Transizione \macro{} -> \const{}, \errcode{}, \val{}
[gapil.git] / intro.tex
index 6e6fe60..f3b6575 100644 (file)
--- a/intro.tex
+++ b/intro.tex
@@ -1,13 +1,23 @@
-\chapter{L'architettura di GNU/Linux}
+%% intro.tex
+%%
+%% Copyright (C) 2000-2002 Simone Piccardi.  Permission is granted to
+%% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
+%% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
+%% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Prefazione",
+%% with no Front-Cover Texts, and with no Back-Cover Texts.  A copy of the
+%% license is included in the section entitled "GNU Free Documentation
+%% License".
+%%
+\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.
+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 unintroduzione 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.
 
@@ -19,14 +29,18 @@ 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.
 
+
+\subsection{Concetti base}
+\label{sec:intro_base_concept}
+
 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.
+cosiddetto \textit{kernel}, nel nostro caso Linux) 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
+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
@@ -38,7 +52,7 @@ a rotazione).
 %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
 disabilitare temporaneamente l'uso di certe istruzioni e l'accesso a certe
@@ -48,49 +62,49 @@ all'hardware, mentre i programmi normali vengono eseguiti in modalit
 (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.
+Una parte del kernel, lo \textit{scheduler}\index{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{preemptive scheduling}\index{preemptive 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.
 
 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.
+\textsl{memoria virtuale}\index{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:files_intro}, (questo non è vero per le interfacce di rete, che
+\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).
 
 
-\section{User space e kernel space}
+\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
+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
+programma vede sé 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.
+della stabilità di un sistema unix-like 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
+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. 
@@ -100,8 +114,8 @@ fornisce allo user space.
 \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
+in esame la procedura di avvio di un sistema unix-like; 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
@@ -125,11 +139,13 @@ in esempio, sono implementate come normali programmi.
 %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.
+Per questo motivo quando ci si riferisce al sistema nella sua interezza è
+corretto parlare di un sistema GNU/Linux: 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 di norma sono
+quelli realizzati dal progetto GNU della Free Software Foundation) che
+permettono di eseguire le normali operazioni che ci si aspetta da un sistema
+operativo.
 
 
 \subsection{Chiamate al sistema e librerie di funzioni}
@@ -137,52 +153,73 @@ si aspetta da un sistema operativo.
 
 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
+  call}), si tratta di un insieme di funzioni che un programma può chiamare,
+per le quali viene generata un'interruzione del processo passando il controllo
 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}.
+Ogni versione di Unix ha storicamente sempre avuto un certo numero di queste
+chiamate, che sono riportate nella seconda sezione del \textsl{Manuale di
+  programmazione di Unix} (quella cui si accede con il comando \cmd{man 2
+  <nome>}) e Linux non fa eccezione. Queste sono poi state codificate da vari
+standard, che esamineremo brevemente in \secref{sec:intro_standard}. Uno
+schema elementare della struttura del sistema è riportato in
+\figref{fig:intro_sys_struct}.
+
+\begin{figure}[htb]
+  \centering
+  \includegraphics[width=10cm]{img/struct_sys}
+  \caption{Schema di massima della struttura di interazione fra processi,
+    kernel e dispositivi in Linux.}
+  \label{fig:intro_sys_struct}
+\end{figure}
 
 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.
+C, che, oltre alle interfacce alle system call, contiene anche tutta la serie
+delle ulteriori funzioni definite dai vari standard, che sono 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.
+essere in grado di usare le varie interfacce contenute nella Libreria Standard
+del C, in quanto né il kernel, né il linguaggio C, implementano direttamente
+operazioni comuni come l'allocazione dinamica della memoria, l'input/output
+bufferizzato o la manipolazione delle stringhe, presenti in qualunque
+programma.
+
+Quanto appena illustrato mette in evidenza il fatto che nella stragrande
+maggioranza dei casi,\footnote{esistono implementazioni diverse delle librerie
+  Standard del C, come le \textit{libc5} o le \textit{uClib}, che non derivano
+  dal progetto GNU. Le \textit{libc5} oggi sono, tranne casi particolari,
+  completamente soppiantate dalle \acr{glibc}, le \textit{uClib} pur non
+  essendo complete come le \acr{glibc}, restano invece molto diffuse nel mondo
+  embedded per le loro di dimensioni ridotte (e soprattutto la possibilità di
+  togliere le parti non necessearie), e pertanto costituiscono un valido
+  rimpiazzo delle \acr{glibc} in tutti quei sistemi specializzati che
+  richiedono una minima occupazione di memoria.} si dovrebbe usare il nome
+GNU/Linux (piuttosto che soltanto Linux) in quanto una parte essenziale del
+sistema (senza la quale niente funzionerebbe) è la GNU Standard C Library (in
+breve \acr{glibc}), ovvero la libreria realizzata dalla Free Software
+Foundation nella quale sono state implementate tutte le funzioni essenziali
+definite negli standard POSIX e ANSI C, utilizzabili 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.
+\textsl{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.
 
 
 \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
+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 presente.
 
 Il concetto base è quello di utente (\textit{user}) del sistema, le cui
@@ -191,18 +228,19 @@ Sono cos
 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
+Ogni utente è identificato da un nome (l'\textit{username}), che è quello che
+viene richiesto all'ingresso nel sistema dalla procedura di \textit{login}
+(descritta in dettaglio in \secref{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 i meccanismi di autenticazione e sostituire ad esempio l'uso
-  delle password con meccanismi di identificazione biometrica}.
+  completamente dai 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 uninterfaccia grafica) che mette a disposizione dell'utente un
+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
@@ -212,10 +250,12 @@ accesso ai file e quindi anche alle periferiche, in maniera pi
 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 files \file{/etc/passwd} e
+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.
+breve \textsl{userid}, ed indicato dall'acronimo \acr{uid}, e il \textit{group
+  identifier}, detto in breve \textsl{groupid}, ed identificato dall'acronimo
+\acr{gid}, e sono quelli che vengono usati dal kernel per identificare
+l'utente.
  
 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
@@ -224,24 +264,30 @@ 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
+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) \{ ... \}}}.
+disattivati.\footnote{i controlli infatti vengono sempre eseguiti da un codice
+  del tipo \code{if (uid) \{ ... \}}}
 
 
-\section{Gli standard di unix e GNU/Linux}
+\section{Gli standard}
 \label{sec:intro_standard}
 
-In questa sezione prenderemo in esame alcune caratteristiche generali del
-sistema e gli standard adottati per le funzioni, i prototipi, gli errori, i
-tipi di dati.
+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.
 
-\subsection{Prototipi e puntatori}
-\label{sec:intro_function}
+Ovviamente prenderemo in considerazione solo gli standard riguardanti
+interfacce di programmazione e le altre caratteristiche di un sistema
+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 le librerie del C (con una
+particolare attenzione alle \acr{glibc}).
 
 
 \subsection{Lo standard ANSI C}
@@ -249,60 +295,412 @@ tipi di dati.
 
 Lo standard ANSI C è stato definito nel 1989 dall'\textit{American National
   Standard Institute}, come standard del linguaggio C ed è stato
-successivamente adottatto dalla \textit{International Standard Organisation}
-come standard internazionale con la sigla ISO/IEC 9899:1990.
+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
+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.
 
-Linux, come molti unix moderni, provvede la compatibilità con questo standard,
-fornendo le funzioni di libreria da esso previste; queste sono dichiarate in
-quindici header files, uno per ciascuna delle quindici aree in cui è stata
-suddivisa la libreria. In \ntab\ si sono riportati questi header, insieme a
-quelli definiti negli altri standard descritti nelle sezioni successive.
+Per questo motivo, anche se lo standard non ha alcun riferimento ad un sistema
+di tipo Unix, GNU/Linux (per essere precisi le \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{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; per ciascuna funzione che tratteremo in seguito
+  indicheremo anche gli \textit{header file} necessari ad usarla.}  (anch'essi
+provvisti dalla \acr{glibc}), In \tabref{tab:intro_posix_header} si sono
+riportati i principali \textit{header file} definiti nello standard POSIX,
+insieme a quelli definiti negli altri standard descritti nelle sezioni
+successive.
+
+\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}&$\bullet$&$\bullet$& Verifica le asserzioni fatte in un
+                                     programma.\\ 
+    \file{errno.h} &$\bullet$&$\bullet$& Errori di sistema.\\
+    \file{fcntl.h} &$\bullet$&$\bullet$& Controllo sulle opzioni dei file.\\
+    \file{limits.h}&$\bullet$&$\bullet$& Limiti e parametri del sistema.\\
+    \file{} &$\bullet$&$\bullet$& .\\
+    \file{} &$\bullet$&$\bullet$& .\\
+    \file{} &$\bullet$&$\bullet$& .\\
+    \file{} &$\bullet$&$\bullet$& .\\
+    \file{} &$\bullet$&$\bullet$& .\\
+    \file{stdio.h} &$\bullet$&$\bullet$& I/O bufferizzato in standard ANSI C.\\
+    \file{stdlib.h}&$\bullet$&$\bullet$& definizioni della libreria standard.\\
+    \hline
+  \end{tabular}
+  \caption{Elenco dei vari header file definiti dallo standard POSIX.}
+  \label{tab:intro_posix_header}
+\end{table}
+
+
+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.
+
+
+\subsection{I tipi di dati primitivi}
+\label{sec:intro_data_types}
 
-\subsection{Lo standard POSIX}
+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).
+
+Storicamente alcuni tipi di dati definiti dallo standard ANSI C sono sempre
+stati associati ad alcune variabili nei sistemi Unix, ad esempio la posizione
+corrente all'interno di un file è sempre stato associato ad un intero a 32
+bit, mentre il numero di dispositivo è sempre stato associato ad un intero a
+16 bit. Tutto questo ovviamente costituisce un incubo per la portabilità tutte
+le volte che, con l'evolversi delle piattaforme hardware, alcuni di questi
+tipi si sono rivelati inadeguati, e se ne è dovuto cambiare la dimensione.
+
+\begin{table}[htb]
+  \footnotesize
+  \centering
+  \begin{tabular}[c]{|l|c|c|l|}
+    \hline
+    \textbf{Tipo} & \textbf{Contenuto} \\
+    \hline
+    \hline
+    \type{caddr\_t} & core address.\\
+    \type{clock\_t} & contatore del tempo di sistema.\\
+    \type{dev\_t}   & Numero di dispositivo.\\
+    \type{gid\_t}   & Identificatore di un gruppo.\\
+    \type{ino\_t}   & Numero di \textit{inode}.\\
+    \type{key\_t}   & Chiave per il System V IPC.\\
+    \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.\\
+    \type{rlim\_t}  & Limite sulle risorse.\\
+    \type{sigset\_t}& Insieme di segnali.\\
+    \type{ssize\_t} & Dimensione di un oggetto.\\
+    \type{ssize\_t} & Dimensione in numero  byte ritornata dalle funzioni.\\
+    \type{ptrdiff\_t}& Differenza fra due puntatori.\\
+    \type{time\_t}  & Numero di secondi (in tempo di calendario).\\
+    \type{uid\_t}   & Identificatore di un utente.\\
+    \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 standard del linguaggio C, ma ad una serie di \textsl{tipi
+  primitivi}, riportati in \tabref{tab:intro_primitive_types}, caratteristici
+di ogni sistema, definiti nell'header file \file{sys/types.h}, che associano i
+tipi utilizzati dalle funzioni di sistema ai tipi elementari supportati dal
+compilatore C.
+
+
+
+\subsection{Lo standard IEEE -- POSIX}
 \label{sec:intro_posix}
 
-In realtà POSIX è una famiglia di standard diversi, il nome, suggerito da
+Uno standard più attinente al sistema nel suo complesso (e che concerne sia il
+kernel che le librerie) è 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
 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 ha prodotto una prima versione, nota come IEEE 1003.1-1988, mirante a
+che ne produsse una prima versione, nota come 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 utilities di sistema (1003.2), per le estensioni realtime e per i thread
-(1003.1d e 1003.1c) e vari altri. 
+i comandi di sistema (1003.2), per le estensioni realtime e per i thread
+(1003.1d e 1003.1c) e vari altri.  In \tabref{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 si può parlare
+di POSIX.4 come di POSIX.1b).
+
+Si tenga presente però che nuove specifiche e proposte di standardizzazione si
+aggiungono continuamente, mentre le versioni precedenti vengono riviste;
+talvolta poi i riferimenti cambiamo 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}
+{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 &  --- & Threads                                      \\
+    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  &  --- & Intercaccia per il Fortran-77                \\
+    POSIX.12& 1003.1g& 9945-1& Sockets                                      \\
+    \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).  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 ISO/IEC 9945-1:1996. 
+
+Linux e le \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
+\textit{thread} (vedi \capref{cha:threads}), e dallo standard POSIX.1b per
+quanto riguarda i segnali e lo scheduling real-time
+(\secref{sec:sig_real_time} e \secref{sec:proc_real_time}), la misura del
+tempo, i meccanismi di intercomunicazione (\secref{sec:ipc_posix}) e l'I/O
+asincrono (\secref{sec:file_asyncronous_io}).
 
-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 9945-1:1990.
 
 
 \subsection{Lo standard X/Open -- XPG3}
 \label{sec:intro_xopen}
 
-Il consorzio X/Open nacque come consorzio di venditori di sistemi unix, che
-nel 1989 produsse una voluminosa guida chiamata \textit{X/Open Portability
-  Guide, Issue 3} al cui interno definiva una ulteriore standardizzazione
-dell'interfaccia ad un sistema unix.
-
-Questo standard, detto anche XPG3 dal nome della suddetta guida, è sempre
-basato sullo standard POSIX.1, ma prevede una serie di funzionalità
-aggiuntive.
-
-Il consorzio 
-
-
-\subsection{Tipi di dati primitivi}
-\label{sec:intro_data_types}
+Il consorzio X/Open nacque nel 1984 come consorzio di venditori di sistemi
+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 XPGn).
 
+Nel 1989 produsse una terza versione di questa guida particolarmente
+voluminosa (la \textit{X/Open Portability Guide, Issue 3}), contenente
+un'ulteriore 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 (\textit{Application Programmable Interface})
+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
+  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). 
+
+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}, SUSv1, più comunemente nota come \textit{Unix 95}.
+
+
+\subsection{Gli standard Unix  -- Open Group}
+\label{sec:intro_opengroup}
+
+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
+il lavoro di standardizzazione delle varie implementazioni, rilasciando
+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.
+
+Benché BSD non sia uno standard formalizzato, l'implementazione di Unix
+dell'Università di Berkley, ha provveduto nel tempo una serie di estensioni e
+API di grande rilievo, come il link simbolici, la funzione \code{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. Il kernel e 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
+un'unificazione delle interfacce comprendente Xenix e BSD, la System V release
+4.
+
+L'interfaccia di questa ultima release è descritta in un documento dal titolo
+\textit{System V Interface Description}, o SVID; spesso però si fa 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.
+
+Linux e 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}}
+\label{sec:intro_gcc_glibc_std}
+
+In Linux, grazie alle \acr{glibc}, gli standard appena descritti sono
+ottenibili sia attraverso l'uso di opzioni del compilatore (il \cmd{gcc}) che
+definendo opportune costanti prima dell'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 \code{\#define} nei
+propri header file.
+
+Le macro disponibili per i vari standard sono le seguenti:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\item[\const{\_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 \const{\_POSIX\_C\_SOURCE} lo stato
+  di questa non viene preso in considerazione.
+\item[\const{\_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[\const{\_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
+  compilatore per indicargli di utilizzare le versioni nella libreria di
+  compatibilità prima di quelle normali.
+\item[\const{\_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[\const{\_XOPEN\_SOURCE}] definendo questa macro si attivano le
+  funzionalità descritte nella \textit{X/Open Portability Guide}. Anche queste
+  sono un soprainsieme di quelle definite in POSIX.1 e POSIX.2 ed in effetti
+  sia \const{\_POSIX\_SOURCE} che \const{\_POSIX\_C\_SOURCE} vengono
+  automaticamente definite. Sono incluse anche ulteriori funzionalità
+  disponibili in BSD e SVID. Se il valore della macro è posto a 500 questo
+  include anche le nuove definizioni introdotte con la \textit{Single UNIX
+    Specification, version 2}, cioè Unix98.
+\item[\const{\_XOPEN\_SOURCE\_EXTENDED}] definendo questa macro si attivano le
+  ulteriori funzionalità necessarie ad essere conformi al rilascio del marchio
+  \textit{X/Open Unix}.
+\item[\const{\_ISOC99\_SOURCE}] definendo questa macro si attivano le
+  funzionalità previste per la revisione delle librerie standard del C
+  denominato ISO C99. Dato che lo standard non è ancora adottato in maniera
+  ampia queste non sono abilitate automaticamente, ma le \acr{glibc} hanno già
+  un'implementazione completa che può essere attivata definendo questa macro.
+\item[\const{\_LARGEFILE\_SOURCE}] definendo questa macro si attivano le
+  funzionalità per il supporto dei file di grandi dimensioni (il \textit{Large
+    File Support} o LFS) con indici e dimensioni a 64 bit.
+\item[\const{\_GNU\_SOURCE}] definendo questa macro si attivano tutte le
+  funzionalità disponibili: ISO C89, ISO C99, POSIX.1, POSIX.2, BSD, SVID,
+  X/Open, LFS più le estensioni specifiche GNU. Nel caso in cui BSD e POSIX
+  confliggano viene data la precedenza a POSIX.
+\end{basedescript}
+
+In particolare è da sottolineare che le \acr{glibc} supportano alcune
+estensioni specifiche GNU, che non sono comprese in nessuno degli
+standard citati. Per poterle utilizzare esse devono essere attivate
+esplicitamente definendo la macro \const{\_GNU\_SOURCE} prima di
+includere i vari header file.
+
+
+\subsection{Gli standard di GNU/Linux}
+\label{sec:intro_linux_std}
+
+Da fare (o cassare, a seconda del tempo e della voglia).
+
+
+
+%%% Local Variables: 
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End: