-\chapter{L'architettura di GNU/Linux}
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+
+\chapter{L'architettura del sistema}
\label{cha:intro_unix}
-In questo primo capitolo sarà fatta un'introduzione ai concetti generali su
-cui è basato un sistema di tipo unix come GNU/Linux, in questo modo potremo
-fornire una base di comprensione mirata a sottolineare le peculiarità del
-sistema che sono più rilevanti per quello che riguarda la programmazione.
+In questo primo capitolo sarà fatta un'introduzione ai concetti generali su
+cui è basato un sistema operativo di tipo Unix come GNU/Linux, in questo modo
+potremo fornire una base di comprensione mirata a sottolineare le peculiarità
+del sistema che sono più rilevanti per quello che riguarda la programmazione.
-Dopo una introduzione sulle caratteristiche principali di un sistema di tipo
-unix passeremo ad illustrare alcuni dei concetti base dell'architettura di
+Dopo un'introduzione sulle caratteristiche principali di un sistema di tipo
+Unix passeremo ad illustrare alcuni dei concetti base dell'architettura di
GNU/Linux (che sono comunque comuni a tutti i sistemi \textit{unix-like}) ed
introdurremo alcuni degli standard principali a cui viene fatto riferimento.
\section{Una panoramica}
\label{sec:intro_unix_struct}
-In questa prima sezione faremo una breve panoramica sull'architettura del
-sistema. Chi avesse già una conoscenza di questa materia può tranquillamente
-saltare questa sezione.
-
-Il concetto base di un sistema unix-like è quello di un nucleo del sistema (il
-cosiddetto \textit{kernel}) a cui si demanda la gestione delle risorse
-essenziali (la CPU, la memoria, le periferiche) mentre tutto il resto, quindi
-anche la parte che prevede l'interazione con l'utente, deve venire realizzato
-tramite programmi eseguiti dal kernel e che accedano alle risorse hardware
-tramite delle richieste a quest'ultimo.
-
-Fin dall'inizio uno unix si presenta come un sistema operativo
-\textit{multitasking}, cioè in grado di eseguire contemporaneamente più
-programmi, e multiutente, in cui è possibile che più utenti siano connessi ad
-una macchina eseguendo più programmi ``in contemporanea'' (in realtà, almeno
-per macchine a processore singolo, i programmi vengono eseguiti singolarmente
-a rotazione).
+In questa prima sezione faremo una breve panoramica sull'architettura di un
+sistema operativo di tipo Unix, come GNU/Linux, e della relazione fra le varie
+parti che lo compongono. Chi avesse già una conoscenza di questa materia può
+tranquillamente saltare questa sezione ad eccezione di
+sez.~\ref{sec:intro_syscall} dove introdotti alcuni concetti fondamentali
+relativi alle funzioni di libreria.
+
+
+\subsection{Concetti base}
+\label{sec:intro_base_concept}
+
+Il concetto principale su cui è basata l'architettura di un sistema unix-like
+è quello di un nucleo del sistema, il cosiddetto \textit{kernel} (nel nostro
+caso Linux) a cui si demanda la gestione delle risorse della propria macchina
+(la CPU, la memoria, le periferiche) mentre tutto il resto, quindi anche la
+parte che prevede l'interazione con l'utente, dev'essere realizzato tramite
+programmi eseguiti dal kernel, che accedano alle risorse tramite opportune
+richieste a quest'ultimo.
+
+Fin dai suoi albori Unix nasce come sistema operativo \textit{multitasking},
+cioè in grado di eseguire contemporaneamente più programmi, e multiutente, in
+cui è possibile che più utenti siano connessi ad una macchina eseguendo più
+programmi ``\textsl{in contemporanea}''. In realtà, almeno per le macchine a
+processore singolo, i programmi vengono semplicemente eseguiti uno alla volta
+in una opportuna \textsl{rotazione}.\footnote{anche se oggi, con la presenza
+ di sistemi multiprocessore, si possono avere più processi eseguiti in
+ contemporanea, il concetto di ``\textsl{rotazione}'' resta comunque valido,
+ dato che in genere il numero di processi da eseguire eccede il numero dei
+ precessori disponibili. }
% Questa e` una distinzione essenziale da capire,
%specie nei confronti dei sistemi operativi successivi, nati per i personal
%computer (e quindi per un uso personale), sui quali l'hardware (allora
%limitato) non consentiva la realizzazione di un sistema evoluto come uno unix.
-Gli unix più recenti, come Linux, sono realizzati sfruttando alcune
+I kernel Unix più recenti, come Linux, sono realizzati sfruttando alcune
caratteristiche dei processori moderni come la gestione hardware della memoria
-e la modalità protetta. In sostanza con i processori moderni si può
+e la modalità protetta. In sostanza con i processori moderni si può
disabilitare temporaneamente l'uso di certe istruzioni e l'accesso a certe
-zone di memoria fisica. Quello che succede è che il kernel è il solo
-programma ad essere eseguito in modalità privilegiata, con il completo accesso
-all'hardware, mentre i programmi normali vengono eseguiti in modalità protetta
-(e non possono accedere direttamente alle zone di memoria riservate o alle
-porte di input/output).
-
-Una parte del kernel, lo \textit{scheduler}, si occupa di stabilire, ad
-intervalli fissi e sulla base di un opportuno calcolo delle priorità, quale
-``processo'' deve essere posto in esecuzione (il cosiddetto
-\textit{prehemptive scheduling}). Questo verrà comunque eseguito in modalità
-protetta; quando necessario il processo potrà accedere alle risorse hardware
-soltanto attraverso delle opportune chiamate al sistema che restituiranno il
-controllo al kernel.
+zone di memoria fisica. Quello che succede è che il kernel è il solo
+programma ad essere eseguito in modalità privilegiata, con il completo accesso
+a tutte le risorse della macchina, mentre i programmi normali vengono eseguiti
+in modalità protetta senza accesso diretto alle risorse. Uno schema
+elementare della struttura del sistema è riportato in
+fig.~\ref{fig:intro_sys_struct}.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=10cm]{img/struct_sys}
+ % \begin{tikzpicture}
+ % \filldraw[fill=black!20] (0,0) rectangle (7.5,1);
+ % \draw (3.75,0.5) node {\textsl{System Call Interface}};
+ % \filldraw[fill=black!35] (0,1) rectangle (7.5,4);
+ % \draw (3.75,2.5) node {\huge{\textsf{kernel}}};
+ % \filldraw[fill=black!20] (0,4) rectangle (2.5,5);
+ % \draw (1.25,4.5) node {\textsf{scheduler}};
+ % \filldraw[fill=black!20] (2.5,4) rectangle (5,5);
+ % \draw (3.75,4.5) node {\textsf{VM}};
+ % \filldraw[fill=black!20] (5,4) rectangle (7.5,5);
+ % \draw (6.25,4.5) node {\textsf{driver}};
+
+ % \draw (1.25,7) node(cpu) [ellipse,draw] {\textsf{CPU}};
+ % \draw (3.75,7) node(mem) [ellipse,draw] {\textsf{memoria}};
+ % \draw (6.25,7) node(disk) [ellipse,draw] {\textsf{disco}};
+
+ % \draw[<->] (cpu) -- (1.25,5);
+ % \draw[<->] (mem) -- (3.75,5);
+ % \draw[<->] (disk) -- (6.25,5);
+
+ % \draw (7.5,0) node [anchor=base west] {\textit{kernel space}};
+ % \draw (7.5,-1) node [anchor=west] {\textit{user space}};
+
+ % \draw (-1,-0.5) -- (8.5, -0.5);
+
+ % \draw (0,-2) rectangle (7.5,-1);
+ % \draw (3.75, -1.5) node {\textsl{GNU C Library}};
+ % \draw[->] (1.25,-1) -- (1.25,0);
+ % \draw[->] (3.75,-1) -- (3.75,0);
+ % \draw[->] (6.25,-1) -- (6.25,0);
+
+ % \draw (1.25,-3) node(proc1) [rectangle,draw] {\textsf{processo}};
+ % \draw (3.75,-3) node(proc2) [rectangle,draw] {\textsf{processo}};
+ % \draw (6.25,-3) node(proc3) [rectangle,draw] {\textsf{processo}};
+
+ % \draw[->] (1.25,-2) -- (proc1);
+ % \draw[->] (3.75,-2) -- (proc2);
+ % \draw[->] (6.25,-2) -- (proc3);
+ % \end{tikzpicture}
+ \caption{Schema di massima della struttura di interazione fra processi,
+ kernel e dispositivi in Linux.}
+ \label{fig:intro_sys_struct}
+\end{figure}
+
+Una parte del kernel, lo \itindex{scheduler} \textit{scheduler}, si occupa di
+stabilire, sulla base di un opportuno calcolo delle priorità e con una
+suddivisione appropriata del tempo di processore, quali fra i vari
+``\textsl{processi}'' presenti nel sistema deve essere eseguito, realizzando
+il cosiddetto \itindex{preemptive~multitasking} \textit{preemptive
+ multitasking}.\footnote{si chiama così quella gestione del
+ \textit{multitasking} in cui è il kernel a decidere a chi assegnare l'uso
+ della CPU, potendo interrompere l'esecuzione di un processo in qualunque
+ momento.} Ogni processo verrà comunque eseguito in modalità protetta;
+quando necessario esso potrà accedere alle risorse della macchina soltanto
+attraverso delle ``\textsl{chiamate al sistema}'' (vedi
+sez.~\ref{sec:intro_syscall}) che restituiranno il controllo al kernel per
+eseguire le operazioni necessarie.
La memoria viene sempre gestita dal kernel attraverso il meccanismo della
-\textsl{memoria virtuale}, che consente di assegnare a ciascun processo uno
-spazio di indirizzi ``virtuale'' (vedi \secref{sec:proc_memory}) che il kernel
-stesso, con l'ausilio della unità di gestione della memoria, si incaricherà di
-rimappare automaticamente sulla memoria disponibile, salvando su disco quando
-necessario (nella cosiddetta area di \textit{swap}) le pagine di memoria in
-eccedenza.
-
-Le periferiche infine vengono viste in genere attraverso un'interfaccia
-astratta che permette di trattarle come fossero file, secondo il concetto per
-cui \textit{everything is a file}, su cui torneremo in dettaglio in
-\capref{cha:file_intro}, (questo non è vero per le interfacce di rete, che
-hanno un'interfaccia diversa, ma resta valido il concetto generale che tutto
-il lavoro di accesso e gestione a basso livello è effettuato dal kernel).
-
-
-\subsection{User space e kernel space}
-\label{sec:intro_user_kernel_space}
-
-Uno dei concetti fondamentali su cui si basa l'architettura dei sistemi unix è
-quello della distinzione fra il cosiddetto \textit{user space}, che
-contraddistingue l'ambiente in cui vengono eseguiti i programmi, e il
-\textit{kernel space}, che è l'ambiente in cui viene eseguito il kernel. Ogni
-programma vede se stesso come se avesse la piena disponibilità della CPU e
-della memoria ed è, salvo i meccanismi di comunicazione previsti
-dall'architettura, completamente ignaro del fatto che altri programmi possono
-essere messi in esecuzione dal kernel.
-
-Per questa separazione non è possibile ad un singolo programma disturbare
-l'azione di un altro programma o del sistema e questo è il principale motivo
-della stabilità di un sistema unix nei confronti di altri sistemi in cui i
-processi non hanno di questi limiti, o che vengono per vari motivi eseguiti al
-livello del kernel.
-
-Pertanto deve essere chiaro a chi programma in unix che l'accesso diretto
-all'hardware non può avvenire se non all'interno del kernel; al di fuori dal
-kernel il programmatore deve usare le opportune interfacce che quest'ultimo
-fornisce allo user space.
+\index{memoria~virtuale} \textsl{memoria virtuale}, che consente di assegnare
+a ciascun processo uno spazio di indirizzi ``\textsl{virtuale}'' (vedi
+sez.~\ref{sec:proc_memory}) che il kernel stesso, con l'ausilio della unità di
+gestione della memoria, si incaricherà di rimappare automaticamente sulla
+memoria fisica disponibile, con la possibilità ulteriore di spostare
+temporaneamente su disco (nella cosiddetta area di \textit{swap}) parte di
+detta memoria qualora ci si trovi nella necessità di liberare risorse.
+
+Le periferiche infine vengono normalmente viste attraverso un'interfaccia
+astratta che permette di trattarle come se fossero dei file, secondo uno dei
+concetti base della architettura di Unix, per cui ``\textsl{tutto è in file}''
+(\textit{everything is a file}) su cui torneremo in dettaglio in
+cap.~\ref{cha:file_intro}. In realtà questo non è sempre vero (ad esempio non
+lo è per le interfacce di rete) dato che ci sono periferiche che non
+rispondendo bene a questa astrazione richiedono un'interfaccia diversa. Anche
+in questo caso però resta valido il concetto generale che tutto il lavoro di
+accesso e gestione delle periferiche a basso livello viene effettuato dal
+kernel tramite l'opportuno codice di gestione delle stesse, che in
+fig.~\ref{fig:intro_sys_struct} si è indicato come \textit{driver}.
\subsection{Il kernel e il sistema}
\label{sec:intro_kern_and_sys}
-Per capire meglio la distinzione fra kernel space e user space si può prendere
-in esame la procedura di avvio di un sistema unix; all'avvio il BIOS (o in
-generale il software di avvio posto nelle EPROM) eseguirà la procedura di
-avvio del sistema (il cosiddetto \textit{boot}), incaricandosi di caricare il
-kernel in memoria e di farne partire l'esecuzione; quest'ultimo, dopo aver
-inizializzato le periferiche, farà partire il primo processo, \cmd{init}, che
-è quello che a sua volta farà partire tutti i processi successivi. Fra questi
-ci sarà pure quello che si occupa di dialogare con la tastiera e lo schermo
-della console, e quello che mette a disposizione dell'utente che si vuole
-collegare, un terminale e la \textit{shell} da cui inviare i comandi.
-
-E' da rimarcare come tutto ciò, che usualmente viene visto come parte del
-sistema, non abbia in realtà niente a che fare con il kernel, ma sia
-effettuato da opportuni programmi che vengono eseguiti, allo stesso modo di un
-qualunque programma di scrittura o di disegno, in user space.
-
-Questo significa, ad esempio, che il sistema di per sé non dispone di
-primitive per tutta una serie di operazioni (come la copia di un file) che
-altri sistemi (come Windows) hanno invece al loro interno. Pertanto buona
-parte delle operazioni di normale amministrazione di un sistema, come quella
-in esempio, sono implementate come normali programmi.
+Uno dei concetti fondamentali su cui si basa l'architettura dei sistemi Unix è
+quello della distinzione fra il cosiddetto \textit{user space}, che
+contraddistingue l'ambiente in cui vengono eseguiti i programmi, e il
+\textit{kernel space}, che è l'ambiente in cui viene eseguito il kernel. Ogni
+programma vede sé stesso come se avesse la piena disponibilità della CPU e
+della memoria ed è, salvo i meccanismi di comunicazione previsti dal sistema,
+completamente ignaro del fatto che altri programmi possono essere messi in
+esecuzione dal kernel.
+
+Per questa separazione non è possibile ad un singolo programma disturbare
+l'azione di un altro programma o del kernel stesso, e questo è il principale
+motivo della stabilità di un sistema unix-like nei confronti di altri sistemi
+in cui i processi non hanno di questi limiti o in cui essi vengono eseguiti
+allo stesso livello del kernel. Pertanto deve essere chiaro a chi programma in
+un sistema unix-like che l'accesso diretto all'hardware non può avvenire se
+non all'interno del kernel; al di fuori dal kernel il programmatore deve usare
+le opportune interfacce che quest'ultimo fornisce per i programmi in
+\textit{user space}.
+
+Per capire meglio la distinzione fra \textit{kernel space} e \textit{user
+ space} si può prendere in esame la procedura di avvio di un sistema
+unix-like. All'accensione il \textit{firmware} presente nella EPROM della
+propria macchina (per i PC compatibili il BIOS), eseguirà la procedura di
+avvio del sistema, il cosiddetto \textit{bootstrap},\footnote{il nome deriva
+ da un'espressione gergale che significa ``sollevarsi da terra tirandosi per
+ le stringhe delle scarpe'', per indicare il compito, almeno apparentemente
+ impossibile, di far eseguire un programma a partire da un computer appena
+ acceso che appunto non ne contiene nessuno; non è impossibile perché in
+ realtà c'è un programma iniziale, che è il BIOS.} incaricandosi di caricare
+il kernel in memoria e di farne partire l'esecuzione. A questo punto il
+controllo passerà al kernel, il quale però da parte sua, una volta
+inizializzato opportunamente l'hardware, si limiterà a lanciare un unico
+processo di inizializzazione (che per questo in genere genere si chiama
+\cmd{init}). A questo punto tutto il lavoro verrà eseguito \textit{user space}
+da questo programma, che sua volta si incaricherà di lanciare tutti gli altri,
+fra cui ci sarà quello che si occupa di dialogare con la tastiera e lo schermo
+della console, quello che mette a disposizione un terminale e la
+\textit{shell} da cui inviare i comandi all'utente che si vuole collegare, ed
+in generale tutto quanto necessario ad avere un sistema utilizzabile.
+
+E' da rimarcare come tutto ciò che riguarda l'interazione con l'utente, che
+usualmente viene visto come parte del sistema, non abbia in realtà niente a
+che fare con il kernel, ma sia effettuato da opportuni programmi che vengono
+eseguiti, allo stesso modo di un qualunque programma di scrittura o di disegno
+e della stessa interfaccia grafica, in \textit{user space}.
+
+Questo significa ad esempio che il sistema di per sé non dispone di primitive
+per tutta una serie di operazioni (ad esempio come la copia di un file) che
+altri sistemi (come Windows) hanno invece al loro interno. Questo perché tutte
+le operazioni di normale amministrazione di un sistema, sono effettuata
+attraverso dei normali programmi utilizzando le interfacce di programmazione
+che il kernel mette a disposizione.
%Una delle caratteristiche base di unix \`e perci\`o che \`e possibile
%realizzare un sistema di permessi e controlli che evitano che i programmi
%eseguano accessi non autorizzati.
-Per questo motivo è più corretto parlare di un sistema GNU/Linux, in quanto da
-solo il kernel è assolutamente inutile; quello che costruisce un sistema
-operativo utilizzabile è la presenza di tutta una serie di librerie e
-programmi di utilità che permettono di eseguire le normali operazioni che ci
-si aspetta da un sistema operativo.
+È per questo motivo che quando ci si riferisce al sistema nella sua interezza
+viene spesso sottolineato come sia corretto parlare di ``GNU/Linux'' e non di
+Linux; da solo infatti il kernel non è sufficiente, quello che costruisce un
+sistema operativo utilizzabile è la presenza di tutta una serie di librerie e
+programmi di utilità, ed i più comuni sono appunto quelli realizzati dal
+progetto GNU della Free Software Foundation, grazie ai quali si possono
+eseguire le normali operazioni che ci si aspetta da un sistema operativo.
-\subsection{Chiamate al sistema e librerie di funzioni}
+\subsection{\textit{System call} e funzioni di libreria}
\label{sec:intro_syscall}
-Come accennato le interfacce con cui i programmi possono accedere all'hardware
-vanno sotto il nome di chiamate al sistema (le cosiddette \textit{system
- call}), si tratta di un insieme di funzioni, che un programma può chiamare,
-per le quali viene generata una interruzione processo ed il controllo passa
-dal programma al kernel. Sarà poi quest'ultimo che (oltre a compiere una serie
-di operazioni interne come la gestione del multitasking e l'allocazione della
-memoria) eseguirà la funzione richiesta in \textit{kernel space} restituendo i
-risultati al chiamante.
-
-Ogni versione unix ha storicamente sempre avuto un certo numero di queste
-chiamate, che sono riportate nella seconda sezione del \textsl{Manuale della
- programmazione di unix} (quella cui si accede con il comando \cmd{man 2
- nome}) e GNU/Linux non fa eccezione. Queste sono poi state codificate da
-vari standard, che esamineremo brevemente in \secref{sec:intro_standard}.
-
-Normalmente ciascuna di queste chiamate al sistema viene rimappata in
-opportune funzioni con lo stesso nome definite dentro la Libreria Standard del
-C, che, oltre alle interfacce alle system call, contiene anche tutta una serie
-di ulteriori funzioni, comunemente usate nella programmazione.
-
-Questo è importante da capire perché programmare in Linux significa anzitutto
-essere in grado di usare la Libreria Standard del C, in quanto né il kernel,
-né il linguaggio C, implementano direttamente operazioni comuni come la
-allocazione dinamica della memoria, l'input/output bufferizzato o la
-manipolazione delle stringhe, presenti in qualunque programma.
-
-Anche per questo in Linux è in effetti GNU/Linux, in quanto una parte
-essenziale del sistema (senza la quale niente può funzionare) è la
-realizzazione fatta dalla Free Software Foundation della suddetta libreria (la
-GNU Standard C Library, detta in breve \textit{glibc}), in cui sono state
-implementate tutte le funzioni essenziali definite negli standard POSIX e ANSI
-C, che vengono utilizzate da qualunque programma.
-
-Le funzioni di questa libreria sono quelle riportate dalla terza sezione del
-Manuale di Programmazione di Unix (cioè accessibili con il comando \cmd{man 3
- nome}) e sono costruite sulla base delle chiamate al sistema del kernel; è
-importante avere presente questa distinzione, fondamentale dal punto di vista
-dell'implementazione, anche se poi, nella realizzazione di normali programmi,
-non si hanno differenze pratiche fra l'uso di una funzione di libreria e
-quello di una chiamata al sistema.
-
+Come illustrato in fig.~\ref{fig:intro_sys_struct} i programmi possono
+accedere ai servizi forniti dal kernel tramite opportune interfacce dette
+\textit{system call} (\textsl{chiamate al sistema}, appunto). Si tratta di un
+insieme di funzioni che un programma può invocare, per le quali viene generata
+un'interruzione nell'esecuzione del codice del processo, passando il controllo
+al kernel. Sarà quest'ultimo che eseguirà in le operazioni relative alla
+funzione richiesta in \textit{kernel space}, restituendo poi i risultati al
+chiamante.
+
+Ogni versione di Unix ha storicamente sempre avuto un certo numero di
+\textit{system call}, che sono documentate nella seconda sezione del
+\textsl{Manuale di programmazione di Unix}, quella cui si accede con il
+comando \cmd{man 2 <nome>}, ed anche Linux non fa eccezione. Queste
+\textit{system call} sono poi state codificate da vari standard, che
+esamineremo brevemente in sez.~\ref{sec:intro_standard}.
+
+Normalmente ciascuna chiamata al sistema fornita dal kernel viene associata ad
+una funzione con lo stesso nome definita all'interno della libreria
+fondamentale del sistema, quella che viene chiamata \textsl{Libreria Standard
+ del C} (\textit{C Standard Library}) in ragione del fatto che il primo
+kernel Unix e tutti i programmi eseguiti su di esso vennero scritti in C,
+usando le librerie di questo linguaggio. Questa libreria, oltre alle
+interfacce delle \textit{system call}, contiene anche tutta una serie di
+ulteriori funzioni di utilità che vengono comunemente usate nella
+programmazione e sono definite nei vari standard che documentano le interfacce
+di programmazione di un sistema unix-like.
+
+Questo concetto è importante da tener presente perché programmare in Linux
+significa anzitutto essere in grado di usare le funzioni fornite dalla
+\textsl{Libreria Standard del C}, in quanto né il kernel, né il linguaggio C
+implementano direttamente operazioni ordinarie come l'allocazione dinamica
+della memoria, l'input/output bufferizzato sui file o la manipolazione delle
+stringhe, che sono comunemente usate da qualunque programma.
+
+Tutto ciò mette nuovamente in evidenza il fatto che nella stragrande
+maggioranza dei casi si dovrebbe usare il nome GNU/Linux in quanto una parte
+essenziale del sistema, senza la quale niente funzionerebbe, è appunto la
+\textit{GNU Standard C Library} (a cui faremo da qui in avanti riferimento
+come \acr{glibc}), ovvero la Libreria Standard del C realizzata dalla Free
+Software Foundation, nella quale sono state implementate tutte le funzioni
+essenziali definite negli standard POSIX e ANSI C (e molte altre), che vengono
+utilizzate da qualunque programma.
+
+Si tenga comunque presente che questo non è sempre vero, dato che esistono
+implementazioni alternative della Libreria Standard del C, come la
+\textit{libc5} o la \textit{uClib}, che non derivano dal progetto GNU. La
+\textit{libc5}, che era usata con le prime versioni del kernel Linux, è oggi
+ormai completamente soppiantata dalla \acr{glibc}. La \textit{uClib} invece,
+pur non essendo completa come la \acr{glibc}, resta molto diffusa nel mondo
+dei dispositivi \textit{embedded} per le sue dimensioni estremamente ridotte,
+e soprattutto per la possibilità di togliere le parti non necessarie. Pertanto
+costituisce un valido rimpiazzo della \acr{glibc} in tutti quei sistemi
+specializzati che richiedono una minima occupazione di memoria. Infine per lo
+sviluppo del sistema Android è stata realizzata da Google un'altra Libreria
+Standard del C, utilizzata principalmente per evitare l'uso della \acr{glibc}.
+
+Tradizionalmente le funzioni specifiche della Libreria Standard del C sono
+riportate nella terza sezione del \textsl{Manuale di Programmazione di Unix}
+(cioè accessibili con il comando \cmd{man 3 <nome>}) e come accennato non sono
+direttamente associate ad una \textit{system call} anche se, ad esempio per la
+gestione dei file o della allocazione dinamica della memoria, possono farne
+uso nella loro implementazione. Nonostante questa questa distinzione,
+fondamentale per capire il funzionamento del sistema, l'uso da parte dei
+programmi di una di queste funzioni resta lo stesso, sia che si tratti di una
+funzione interna della libreria che di una \textit{system call}.
+
+Come accennato in genere ogni \textit{system call} è associata ad una omonima
+funzione di libreria, che è quella che si usa normalmente per invocarla. Le
+\textsl{glibc} consentono comunque, nel caso non sia presente una specifica
+funzione di libreria corrispondente o qualora si voglia eseguire una specifica
+versione,\footnote{alcune \textit{system call} sono state modificate nel corso
+ degli anni per aggiungere ad esempio delle funzionalità, l'interfaccia
+ proposta dalle \textsl{glibc} si cura in genere di mantenere una uniformità
+ chiamando le versioni corrette, ma qualora si voglia lavorare a basso
+ livello ed usare una specifica versione, si può fare ricorso a questa
+ funzione.} di eseguire direttamente una \textit{system call} tramite la
+funzione \funcd{syscall}, il cui prototipo (accessibile se si è definita la
+macro \macro{\_GNU\_SOURCE}, vedi sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}) è:
+
+\begin{funcproto}{
+ \fhead{unistd.h}
+ \fhead{sys/syscall.h}
+ \fdecl{int syscall(int number, ...)}
+ \fdesc{Esegue la \textit{system call} indicata da \param{number}.}
+}
+{La funzione ritorna un intero dipendente dalla \textit{system call} invocata,
+in generale $0$ indica il successo e un valore negativo un errore.}
+\end{funcproto}
+
+La funzione richiede come primo argomento il numero della \textit{system call}
+da invocare, seguita dagli argomenti da passare alla stessa, che ovviamente
+dipendono da quest'ultima, e restituisce il codice di ritorno della
+\textit{system call} invocata. In generale un valore nullo indica il successo
+ed un valore negativo è un codice di errore che poi viene memorizzato nella
+variabile \var{errno} (sulla gestione degli errori torneremo in dettaglio in
+sez.~\ref{sec:sys_errors}).
+
+Il valore di \param{number} dipende sia dalla versione di kernel che
+dall'architettura,\footnote{in genere le vecchie \textit{system call} non
+ vengono eliminate e se ne aggiungono di nuove con nuovi numeri.} ma
+ciascuna \textit{system call} viene in genere identificata da una costante
+nella forma \texttt{SYS\_*} dove al prefisso viene aggiunto il nome che spesso
+corrisponde anche alla omonima funzione di libreria; queste costanti sono
+definite nel file \texttt{sys/syscall.h}, ma si possono anche usare
+direttamente valori numerici.
+
+%
+% TODO:trattare non so se qui o altrove vsyscall e vDSO, vedi
+% http://davisdoesdownunder.blogspot.com/2011/02/linux-syscall-vsyscall-and-vdso-oh-my.html
+% http://www.win.tue.nl/~aeb/linux/lk/lk-4.html
+%
\subsection{Un sistema multiutente}
\label{sec:intro_multiuser}
-Linux, come gli altri unix, nasce fin dall'inizio come sistema multiutente,
-cioè in grado di fare lavorare più persone in contemporanea. Per questo
-esistono una serie di meccanismi di sicurezza, che non sono previsti in
-sistemi operativi monoutente, e che occorre tenere presente.
-
-Il concetto base è quello di utente (\textit{user}) del sistema, le cui
-capacità rispetto a quello che può fare sono sottoposte a ben precisi limiti.
-Sono così previsti una serie di meccanismi per identificare i singoli utenti
+Linux, come gli altri kernel Unix, nasce fin dall'inizio come sistema
+multiutente, cioè in grado di fare lavorare più persone in contemporanea. Per
+questo esistono una serie di meccanismi di sicurezza, che non sono previsti in
+sistemi operativi monoutente, e che occorre tenere presenti. In questa sezione
+parleremo brevemente soltanto dei meccanismi di sicurezza tradizionali di un
+sistema unix-like, oggi molti di questi sono stati notevolmente estesi
+rispetto al modello tradizionale, ma per il momento ignoreremo queste
+estensioni.
+
+Il concetto base è quello di utente (\textit{user}) del sistema, le cui
+capacità rispetto a quello che può fare sono sottoposte a ben precisi limiti.
+Sono così previsti una serie di meccanismi per identificare i singoli utenti
ed una serie di permessi e protezioni per impedire che utenti diversi possano
-danneggiarsi a vicenda o danneggiare il sistema.
-
-Ad ogni utente è dato un nome \textit{username}, che è quello che viene
-richiesto all'ingresso nel sistema dalla procedura di \textit{login}. Questa
-procedura si incarica di verificare la identità dell'utente, in genere
-attraverso la richiesta di una parola d'ordine, anche se sono possibili
-meccanismi diversi\footnote{Ad esempio usando la libreria PAM
- (\textit{Pluggable Autentication Methods}) è possibile astrarre
- completamente i meccanismi di autenticazione e sostituire ad esempio l'uso
- delle password con meccanismi di identificazione biometrica}.
-
-Eseguita la procedura di riconoscimento in genere il sistema manda in
-esecuzione un programma di interfaccia (che può essere la \textit{shell} su
-terminale o una interfaccia grafica) che mette a disposizione dell'utente un
-meccanismo con cui questo può impartire comandi o eseguire altri programmi.
+danneggiarsi a vicenda o danneggiare il sistema. Questi meccanismi sono
+realizzati dal kernel stesso ed attengono alle operazioni più varie, e
+torneremo su di essi in dettaglio più avanti.
+
+Normalmente l'utente è identificato da un nome (il cosiddetto
+\textit{username}), che ad esempio è quello che viene richiesto all'ingresso
+nel sistema dalla procedura di \textit{login} (torneremo su questo in
+sez.~\ref{sec:sess_login}). Questa procedura si incarica di verificare
+l'identità dell'utente, in genere attraverso la richiesta di una parola
+d'ordine (la \textit{password}), anche se sono possibili meccanismi
+diversi.\footnote{ad esempio usando la libreria PAM (\textit{Pluggable
+ Autentication Methods}) è possibile astrarre completamente dai meccanismi
+ di autenticazione e sostituire ad esempio l'uso delle password con
+ meccanismi di identificazione biometrica, per un approfondimento
+ dell'argomento si rimanda alla sez.~4.3 di \cite{AGL}.} Eseguita la
+procedura di riconoscimento in genere il sistema manda in esecuzione un
+programma di interfaccia (che può essere la \textit{shell} su terminale o
+un'interfaccia grafica) che mette a disposizione dell'utente un meccanismo con
+cui questo può impartire comandi o eseguire altri programmi.
Ogni utente appartiene anche ad almeno un gruppo (il cosiddetto
-\textit{default group}), ma può essere associato ad altri gruppi (i
+\textit{default group}), ma può essere associato ad altri gruppi (i
\textit{supplementary group}), questo permette di gestire i permessi di
-accesso ai file e quindi anche alle periferiche, in maniera più flessibile,
-definendo gruppi di lavoro, di accesso a determinate risorse, etc.
-
-L'utente e il gruppo sono identificati da due numeri (la cui corrispondenza ad
-un nome espresso in caratteri è inserita nei due file \file{/etc/passwd} e
-\file{/etc/groups}). Questi numeri sono l'\textit{user identifier}, detto in
-breve \acr{uid}, e il \textit{group identifier}, detto in breve \acr{gid}, che
-sono quelli che poi vengono usati dal kernel per identificare l'utente.
+accesso ai file e quindi anche alle periferiche, in maniera più flessibile,
+definendo gruppi di lavoro, di accesso a determinate risorse, ecc.
+
+L'utente e il gruppo sono identificati dal kernel un identificativo numerico,
+la cui corrispondenza ad un nome espresso in caratteri è inserita nei due file
+\conffile{/etc/passwd} e \conffile{/etc/group}.\footnote{in realtà negli
+ sistemi più moderni, come vedremo in sez.~\ref{sec:sys_user_group} queste
+ informazioni possono essere mantenute, con l'uso del
+ \itindex{Name~Service~Switch} \textit{Name Service Switch}, su varie
+ tipologie di supporti, compresi server centralizzati come LDAP.} Questi
+identificativi sono l'\textit{user identifier}, detto in breve
+\textsl{user-ID}, ed indicato dall'acronimo \acr{uid}, e il \textit{group
+ identifier}, detto in breve \textsl{group-ID}, ed identificato dall'acronimo
+\acr{gid}, torneremo in dettaglio su questo argomento in
+sez.~\ref{sec:proc_perms}. Il kernel conosce ed utilizza soltanto questi
+valori numerici, i nomi ad essi associati sono interamente gestiti in
+\textit{user space} con opportune funzioni di libreria, torneremo su questo
+argomento in sez.~\ref{sec:sys_user_group}.
-In questo modo il sistema è in grado di tenere traccia per ogni processo
-dell'utente a cui appartiene ed impedire ad altri utenti di interferire con
-esso. Inoltre con questo sistema viene anche garantita una forma base di
-sicurezza interna in quanto anche l'accesso ai file (vedi
-\secref{sec:file_access_control}) è regolato da questo meccanismo di
-identificazione.
-
-Infine in ogni unix è presente un utente speciale privilegiato, il cosiddetto
-\textit{superuser}, il cui username è di norma \textit{root}, ed il cui
-\acr{uid} è zero. Esso identifica l'amministratore del sistema, che deve
-essere in grado di fare qualunque operazione; per l'utente \textit{root}
-infatti i meccanismi di controllo descritti in precedenza sono
-disattivati\footnote{i controlli infatti vengono sempre eseguiti da un codice
- del tipo \texttt{if (uid) \{ ... \}}}.
-
-
-\section{Gli standard di unix e GNU/Linux}
+Grazie a questi identificativi il sistema è in grado di tenere traccia
+dell'utente a cui appartiene ciascun processo ed impedire ad altri utenti di
+interferire con quest'ultimo. Inoltre con questo sistema viene anche
+garantita una forma base di sicurezza interna in quanto anche l'accesso ai
+file (vedi sez.~\ref{sec:file_access_control}) è regolato da questo meccanismo
+di identificazione.
+
+Infine in ogni sistema unix-like è presente uno speciale utente privilegiato,
+il cosiddetto \textit{superuser}, il cui username è di norma \textit{root}, ed
+il cui \acr{uid} è zero. Esso identifica l'amministratore del sistema, che
+deve essere in grado di fare qualunque operazione; per l'utente \textit{root}
+infatti i meccanismi di controllo cui si è accennato in precedenza sono
+disattivati.\footnote{i controlli infatti vengono eseguiti da uno pseudocodice
+ del tipo: ``\code{if (uid) \{ \textellipsis\ \}}''.}
+
+
+\section{Gli standard}
\label{sec:intro_standard}
In questa sezione faremo una breve panoramica relativa ai vari standard che
nel tempo sono stati formalizzati da enti, associazioni, consorzi e
-organizzazioni varie al riguardo del sistema o alle caratteristiche che si
-sono stabilite come standard di fatto in quanto facenti parte di alcune
-implementazioni molto diffuse come BSD o SVr4.
+organizzazioni varie al riguardo ai sistemi operativi di tipo Unix o alle
+caratteristiche che si sono stabilite come standard di fatto in quanto facenti
+parte di alcune implementazioni molto diffuse come BSD o System V.
-Ovviamente prenderemo in considerazione solo gli aspetti riguardanti
+Ovviamente prenderemo in considerazione solo gli standard riguardanti
interfacce di programmazione e le altre caratteristiche di un sistema
-unix-like ed in particolare a come e in che modo essi sono supportati da
-GNU/Linux (sia per quanto riguarda il kernel che le \acr{glibc}).
+unix-like (alcuni standardizzano pure i comandi base del sistema e la shell)
+ed in particolare ci concentreremo sul come ed in che modo essi sono
+supportati sia per quanto riguarda il kernel che la Libreria Standard del C,
+con una particolare attenzione alle \acr{glibc}.
\subsection{Lo standard ANSI C}
\label{sec:intro_ansiC}
-Lo standard ANSI C è stato definito nel 1989 dall'\textit{American National
- Standard Institute}, come standard del linguaggio C ed è stato
-successivamente adottato dalla \textit{International Standard Organisation}
-come standard internazionale con la sigla ISO/IEC 9899:1990, e va anche sotto
-il nome di standard ISO C.
-
-Scopo dello standard è quello di garantire la portabilità dei programmi C fra
-sistemi operativi diversi, ma oltre alla sintassi e alla semantica del
+Lo standard ANSI C è stato definito nel 1989 dall'\textit{American National
+ Standard Institute} come prima standardizzazione del linguaggio C e per
+questo si fa riferimento ad esso anche come C89. L'anno successivo è stato
+adottato dalla ISO (\textit{International Standard Organisation}) come
+standard internazionale con la sigla ISO/IEC 9899:1990, e per questo è noto
+anche sotto il nome di standard ISO C, o ISO C90. Nel 1999 è stata pubblicata
+una revisione dello standard C89, che viene usualmente indicata come C99,
+anche questa è stata ratificata dalla ISO con la sigla ISO/IEC 9899:1990, per
+cui vi si fa riferimento anche come ISO C99.
+
+Scopo dello standard è quello di garantire la portabilità dei programmi C fra
+sistemi operativi diversi, ma oltre alla sintassi ed alla semantica del
linguaggio C (operatori, parole chiave, tipi di dati) lo standard prevede
anche una libreria di funzioni che devono poter essere implementate su
qualunque sistema operativo.
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|c|c|l|}
+ \hline
+ \multirow{2}{*}{\textbf{Header}}&
+ \multicolumn{2}{|c|}{\textbf{Standard}}&
+ \multirow{2}{*}{\textbf{Contenuto}} \\
+ \cline{2-3}
+ & ANSI C& POSIX& \\
+ \hline
+ \hline
+ \file{assert.h}&$\bullet$& -- & Verifica le asserzioni fatte in un
+ programma.\\
+ \file{ctype.h} &$\bullet$& -- & Tipi standard.\\
+ \file{dirent.h}& -- &$\bullet$& Manipolazione delle directory.\\
+ \file{errno.h} & -- &$\bullet$& Errori di sistema.\\
+ \file{fcntl.h} & -- &$\bullet$& Controllo sulle opzioni dei file.\\
+ \file{limits.h}& -- &$\bullet$& Limiti e parametri del sistema.\\
+ \file{malloc.h}&$\bullet$& -- & Allocazione della memoria.\\
+ \file{setjmp.h}&$\bullet$& -- & Salti non locali.\\
+ \file{signal.h}& -- &$\bullet$& Gestione dei segnali.\\
+ \file{stdarg.h}&$\bullet$& -- & Gestione di funzioni a argomenti
+ variabili.\\
+ \file{stdio.h} &$\bullet$& -- & I/O bufferizzato in standard ANSI C.\\
+ \file{stdlib.h}&$\bullet$& -- & Definizioni della libreria standard.\\
+ \file{string.h}&$\bullet$& -- & Manipolazione delle stringhe.\\
+ \file{time.h} & -- &$\bullet$& Gestione dei tempi.\\
+ \file{times.h} &$\bullet$& -- & Gestione dei tempi.\\
+ \file{unistd.h}& -- &$\bullet$& Unix standard library.\\
+ \file{utmp.h} & -- &$\bullet$& Registro connessioni utenti.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Elenco dei vari header file definiti dallo standard POSIX.}
+ \label{tab:intro_posix_header}
+\end{table}
+
Per questo motivo, anche se lo standard non ha alcun riferimento ad un sistema
-di tipo unix, GNU/Linux (per essere precisi le glibc), come molti unix
-moderni, provvede la compatibilità con questo standard, fornendo le funzioni
-di libreria da esso previste. Queste sono dichiarate in quindici header file
-(anch'essi provvisti dalla \acr{glibc}), uno per ciascuna delle quindici aree
-in cui è stata suddivisa una libreria standard. In \ntab\ si sono riportati
-questi header, insieme a quelli definiti negli altri standard descritti nelle
+di tipo Unix, GNU/Linux (per essere precisi la \acr{glibc}), come molti Unix
+moderni, provvede la compatibilità con questo standard, fornendo le funzioni
+di libreria da esso previste. Queste sono dichiarate in una serie di
+\textit{header file}\footnote{si chiamano così i file di dichiarazione di
+ variabili, tipi e funzioni, usati normalmente da un compilatore C; per poter
+ accedere alle funzioni occorre includere con la direttiva \code{\#include}
+ questi file nei propri programmi ed in seguito per ciascuna funzione che
+ tratteremo indicheremo anche gli \textit{header file} necessari ad usarla.}
+(anch'essi forniti dalla \acr{glibc}); in tab.~\ref{tab:intro_posix_header} si
+sono riportati i principali \textit{header file} definiti negli standard POSIX
+ed ANSI C, che sono anche quelli definiti negli altri standard descritti nelle
sezioni successive.
-In realtà \acr{glibc} ed i relativi header file definiscono un insieme di
-funzionalità in cui sono incluse come sottoinsieme anche quelle previste dallo
-standard ANSI C. È possibile ottenere una conformità stretta allo standard
-(scartando le funzionalità addizionali) usando il \cmd{gcc} con l'opzione
-\cmd{-ansi}. Questa opzione istruisce il compilatore a definire nei vari
-header file soltanto le funzionalità previste dallo standard ANSI C e a non
-usare le varie estensioni al linguaggio e al preprocessore da esso supportate.
+In realtà la \acr{glibc} ed i relativi \textit{header file} definiscono un
+insieme di funzionalità in cui sono incluse come sottoinsieme anche quelle
+previste dallo standard ANSI C. È possibile ottenere una conformità stretta
+allo standard (scartando le funzionalità addizionali) usando il \cmd{gcc} con
+l'opzione \cmd{-ansi}. Questa opzione istruisce il compilatore a definire nei
+vari header file soltanto le funzionalità previste dallo standard ANSI C e a
+non usare le varie estensioni al linguaggio e al preprocessore da esso
+supportate.
+
+
+\subsection{I tipi di dati primitivi}
+\label{sec:intro_data_types}
+
+Uno dei problemi di portabilità del codice più comune è quello dei tipi di
+dati utilizzati nei programmi, che spesso variano da sistema a sistema, o
+anche da una architettura ad un'altra (ad esempio passando da macchine con
+processori 32 bit a 64). In particolare questo è vero nell'uso dei cosiddetti
+\index{tipo!elementare} \textit{tipi elementari} del linguaggio C (come
+\ctyp{int}) la cui dimensione varia a seconda dell'architettura hardware.
+
+Storicamente alcuni tipi nativi dello standard ANSI C sono sempre stati
+associati ad alcune variabili nei sistemi Unix, dando per scontata la
+dimensione. Ad esempio la posizione corrente all'interno di un file è stata
+associata ad un intero a 32 bit, mentre il numero di dispositivo è stato
+associato ad un intero a 16 bit. Storicamente questi erano definiti
+rispettivamente come \ctyp{int} e \ctyp{short}, ma tutte le volte che, con
+l'evolversi ed il mutare delle piattaforme hardware, alcuni di questi tipi si
+sono rivelati inadeguati o sono cambiati, ci si è trovati di fronte ad una
+infinita serie di problemi di portabilità.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{Tipo} & \textbf{Contenuto} \\
+ \hline
+ \hline
+ \type{caddr\_t} & Core address.\\
+ \type{clock\_t} & Contatore del \textit{process time} (vedi
+ sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}.\\
+ \type{dev\_t} & Numero di dispositivo (vedi sez.~\ref{sec:file_mknod}).\\
+ \type{gid\_t} & Identificatore di un gruppo (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_access_id}).\\
+ \type{ino\_t} & Numero di \index{inode} \textit{inode}.\\
+ \type{key\_t} & Chiave per il System V IPC (vedi
+ sez.~\ref{sec:ipc_sysv_generic}).\\
+ \type{loff\_t} & Posizione corrente in un file.\\
+ \type{mode\_t} & Attributi di un file.\\
+ \type{nlink\_t} & Contatore dei link su un file.\\
+ \type{off\_t} & Posizione corrente in un file.\\
+ \type{pid\_t} & Identificatore di un processo (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_pid}).\\
+ \type{rlim\_t} & Limite sulle risorse.\\
+ \type{sigset\_t}& Insieme di segnali (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigset}).\\
+ \type{size\_t} & Dimensione di un oggetto.\\
+ \type{ssize\_t} & Dimensione in numero di byte ritornata dalle funzioni.\\
+ \type{ptrdiff\_t}& Differenza fra due puntatori.\\
+ \type{time\_t} & Numero di secondi (in \itindex{calendar~time}
+ \textit{calendar time}, vedi
+ sez.~\ref{sec:sys_time}).\\
+ \type{uid\_t} & Identificatore di un utente (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_access_id}).\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Elenco dei tipi primitivi, definiti in \file{sys/types.h}.}
+ \label{tab:intro_primitive_types}
+\end{table}
+
+Per questo motivo tutte le funzioni di libreria di solito non fanno
+riferimento ai tipi elementari dello standard del linguaggio C, ma ad una
+serie di \index{tipo!primitivo} \textsl{tipi primitivi} del sistema, riportati
+in tab.~\ref{tab:intro_primitive_types}, e definiti nell'header file
+\file{sys/types.h}, in modo da mantenere completamente indipendenti i tipi
+utilizzati dalle funzioni di sistema dai tipi elementari supportati dal
+compilatore C.
-\subsection{Lo standard IEEE -- POSIX}
+\subsection{Lo standard System V}
+\label{sec:intro_sysv}
+
+Come noto Unix nasce nei laboratori della AT\&T, che ne registrò il nome come
+marchio depositato, sviluppandone una serie di versioni diverse; nel 1983 la
+versione supportata ufficialmente venne rilasciata al pubblico con il nome di
+Unix System V, e si fa rifermento a questa implementazione con la sigla SysV o
+SV.
+
+Negli anni successivi l'AT\&T proseguì lo sviluppo rilasciando varie versioni
+con aggiunte e integrazioni, ed in particolare la \textit{release 2} nel 1985,
+a cui si fa riferimento con SVr2 e la \textit{release 3} nel 1986 (denominata
+SVr3). Le interfacce di programmazione di queste due versioni vennero
+descritte formalmente in due documenti denominati \textit{System V Interface
+ Definition} (o SVID), pertanto nel 1995 venne rilasciata la specifica SVID 1
+e nel 1986 la specifica SVID 2.
+
+Nel 1989 un accordo fra vari venditori (AT\&T, Sun, HP, ed altri) portò ad una
+versione di System V che provvedeva un'unificazione delle interfacce
+comprendente anche Xenix e BSD, questa venne denominata \textit{release 4} o
+SVr4. Anche le relative interfacce vennero descritte in un documento dal
+titolo \textit{System V Interface Description}, venendo a costituire lo
+standard SVID 3, che viene considerato la specifica finale di System V, ed a
+cui spesso si fa riferimento semplicemente con SVID. Anche SVID costituisce un
+sovrainsieme delle interfacce definite dallo standard POSIX.
+
+Nel 1992 venne rilasciata una seconda versione del sistema, la SVr4.2; l'anno
+successivo la divisione della AT\&T (già a suo tempo rinominata in Unix System
+Laboratories) venne acquistata dalla Novell, che poi trasferì il marchio Unix
+al consorzio X/Open. L'ultima versione di System V fu la SVr4.2MP rilasciata
+nel Dicembre 93. Infine nel 1995 è stata rilasciata da SCO, che aveva
+acquisito alcuni diritti sul codice di System V, una ulteriore versione delle
+\textit{System V Interface Description}, che va sotto la denominazione di SVID
+4.
+
+Linux e le \acr{glibc} implementano le principali funzionalità richieste dalle
+specifiche SVID che non sono già incluse negli standard POSIX ed ANSI C, per
+compatibilità con lo Unix System V e con altri Unix (come SunOS) che le
+includono. Tuttavia le funzionalità più oscure e meno utilizzate (che non sono
+presenti neanche in System V) sono state tralasciate.
+
+Le funzionalità implementate sono principalmente il meccanismo di
+intercomunicazione fra i processi e la memoria condivisa (il cosiddetto System
+V IPC, che vedremo in sez.~\ref{sec:ipc_sysv}) le funzioni della famiglia
+\func{hsearch} e \func{drand48}, \func{fmtmsg} e svariate funzioni
+matematiche.
+
+
+\subsection{Lo ``\textsl{standard}'' BSD}
+\label{sec:intro_bsd}
+
+Lo sviluppo di BSD iniziò quando la fine della collaborazione fra l'Università
+di Berkeley e la AT\&T generò una delle prime e più importanti fratture del
+mondo Unix. L'università di Berkeley proseguì nello sviluppo della base di
+codice di cui disponeva, e che presentava parecchie migliorie rispetto alle
+versioni allora disponibili, fino ad arrivare al rilascio di una versione
+completa di Unix, chiamata appunto BSD, del tutto indipendente dal codice
+della AT\&T.
+
+Benché BSD non sia mai stato uno standard formalizzato, l'implementazione
+dello Unix dell'Università di Berkeley nella sua storia ha introdotto una
+serie di estensioni e interfacce di grandissima rilevanza, come i link
+simbolici, la funzione \code{select} ed i socket di rete. Per questo motivo si
+fa spesso riferimento esplicito alle interfacce presenti nelle varie versioni
+dello Unix di Berkeley con una apposita sigla.
+
+Nel 1983, con il rilascio della versione 4.2 di BSD, venne definita una
+implementazione delle funzioni di interfaccia a cui si fa riferimento con la
+sigla 4.2BSD. Per fare riferimento alle precedenti versioni si usano poi le
+sigle 3BSD e 4BSD (per le due versioni pubblicate nel 1980), e 4.1BSD per
+quella pubblicata nel 1981.
+
+Le varie estensioni ideate a Berkeley sono state via via aggiunte al sistema
+nelle varie versioni succedutesi negli anni, che vanno sotto il nome di
+4.3BSD, per la versione rilasciata nel 1986 e 4.4BSD, per la versione
+rilasciata nel 1993, che costituisce l'ultima release ufficiale
+dell'università di Berkeley. Si tenga presente che molte di queste interfacce
+sono presenti in derivati commerciali di BSD come SunOS. Il kernel Linux e la
+\acr{glibc} forniscono tutte queste estensioni che sono state in gran parte
+incorporate negli standard successivi.
+
+
+\subsection{Gli standard IEEE -- POSIX}
\label{sec:intro_posix}
-Uno standard più attinente al sistema nel suo complesso (e che concerne sia il
-kernel che le librerie e` lo standard POSIX. Esso prende origine dallo
-standard ANSI C, che contiene come sottoinsieme, prevedendo ulteriori capacità
-per le funzioni in esso definite, ed aggiungendone di nuove. Le estensioni
-principali sono
+Lo standard ufficiale creato da un organismo indipendente più attinente alle
+interfacce di un sistema unix-like nel suo complesso (e che concerne sia il
+kernel che le librerie che i comandi) è stato lo standard POSIX. Esso prende
+origine dallo standard ANSI C, che contiene come sottoinsieme, prevedendo
+ulteriori capacità per le funzioni in esso definite, ed aggiungendone di
+nuove.
-In realtà POSIX è una famiglia di standard diversi, il cui nome, suggerito da
+In realtà POSIX è una famiglia di standard diversi, il cui nome, suggerito da
Richard Stallman, sta per \textit{Portable Operating System Interface}, ma la
-X finale denuncia la sua stretta relazione con i sistemi unix. Esso nasce dal
+X finale denuncia la sua stretta relazione con i sistemi Unix. Esso nasce dal
lavoro dell'IEEE (\textit{Institute of Electrical and Electronics Engeneers})
-che ne produsse una prima versione, nota come IEEE 1003.1-1988, mirante a
-standardizzare l'interfaccia con il sistema operativo.
+che ne produsse una prima versione, nota come \textsl{IEEE 1003.1-1988},
+mirante a standardizzare l'interfaccia con il sistema operativo.
Ma gli standard POSIX non si limitano alla standardizzazione delle funzioni di
libreria, e in seguito sono stati prodotti anche altri standard per la shell e
-le utility di sistema (1003.2), per le estensioni realtime e per i thread
-(1003.1d e 1003.1c) e vari altri.
-
-Benché lo standard POSIX sia basato sui sistemi unix esso definisce comunque
-una interfaccia e non fa riferimento ad una specifica implementazione (ad
-esempio esiste anche una implementazione di questo standard pure sotto Windows
-NT). Lo standard si è evoluto nel tempo ed una versione più aggiornata (quella
-che viene normalmente denominata POSIX.1) è stata rilasciata come standard
-internazionale con la sigla ISO/IEC 9945-1:1996.
-
-Le \acr{glibc} implementano tutte le funzioni definite nello standard POSIX.1,
-e Linux;
-
-
-\subsection{Lo standard X/Open -- XPG3}
+i comandi di sistema (1003.2), per le estensioni \textit{real-time} e per i
+\itindex{thread} \textit{thread} (rispettivamente 1003.1d e 1003.1c) per i
+socket (1003.1g) e vari altri. In tab.~\ref{tab:intro_posix_std} è riportata
+una classificazione sommaria dei principali documenti prodotti, e di come sono
+identificati fra IEEE ed ISO; si tenga conto inoltre che molto spesso si usa
+l'estensione IEEE anche come aggiunta al nome POSIX; ad esempio è più comune
+parlare di POSIX.4 come di POSIX.1b.
+
+Si tenga presente inoltre che nuove specifiche e proposte di standardizzazione
+si aggiungono continuamente, mentre le versioni precedenti vengono riviste;
+talvolta poi i riferimenti cambiano nome, per cui anche solo seguire le
+denominazioni usate diventa particolarmente faticoso; una pagina dove si
+possono recuperare varie (e di norma piuttosto intricate) informazioni è
+\href{http://www.pasc.org/standing/sd11.html}
+{\textsf{http://www.pasc.org/standing/sd11.html}}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{Standard} & \textbf{IEEE} & \textbf{ISO} & \textbf{Contenuto} \\
+ \hline
+ \hline
+ POSIX.1 & 1003.1 & 9945-1& Interfacce di base \\
+ POSIX.1a& 1003.1a& 9945-1& Estensioni a POSIX.1 \\
+ POSIX.2 & 1003.2 & 9945-2& Comandi \\
+ POSIX.3 & 2003 &TR13210& Metodi di test \\
+ POSIX.4 & 1003.1b & --- & Estensioni real-time \\
+ POSIX.4a& 1003.1c & --- & \itindex{thread} Thread \\
+ POSIX.4b& 1003.1d &9945-1& Ulteriori estensioni real-time \\
+ POSIX.5 & 1003.5 & 14519& Interfaccia per il linguaggio ADA \\
+ POSIX.6 & 1003.2c,1e& 9945-2& Sicurezza \\
+ POSIX.8 & 1003.1f& 9945-1& Accesso ai file via rete \\
+ POSIX.9 & 1003.9 & --- & Interfaccia per il Fortran-77 \\
+ POSIX.12& 1003.1g& 9945-1& Socket \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Elenco dei vari standard POSIX e relative denominazioni.}
+ \label{tab:intro_posix_std}
+\end{table}
+
+Benché l'insieme degli standard POSIX siano basati sui sistemi Unix, essi
+definiscono comunque un'interfaccia di programmazione generica e non fanno
+riferimento ad una implementazione specifica (ad esempio esiste
+un'implementazione di POSIX.1 anche sotto Windows NT).
+
+Linux e la \acr{glibc} implementano tutte le funzioni definite nello standard
+POSIX.1, queste ultime forniscono in più alcune ulteriori capacità (per
+funzioni di \textit{pattern matching} e per la manipolazione delle
+\textit{regular expression}), che vengono usate dalla shell e dai comandi di
+sistema e che sono definite nello standard POSIX.2.
+
+Nelle versioni più recenti del kernel e delle librerie sono inoltre supportate
+ulteriori funzionalità aggiunte dallo standard POSIX.1c per quanto riguarda i
+\itindex{thread} \textit{thread} (vedi cap.~\ref{cha:threads}), e dallo
+standard POSIX.1b per quanto riguarda i segnali e lo \itindex{scheduler}
+scheduling real-time (sez.~\ref{sec:sig_real_time} e
+sez.~\ref{sec:proc_real_time}), la misura del tempo, i meccanismi di
+intercomunicazione (sez.~\ref{sec:ipc_posix}) e l'I/O asincrono
+(sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}).
+
+Lo standard principale resta comunque POSIX.1, che continua ad evolversi; la
+versione più nota, cui gran parte delle implementazioni fanno riferimento, e
+che costituisce una base per molti altri tentativi di standardizzazione, è
+stata rilasciata anche come standard internazionale con la sigla
+\textsl{ISO/IEC 9945-1:1996} ed include i precedenti POSIX.1b e POSIX.1c. In
+genere si fa riferimento ad essa come POSIX.1-1996.
+
+Nel 2001 è stata poi eseguita una sintesi degli standard POSIX.1, POSIX.2 e
+SUSv3 (vedi sez.~\ref{sec:intro_xopen}) in un unico documento, redatto sotto
+gli auspici del cosiddetto gruppo Austin che va sotto il nome di POSIX.1-2001.
+Questo standard definisce due livelli di conformità, quello POSIX, in cui sono
+presenti solo le interfacce di base, e quello XSI che richiede la presenza di
+una serie di estensioni opzionali per lo standard POSIX, riprese da SUSv3.
+Inoltre lo standard è stato allineato allo standard C99, e segue lo stesso
+nella definizione delle interfacce.
+
+A questo standard sono stati aggiunti due documenti di correzione e
+perfezionamento denominati \textit{Technical Corrigenda}, il TC1 del 2003 ed
+il TC2 del 2004, e talvolta si fa riferimento agli stessi con le sigle
+POSIX.1-2003 e POSIX.1-2004.
+
+Una ulteriore revisione degli standard POSIX e SUS è stata completata e
+ratificata nel 2008, cosa che ha portato al rilascio di una nuova versione
+sotto il nome di POSIX.1-2008 (e SUSv4), con l'incorporazione di alcune nuove
+interfacce, la obsolescenza di altre, la trasformazione da opzionali a
+richieste di alcune specifiche di base, oltre alle solite precisazioni ed
+aggiornamenti. Anche in questo caso è prevista la suddivisione in una
+conformità di base, e delle interfacce aggiuntive.
+
+Le procedure di aggiornamento dello standard POSIX prevedono comunque un
+percorso continuo, che prevede la possibilità di introduzione di nuove
+interfacce e la definizione di precisazioni ed aggiornamenti, per questo in
+futuro verranno rilasciate nuove versioni. Alla stesura di queste note
+l'ultima revisione approvata resta POSIX.1-2008, uno stato della situazione
+corrente del supporto degli standard è allegato alla documentazione della
+\acr{glibc} e si può ottenere con il comando \texttt{man standards}.
+
+
+\subsection{Gli standard X/Open -- Opengroup -- Unix}
\label{sec:intro_xopen}
Il consorzio X/Open nacque nel 1984 come consorzio di venditori di sistemi
-unix per giungere ad una armonizzazione delle varie implementazioni. Per far
-questo iniziò a pubblicare una serie di documentazioni e specifiche sotto il
-nome di \textit{X/Open Portability Guide} (a cui di norma si fa riferimento
-con l'abbreviazione XPGn).
-
-Nel 1989 produsse una terza versione di questa guida particolarmente
-voluminosa (la \textit{X/Open Portability Guide, Issue 3}), contenente una
-ulteriore standardizzazione dell'interfaccia sistema unix, che venne presa
-come riferimento da vari produttori.
-
-Questo standard, detto anche XPG3 dal nome della suddetta guida, è sempre
-basato sullo standard POSIX.1, ma prevede una serie di funzionalità aggiuntive
-fra cui le specifiche delle API per l'interfaccia grafica (X11).
+Unix per giungere ad un'armonizzazione delle varie implementazioni. Per far
+questo iniziò a pubblicare una serie di documentazioni e specifiche sotto il
+nome di \textit{X/Open Portability Guide} a cui di norma si fa riferimento con
+l'abbreviazione XPG$n$, con $n$ che indica la versione.
+
+Nel 1989 il consorzio produsse una terza versione di questa guida
+particolarmente voluminosa (la \textit{X/Open Portability Guide, Issue 3}),
+contenente una dettagliata standardizzazione dell'interfaccia di sistema di
+Unix, che venne presa come riferimento da vari produttori. Questo standard,
+detto anche XPG3 dal nome della suddetta guida, è sempre basato sullo standard
+POSIX.1, ma prevede una serie di funzionalità aggiuntive fra cui le specifiche
+delle API\footnote{le \textit{Application Programmable Interface}, in sostanze
+ le interfacce di programmazione.} per l'interfaccia grafica (X11).
Nel 1992 lo standard venne rivisto con una nuova versione della guida, la
-Issue 4 (da cui la sigla XPG4) che aggiungeva l'interfaccia XTI (\textit{X
+Issue 4, da cui la sigla XPG4, che aggiungeva l'interfaccia XTI (\textit{X
Transport Interface}) mirante a soppiantare (senza molto successo)
l'interfaccia dei socket derivata da BSD. Una seconda versione della guida fu
-rilasciata nel 1994, questa è nota con il nome di Spec 1170 (dal numero delle
-interfacce, header e comandi definiti).
+rilasciata nel 1994; questa è nota con il nome di Spec 1170 (dal numero delle
+interfacce, header e comandi definiti) ma si fa riferimento ad essa anche come
+XPG4v2.
-Nel 1993 il marchio Unix passò di proprietà dalla Novell (che a sua volta lo
-aveva comprato dalla AT\&T) al consorzio X/Open che iniziò a pubblicare le sue
-specifiche sotto il nome di \textit{Single UNIX Specification}, l'ultima
-versione di Spec 1170 diventò così la prima versione delle \textit{Single UNIX
- Specification}, SUSv2, più comunemente nota come \textit{Unix 95}.
-
-
-\subsection{Gli standard UNIX -- Open Group}
-\label{sec:intro_opengroup}
+Nel 1993 il marchio Unix passò di proprietà dalla Novell (che a sua volta lo
+aveva comprato dalla AT\&T) al consorzio X/Open che iniziò a pubblicare le sue
+specifiche sotto il nome di \textit{Single UNIX Specification} o SUS, l'ultima
+versione di Spec 1170 diventò così la prima versione delle \textit{Single UNIX
+ Specification}, detta SUS o SUSv1, ma più comunemente nota anche come
+\textit{Unix 95}.
Nel 1996 la fusione del consorzio X/Open con la Open Software Foundation (nata
-da un gruppo di aziende concorrenti rispetto ai fondatori di X/Open) portò
-alla costituzione dell'Open Group, un consorzio internazionale che raccoglie
-produttori, utenti industriali, entità accademiche e governative.
-
-Attualmente il consorzio è detentore del marchio depositato Unix, e prosegue
+da un gruppo di aziende concorrenti rispetto ai fondatori di X/Open) portò
+alla costituzione dell'\textit{Open Group}, un consorzio internazionale che
+raccoglie produttori, utenti industriali, entità accademiche e governative.
+Attualmente il consorzio è detentore del marchio depositato Unix, e prosegue
il lavoro di standardizzazione delle varie implementazioni, rilasciando
-periodicamente nuove specifiche e strumenti per la verifica della conformità
+periodicamente nuove specifiche e strumenti per la verifica della conformità
alle stesse.
Nel 1997 fu annunciata la seconda versione delle \textit{Single UNIX
- Specification}, nota con la sigla SUSv2, in queste versione le interfacce
-specificate salgono a 1434 (e 3030 se si considerano le stazioni di lavoro
-grafiche, per le quali sono inserite pure le interfacce usate da CDE che
-richiede sia X11 che Motif). La conformità a questa versione permette l'uso
-del nome \textit{Unix 98}, usato spesso anche per riferirsi allo standard.
-
-
-\subsection{Lo ``standard'' BSD}
-\label{sec:intro_bsd}
-
-Lo sviluppo di BSD iniziò quando la fine della collaborazione fra l'Università
-di Berkley e la AT/T generò una delle prime e più importanti fratture del
-mondo Unix. L'Università di Berkley proseguì nello sviluppo della base di
-codice di cui disponeva, e che presentava parecchie migliorie rispetto alle
-allora versioni disponibili, fino ad arrivare al rilascio di una versione
-completa di unix, chiamata appunto BSD, del tutto indipendente dal codice
-della AT/T.
-
-Benchè BSD non sia uno standard formalizzato, l'implementazione di unix
-dell'Università di Berkley, ha provveduto nel tempo una serie di estensioni e
-di API grande rilievo, come il link simbolici (vedi \secref{sec:file_symlink},
-la funzione \func{select}, i socket.
-
-Queste estensioni sono state via via aggiunte al sistema nelle varie versioni
-del sistema (BSD 4.2, BSD 4.3 e BSD 4.4) come pure in alcuni derivati
-commerciali come SunOS. Le \acr{glibc} provvedono tutte queste estensioni che
-sono state in gran parte incorporate negli standard successivi.
-
-
-\subsection{Lo standard System V}
-\label{sec:intro_sysv}
-
-Come noto Unix nasce nei laboratori della AT/T, che ne registrò il nome come
-marchio depositato, sviluppandone una serie di versioni diverse; nel 1983 la
-versione supportata ufficialmente venne rilasciata al pubblico con il nome di
-Unix System V. Negli anni successivi l'AT/T proseguì lo sviluppo rilasciando
-varie versioni con aggiunte e integrazioni; nel 1989 un accordo fra vari
-venditori (AT/T, Sun, HP, e altro) portò ad una versione che provvedeva una
-unificazione dell interfacce comprendente Xenix e BSD, la System V release 4.
-
-La interfaccia di questa ultima release è descritta in un documento dal titolo
-\textit{System V Interface Description}, o SVID; spesso però si riferimento a
-questo standard con il nome della sua implementazione, usando la sigla SVr4.
-
-Anche questo costituisce un sovrainsieme delle interfacce definite dallo
-standard POSIX. Nel 1992 venne rilasciata una seconda versione del sistema:
-la SVr4.2. L'anno successivo la divisione della AT/T (già a suo tempo
-rinominata in Unix System Laboratories) venne acquistata dalla Novell, che poi
-trasferì il marchio Unix al consorzio X/Open; l'ultima versione di System V fu
-la SVr4.2MP rilasciata nel Dicembre 93.
-
-Le \acr{glibc} implementano le principali funzionalità richieste da SVID che
-non sono già incluse negli standard POSIX ed ANSI C, per compatibilità con lo
-Unix System V e con altri Unix (come SunOS) che le includono. Tuttavia le
-funzionalità più oscure e meno utilizzate (che non sono presenti neanche in
-System V) sono state tralasciate.
-
-Le funzionalità implementate sono principalmente il meccanismo di
-intercomunicazione fra i processi e la memoria condivisa (il cosiddetto System
-V IPC, che vedremo in \secref{sec:ipc_sysv}) le funzioni della famiglia
-\func{hsearch} e \func{drand48}, \func{fmtmsg} e svariate funzioni
-matematiche.
-
-
-\subsection{Il comportamento standard del \cmd{gcc} e delle \acr{glibc}}
+ Specification}, nota con la sigla SUSv2, in questa versione le interfacce
+specificate salgono a 1434, e addirittura a 3030 se si considerano le stazioni
+di lavoro grafiche, per le quali sono inserite pure le interfacce usate da CDE
+che richiede sia X11 che Motif. La conformità a questa versione permette l'uso
+del nome \textit{Unix 98}, usato spesso anche per riferirsi allo standard. Un
+altro nome alternativo di queste specifiche, date le origini, è XPG5.
+
+Come accennato nel 2001, con il rilascio dello standard POSIX.1-2001, è stato
+effettuato uno sforzo di sintesi in cui sono state comprese, nella parte di
+interfacce estese, anche le interfacce definite nelle \textit{Single UNIX
+ Specification}, pertanto si può fare riferimento a detto standard, quando
+comprensivo del rispetto delle estensioni XSI, come SUSv3, e fregiarsi del
+marchio UNIX 03 se conformi ad esso.
+
+Infine, come avvenuto per POSIX.1-2001, anche con la successiva revisione
+dello standard POSIX.1 (la POSIX.1-2008) è stato stabilito che la conformità
+completa a tutte quelle che sono le nuove estensioni XSI previste
+dall'aggiornamento vada a definire la quarta versione delle \textit{Single
+ UNIX Specification}, chiamata appunto SUSv4.
+
+
+\subsection{Il controllo di aderenza agli standard}
\label{sec:intro_gcc_glibc_std}
-In Linux gli standard appena descritti sono ottenibili sia attraverso l'uso di
-opzioni del compilatore (il \cmd{gcc}) che definendo opportune costanti prima
-della inclusione dei file degli header.
-
-Se si vuole che i programmi seguano una stretta attinenza allo standard ANSI C
-si può usare l'opzione \cmd{-ansi} del compilatore, e non sarà riconosciuta
-nessuna funzione non riconosciuta dalle specifiche standard ISO per il C.
-
-Per attivare le varie opzioni è possibile definire le macro di preprocessore,
-che controllano le funzionalità che le \acr{glibc} possono mettere a
-disposizione questo può essere fatto attraverso l'opzione \cmd{-D} del
-compilatore, ma è buona norma inserire gli opportuni \texttt{\#define} nei
-propri header file.
-
-Le macro disponibili per i vari standard sono le seguenti:
-\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
-\item[\macro{\_POSIX\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
- tutte le funzionalità dello standard POSIX.1 (la versione IEEE Standard
- 1003.1) insieme a tutte le funzionalità dello standard ISO C. Se viene anche
- definita con un intero positivo la macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} lo stato
- di questa non viene preso in considerazione.
+In Linux, se si usa la \acr{glibc}, la conformità agli standard appena
+descritti può essere richiesta sia attraverso l'uso di opportune opzioni del
+compilatore (il \texttt{gcc}) che definendo delle specifiche costanti prima
+dell'inclusione dei file di dichiarazione (gli \textit{header file}) che
+definiscono le funzioni di libreria.
+
+Ad esempio se si vuole che i programmi seguano una stretta attinenza allo
+standard ANSI C si può usare l'opzione \texttt{-ansi} del compilatore, e non
+potrà essere utilizzata nessuna funzione non riconosciuta dalle specifiche
+standard ISO per il C. Il \texttt{gcc} possiede inoltre una specifica opzione
+per richiedere la conformità ad uno standard, nella forma \texttt{-std=nome},
+dove \texttt{nome} può essere \texttt{c89} per indicare lo standard ANSI C
+(vedi sez.~\ref{sec:intro_ansiC}) o \texttt{c99} per indicare la conformità
+allo standard C99.\footnote{che non è al momento completa, esistono anche le
+ possibilità di usare i valori \texttt{gnu89}, l'attuale default, che indica
+ l'uso delle estensioni GNU al C89, riprese poi dal C99, o \texttt{gnu89} che
+ indica il dialetto GNU del C99, che diventerà il default quando la
+ conformità a quest'ultimo sarà completa.}
+
+Per attivare le varie opzioni di controllo di aderenza agli standard è poi
+possibile definire delle macro di preprocessore che controllano le
+funzionalità che la \acr{glibc} può mettere a disposizione:\footnote{le macro
+ sono definite nel file di dichiarazione \file{<features.h>}, ma non è
+ necessario includerlo nei propri programmi in quanto viene automaticamente
+ incluso da tutti gli altri file di dichiarazione che utilizzano le macro in
+ esso definite; si tenga conto inoltre che il file definisce anche delle
+ ulteriori macro interne, in genere con un doppio prefisso di \texttt{\_},
+ che non devono assolutamente mai essere usate direttamente. } questo può
+essere fatto attraverso l'opzione \texttt{-D} del compilatore, ma è buona
+norma farlo inserendo gli opportuni \code{\#define} prima della inclusione dei
+propri \textit{header file}.
+
+Le macro disponibili per controllare l'aderenza ai vari standard messi a
+disposizione della \acr{glibc}, che rendono disponibili soltanto le funzioni
+in essi definite, sono illustrate nel seguente elenco:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.7cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\item[\macro{\_\_STRICT\_ANSI\_\_}] richiede l'aderenza stretta allo standard
+ C ISO; viene automaticamente predefinita qualora si invochi il \texttt{gcc}
+ con le opzione \texttt{-ansi} o \texttt{-std=c99}.
+
+\item[\macro{\_POSIX\_SOURCE}] definendo questa macro (considerata obsoleta)
+ si rendono disponibili tutte le funzionalità dello standard POSIX.1 (la
+ versione IEEE Standard 1003.1) insieme a tutte le funzionalità dello
+ standard ISO C. Se viene anche definita con un intero positivo la macro
+ \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} lo stato di questa non viene preso in
+ considerazione.
+
\item[\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE}] definendo questa macro ad un valore intero
- positivo si controlla quale livello delle funzionalità specificate da POSIX
- viene messa a disposizione; più alto è il valore maggiori sono le
- funzionalità. Se è uguale a '1' vengono attivate le funzionalità specificate
- nella edizione del 1990 (IEEE Standard 1003.1-1990), valori maggiori o
- uguali a '2' attivano le funzionalità POSIX.2 specificate nell'edizione del
- 1992 (IEEE Standard 1003.2-1992). Un valore maggiore o uguale a `199309L'
- attiva le funzionalità POSIX.1b specificate nell'edizione del 1993 (IEEE
- Standard 1003.1b-1993). Un valore maggiore o uguale a `199506L' attiva le
- funzionalità POSIX.1 specificate nell'edizione del 1996 (ISO/IEC 9945-1:
- 1996). Valori superiori abiliteranno ulteriori estensioni.
-\item[\macro{\_BSD\_SOURCE}] definendo questa macro si attivano le
- funzionalità derivate da BSD4.3, insieme a quelle previste dagli standard
- ISO C, POSIX.1 e POSIX.2. Alcune delle funzionalità previste da BSD sono
- però in conflitto con le corrispondenti definite nello standard POSIX.1, in
- questo caso le definizioni previste da BSD4.3 hanno la precedenza rispetto a
- POSIX. A causa della natura dei conflitti con POSIX per ottenere una piena
- compatibilità con BSD4.3 è necessario anche usare una libreria di
- compatibilità, dato che alcune funzioni sono definite in modo diverso. In
- questo caso occorre pertanto anche usare l'opzione \cmd{-lbsd-compat} con il
+ positivo si controlla quale livello delle funzionalità specificate da POSIX
+ viene messa a disposizione; più alto è il valore maggiori sono le
+ funzionalità:
+ \begin{itemize}
+ \item un valore uguale a ``\texttt{1}'' rende disponibili le funzionalità
+ specificate nella edizione del 1990 (IEEE Standard 1003.1-1990);
+ \item valori maggiori o uguali a ``\texttt{2}'' rendono disponibili le
+ funzionalità previste dallo standard POSIX.2 specificate nell'edizione del
+ 1992 (IEEE Standard 1003.2-1992),
+ \item un valore maggiore o uguale a ``\texttt{199309L}'' rende disponibili
+ le funzionalità previste dallo standard POSIX.1b specificate nell'edizione
+ del 1993 (IEEE Standard 1003.1b-1993);
+ \item un valore maggiore o uguale a ``\texttt{199506L}'' rende disponibili
+ le funzionalità previste dallo standard POSIX.1 specificate nell'edizione
+ del 1996 (\textit{ISO/IEC 9945-1:1996}), ed in particolare le definizioni
+ dello standard POSIX.1c per i \itindex{thread} \textit{thread};
+ \item a partire dalla versione 2.3.3 della \acr{glibc} un valore maggiore o
+ uguale a ``\texttt{200112L}'' rende disponibili le funzionalità di base
+ previste dallo standard POSIX.1-2001, escludendo le estensioni XSI;
+ \item a partire dalla versione 2.10 della \acr{glibc} un valore maggiore o
+ uguale a ``\texttt{200809L}'' rende disponibili le funzionalità di base
+ previste dallo standard POSIX.1-2008, escludendo le estensioni XSI;
+ \item in futuro valori superiori potranno abilitare ulteriori estensioni.
+ \end{itemize}
+
+\item[\macro{\_BSD\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili le
+ funzionalità derivate da BSD4.3, insieme a quelle previste dagli standard
+ ISO C, POSIX.1 e POSIX.2; alcune delle funzionalità previste da BSD sono
+ però in conflitto con le corrispondenti definite nello standard POSIX.1, in
+ questo caso se la macro è definita le definizioni previste da BSD4.3 avranno
+ la precedenza rispetto a POSIX.
+
+ A causa della natura dei conflitti con POSIX per ottenere una piena
+ compatibilità con BSD4.3 può essere necessario anche usare una libreria di
+ compatibilità, dato che alcune funzioni sono definite in modo diverso. In
+ questo caso occorrerà anche usare l'opzione \cmd{-lbsd-compat} con il
compilatore per indicargli di utilizzare le versioni nella libreria di
- compatibilità prima di quelle normali.
-\item[\macro{\_SVID\_SOURCE}] definendo questa macro si attivano le
- funzionalità derivate da SVID. Esse comprendono anche quelle definite negli
- standard ISO C, POSIX.1, POSIX.2, and X/Open.
-\item[\macro{\_XOPEN\_SOURCE}]
-\item[\macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED}]
-\item[\macro{\_ISOC99\_SOURCE}]
-\item[\macro{\_GNU\_SOURCE}]
-\item[\macro{\_LARGEFILE\_SOURCE}]
+ compatibilità prima di quelle normali.
+
+ Si tenga inoltre presente che la preferenza verso le versioni delle funzioni
+ usate da BSD viene mantenuta soltanto se nessuna delle ulteriori macro di
+ specificazione di standard successivi (vale a dire una fra
+ \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE}, \macro{\_POSIX\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
+ \macro{\_XOPEN\_SOURCE}, \macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED} o
+ \macro{\_GNU\_SOURCE}) è stata a sua volta attivata, nel qual caso queste
+ hanno la precedenza. Se però si definisce \macro{\_BSD\_SOURCE} dopo aver
+ definito una di queste macro, l'effetto sarà quello di dare la precedenza
+ alle funzioni in forma BSD.
+
+\item[\macro{\_SVID\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili le
+ funzionalità derivate da SVID. Esse comprendono anche quelle definite negli
+ standard ISO C, POSIX.1, POSIX.2, e X/Open (XPG$n$) illustrati in
+ precedenza.
+
+\item[\macro{\_XOPEN\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
+ le funzionalità descritte nella \textit{X/Open Portability Guide}. Anche
+ queste sono un sovrainsieme di quelle definite negli standard POSIX.1 e
+ POSIX.2 ed in effetti sia \macro{\_POSIX\_SOURCE} che
+ \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} vengono automaticamente definite. Sono incluse
+ anche ulteriori funzionalità disponibili in BSD e SVID, più una serie di
+ estensioni a secondo dei seguenti valori:
+ \begin{itemize}
+ \item la definizione della macro ad un valore qualunque attiva le
+ funzionalità specificate negli standard POSIX.1, POSIX.2 e XPG4;
+ \item un valore di ``\texttt{500}'' o superiore rende disponibili anche le
+ funzionalità introdotte con SUSv2, vale a dire la conformità ad Unix98;
+ \item a partire dalla versione 2.2 della \acr{glibc} un valore uguale a
+ ``\texttt{600}'' o superiore rende disponibili anche le funzionalità
+ introdotte con SUSv3, corrispondenti allo standard POSIX.1-2001 più le
+ estensioni XSI.
+ \item a partire dalla versione 2.10 della \acr{glibc} un valore uguale a
+ ``\texttt{700}'' o superiore rende disponibili anche le funzionalità
+ introdotte con SUSv4, corrispondenti allo standard POSIX.1-2008 più le
+ estensioni XSI.
+ \end{itemize}
+
+\item[\macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED}] definendo questa macro si rendono
+ disponibili le ulteriori funzionalità necessarie ad essere conformi al
+ rilascio del marchio \textit{X/Open Unix} corrispondenti allo standard
+ Unix95, vale a dire quelle specificate da SUSv1/XPG4v2. Questa macro viene
+ definita implicitamente tutte le volte che si imposta
+ \macro{\_XOPEN\_SOURCE} ad un valore maggiore o uguale a 500.
+
+\item[\macro{\_ISOC99\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
+ le funzionalità previste per la revisione delle librerie standard del C
+ introdotte con lo standard ISO C99. La macro è definita a partire dalla
+ versione 2.1.3 della \acr{glibc}.
+
+ Le versioni precedenti la serie 2.1.x riconoscevano le stesse estensioni con
+ la macro \macro{\_ISOC9X\_SOURCE}, dato che lo standard non era stato
+ finalizzato, ma la \acr{glibc} aveva già un'implementazione completa che
+ poteva essere attivata definendo questa macro. Benché questa sia obsoleta
+ viene tuttora riconosciuta come equivalente di \macro{\_ISOC99\_SOURCE} per
+ compatibilità.
+
+\item[\macro{\_GNU\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
+ tutte le funzionalità disponibili nei vari standard oltre a varie estensioni
+ specifiche presenti solo nella \acr{glibc} ed in Linux. Gli standard coperti
+ sono: ISO C89, ISO C99, POSIX.1, POSIX.2, BSD, SVID, X/Open, SUS.
+
+ L'uso di \macro{\_GNU\_SOURCE} è equivalente alla definizione contemporanea
+ delle macro: \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
+ \macro{\_POSIX\_SOURCE}, \macro{\_ISOC99\_SOURCE}, e inoltre di
+ \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} con valore ``\texttt{200112L}'' (o
+ ``\texttt{199506L}'' per le versioni della \acr{glibc} precedenti la 2.5),
+ \macro{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED} e \macro{\_XOPEN\_SOURCE} con valore 600
+ (o 500 per le versioni della \acr{glibc} precedenti la 2.2); oltre a queste
+ vengono pure attivate le ulteriori due macro \macro{\_ATFILE\_SOURCE} e
+ \macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE} che definiscono funzioni previste
+ esclusivamente dalla \acr{glibc}.
+
\end{basedescript}
-\subsection{Gli standard di Linux}
-\label{sec:intro_linux_std}
+Benché Linux supporti in maniera estensiva gli standard più diffusi, esistono
+comunque delle estensioni e funzionalità specifiche, non presenti in altri
+standard e lo stesso vale per la \acr{glibc}, che definisce anche delle
+ulteriori funzioni di libreria. Ovviamente l'uso di queste funzionalità deve
+essere evitato se si ha a cuore la portabilità, ma qualora questo non sia un
+requisito esse possono rivelarsi molto utili.
+
+Come per l'aderenza ai vari standard, le funzionalità aggiuntive possono
+essere rese esplicitamente disponibili tramite la definizione di opportune
+macro di preprocessore, alcune di queste vengono attivate con la definizione
+di \macro{\_GNU\_SOURCE}, mentre altre devono essere attivate esplicitamente,
+inoltre alcune estensioni possono essere attivate indipendentemente tramite
+una opportuna macro; queste estensioni sono illustrate nel seguente elenco:
+
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.7cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+
+\item[\macro{\_LARGEFILE\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono
+ disponibili alcune funzioni che consentono di superare una inconsistenza
+ presente negli standard con i file di grandi dimensioni, ed in particolare
+ definire le due funzioni \func{fseeko} e \func{ftello} che al contrario
+ delle corrispettive \func{fseek} e \func{ftell} usano il tipo di dato
+ specifico \ctyp{off\_t} (vedi sez.~\ref{sec:file_fseek}).
+
+\item[\macro{\_LARGEFILE64\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono
+ disponibili le funzioni di una interfaccia alternativa al supporto di valori
+ a 64 bit nelle funzioni di gestione dei file (non supportati in certi
+ sistemi), caratterizzate dal suffisso \texttt{64} aggiunto ai vari nomi di
+ tipi di dato e funzioni (come \ctyp{off64\_t} al posto di \ctyp{off\_t} o
+ \func{lseek64} al posto di \func{lseek}).
+
+ Le funzioni di questa interfaccia alternativa sono state proposte come una
+ estensione ad uso di transizione per le \textit{Single UNIX Specification},
+ per consentire la gestione di file di grandi dimensioni anche nei sistemi a
+ 32 bit, in cui la dimensione massima, espressa con un intero, non poteva
+ superare i 2Gb. Nei nuovi programmi queste funzioni devono essere evitate,
+ a favore dell'uso macro \macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}, che definita al valore
+ di \texttt{64} consente di usare in maniera trasparente le funzioni
+ dell'interfaccia classica.
+
+\item[\macro{\_FILE\_OFFSET\_BITS}] la definizione di questa macro al valore
+ di \texttt{64} consente di attivare la conversione automatica di tutti i
+ riferimenti a dati e funzioni a 32 bit nelle funzioni di interfaccia ai file
+ con le equivalenti a 64 bit, senza dover utilizzare esplicitamente
+ l'interfaccia alternativa appena illustrata. In questo modo diventa
+ possibile usare le ordinarie funzioni per effettuare operazioni a 64 bit sui
+ file anche su sistemi a 32 bit.\footnote{basterà ricompilare il programma
+ dopo averla definita, e saranno usate in modo trasparente le funzioni a 64
+ bit.}
+
+ Se la macro non è definita o è definita con valore \texttt{32} questo
+ comportamento viene disabilitato, e sui sistemi a 32 bit verranno usate le
+ ordinarie funzioni a 32 bit, non avendo più il supporto per file di grandi
+ dimensioni. Su sistemi a 64 bit invece, dove il problema non sussiste, la
+ macro non ha nessun effetto.
+
+\item[\macro{\_ATFILE\_SOURCE}] definendo questa macro si rendono disponibili
+ le estensioni delle funzioni di creazione, accesso e modifica di file e
+ directory che risolvono i problemi di sicurezza insiti nell'uso di pathname
+ relativi con programmi \itindex{thread} \textit{multi-thread} illustrate in
+ sez.~\ref{sec:file_openat}.
+
+\item[\macro{\_REENTRANT}] definendo questa macro, o la equivalente
+ \macro{\_THREAD\_SAFE} (fornita per compatibilità) si rendono disponibili le
+ versioni \index{funzioni!rientranti} rientranti (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_reentrant}) di alcune funzioni, necessarie quando si
+ usano i \itindex{thread} \textit{thread}. Alcune di queste funzioni sono
+ anche previste nello standard POSIX.1c, ma ve ne sono altre che sono
+ disponibili soltanto su alcuni sistemi, o specifiche della \acr{glibc}, e
+ possono essere utilizzate una volta definita la macro.
+
+\item[\macro{\_FORTIFY\_SOURCE}] definendo questa macro viene abilitata
+ l'inserimento di alcuni controlli per alcune funzioni di allocazione e
+ manipolazione di memoria e stringhe che consentono di rilevare
+ automaticamente alcuni errori di \textit{buffer overflow} nell'uso delle
+ stesse. La funzionalità è stata introdotta a partire dalla versione 2.3.4
+ della \acr{glibc} e richiede anche il supporto da parte del compilatore, che
+ è disponibile solo a partire dalla versione 4.0 del \texttt{gcc}.
+
+ Le funzioni di libreria che vengono messe sotto controllo quando questa
+ funzionalità viene attivata sono, al momento della stesura di queste note,
+ le seguenti: \func{memcpy}, \func{mempcpy}, \func{memmove}, \func{memset},
+ \func{stpcpy}, \func{strcpy}, \func{strncpy}, \func{strcat}, \func{strncat},
+ \func{sprintf}, \func{snprintf}, \func{vsprintf}, \func{vsnprintf}, e
+ \func{gets}.
+
+ La macro prevede due valori, con \texttt{1} vengono eseguiti dei controlli
+ di base che non cambiano il comportamento dei programmi se si richiede una
+ ottimizzazione di livello uno o superiore,\footnote{vale a dire se si usa
+ l'opzione \texttt{-O1} o superiore del \texttt{gcc}.} mentre con il
+ valore \texttt{2} vengono aggiunti maggiori controlli. Dato che alcuni dei
+ controlli vengono effettuati in fase di compilazione l'uso di questa macro
+ richiede anche la collaborazione del compilatore, disponibile dalla
+ versione 4.0 del \texttt{gcc}.
+
+\end{basedescript}
-Da fare (o cassare, a seconda del tempo e della voglia).
\ No newline at end of file
+Se non è stata specificata esplicitamente nessuna di queste macro il default
+assunto è che siano definite \macro{\_BSD\_SOURCE}, \macro{\_SVID\_SOURCE},
+\macro{\_POSIX\_SOURCE} e, con le versioni della \acr{glibc} più recenti, che
+la macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} abbia il valore ``\texttt{200809L}'', per
+versioni precedenti della \acr{glibc} il valore assegnato a
+\macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} era di ``\texttt{200112L}'' prima delle 2.10, di
+``\texttt{199506L}'' prima delle 2.4, di ``\texttt{199506L}'' prima delle
+2.1. Si ricordi infine che perché queste macro abbiano effetto devono essere
+sempre definite prima dell'inclusione dei file di dichiarazione.
+
+
+% vedi anche man feature_test_macros
+
+% LocalWords: like kernel multitasking scheduler preemptive sez swap is cap VM
+% LocalWords: everything bootstrap init shell Windows Foundation system call
+% LocalWords: fig libc uClib glibc embedded Library POSIX username PAM Methods
+% LocalWords: Pluggable Autentication group supplementary Name Service Switch
+% LocalWords: LDAP identifier uid gid superuser root if BSD SVr dall' American
+% LocalWords: National Institute International Organisation IEC header tab gcc
+% LocalWords: assert ctype dirent errno fcntl limits malloc setjmp signal utmp
+% LocalWords: stdarg stdio stdlib string times unistd library int short caddr
+% LocalWords: address clock dev ino inode key IPC loff nlink off pid rlim size
+% LocalWords: sigset ssize ptrdiff sys nell'header IEEE Richard Portable of TR
+% LocalWords: Operating Interface dell'IEEE Electrical and Electronics thread
+% LocalWords: Engeneers Socket NT matching regular expression scheduling l'I
+% LocalWords: XPG Portability Issue Application Programmable XTI Transport AT
+% LocalWords: socket Spec Novell Specification SUSv CDE Motif Berkley select
+% LocalWords: SunOS l'AT Sun HP Xenix Description SVID Laboratories MP hsearch
+% LocalWords: drand fmtmsg define SOURCE lbsd compat XOPEN version ISOC Large
+% LocalWords: LARGEFILE Support LFS dell' black rectangle node fill cpu draw
+% LocalWords: ellipse mem anchor west proc SysV SV Definition SCO Austin XSI
+% LocalWords: Technical TC SUS Opengroup features STRICT std ATFILE fseeko
+% LocalWords: ftello fseek ftell lseek FORTIFY REENTRANT SAFE overflow memcpy
+% LocalWords: mempcpy memmove memset stpcpy strcpy strncpy strcat strncat gets
+% LocalWords: sprintf snprintf vsprintf vsnprintf syscall number calendar BITS
+% LocalWords: pathname Google Android standards
+
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / blobdiff