore. Il valore è invece indefinito in
caso di successo, perché anche se una funzione ha successo, può chiamarne
altre al suo interno che falliscono, modificando così \var{errno}.

Pertanto un valore non nullo di \var{errno} non è sintomo di errore (potrebbe
essere il risultato di un errore precedente) e non lo si può usare per
determinare quando o se una chiamata a funzione è fallita.  La procedura da
seguire è sempre quella di controllare \var{errno} immediatamente dopo aver
verificato il fallimento della funzione attraverso il suo codice di ritorno.


\subsection{Le funzioni \func{strerror} e \func{perror}}
\label{sec:sys_strerror}

Benché gli errori siano identificati univocamente dal valore numerico di
\var{errno} le librerie provvedono alcune funzioni e variabili utili per
riportare in opportuni messaggi le condizioni di errore verificatesi.  La
prima funzione che si può usare per ricavare i messaggi di errore è
\func{strerror}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{string.h}{char * strerror(int errnum)} 
  Ritorna una stringa (statica) che descrive l'errore il cui codice è passato
  come parametro.
\end{prototype}

In generale \func{strerror} viene usata passando \var{errno} come parametro;
nel caso si specifichi un codice sbagliato verrà restituito un messaggio di
errore sconosciuto. La funzione utilizza una stringa statica che non deve
essere modificata dal programma e che è utilizzabile solo fino ad una chiamata
successiva a \func{strerror}; nel caso si usino i thread è
provvista\footnote{questa funzione è una estensione GNU, non fa parte dello
  standard POSIX} una versione apposita:
\begin{prototype}{string.h}
{char * strerror\_r(int errnum, char * buff, size\_t size)} 
  Analoga a \func{strerror} ma ritorna il messaggio in un buffer
  specificato da \param{buff} di lunghezza massima (compreso il terminatore)
  \param{size}.
\end{prototype}
\noindent
che utilizza un buffer che il singolo thread deve allocare, per evitare i
problemi connessi alla condivisione del buffer statico. Infine, per completare
la caratterizzazione dell'errore, si può usare anche la variabile
globale\footnote{anche questa è una estensione GNU}
\var{program\_invocation\_short\_name} che riporta il nome del programma
attualmente in esecuzione.

Una seconda funzione usata per riportare i codici di errore in maniera
automatizzata sullo standard error (vedi \secref{sec:file_std_descr}) è
\func{perror}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{stdio.h}{void perror (const char *message)} 
  Stampa il messaggio di errore relativo al valore corrente di \var{errno}
  sullo standard error; preceduto dalla stringa \var{message}.
\end{prototype}
i messaggi di errore stampati sono gli stessi di \func{strerror}, (riportati
in \capref{cha:errors}), e, usando il valore corrente di \var{errno}, si
riferiscono all'ultimo errore avvenuto. La stringa specificata con
\var{message} viene stampato prime del messaggio d'errore, seguita dai due
punti e da uno spazio, il messaggio è terminato con un a capo.

Il messaggio può essere riportato anche usando altre variabili globali
dichiarate in \file{errno.h}:
\begin{verbatim}
   const char *sys_errlist[];
   int sys_nerr;
\end{verbatim}
la prima contiene i puntatori alle stringhe di errore indicizzati da
\var{errno}; la seconda esprime il valore più alto per un codice di errore,
l'utilizzo di questa stringa è sostanzialmente equivalente a quello di
\func{strerror}.

In \nfig\ è riportata la sezione attinente del codice del programma
\cmd{errcode}, che può essere usato per stampare i messaggi di errore e le
costanti usate per identificare i singoli errori; il sorgente completo del
programma è allegato nel file \file{ErrCode.c} e contiene pure la gestione
delle opzioni e tutte le definizioni necessarie ad associare il valore
numerico alla costante simbolica. In particolare si è riportata la sezione che
converte la stringa passata come parametro in un intero (\texttt{\small
  1--2}), controllando con i valori di ritorno di \func{strtol} che la
conversione sia avvenuta correttamente (\texttt{\small 4--10}), e poi stampa,
a seconda dell'opzione scelta il messaggio di errore (\texttt{\small 11--14})
o la macro (\texttt{\small 15--17}) associate a quel codice.

\begin{figure}[!htb]
  \footnotesize
  \begin{lstlisting}{}
    /* convert string to number */
    err = strtol(argv[optind], NULL, 10);
    /* testing error condition on conversion */
    if (err==LONG_MIN) {
        perror("Underflow on error code");
        return 1;
    } else if (err==LONG_MIN) {
        perror("Overflow on error code");
        return 1;
    }
    /* conversion is fine */
    if (message) {
        printf("Error message for %d is %s\n", err, strerror(err));
    }
    if (label) {
        printf("Error label for %d is %s\n", err, err_code[err]);
    }
  \end{lstlisting}
  \caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.}
  \label{fig:sys_err_mess}
\end{figure}


\section{La gestione di utenti e gruppi}
\label{sec:sys_user_group}

