+La funzione tradizionale con cui creare un nuovo processo in un sistema
+Unix-like, come illustrato in sez.~\ref{sec:proc_fork}, è \func{fork}, ma con
+l'introduzione del supporto del kernel per i \textit{thread} (vedi
+cap.~\ref{cha:threads}), si è avuta la necessità di una interfaccia che
+consentisse un maggiore controllo sulla modalità con cui vengono creati nuovi
+processi, che poi è stata utilizzata anche per fornire supporto per le
+tecnologie di virtualizzazione dei processi (i cosiddetti \textit{container}).
+
+Per questo l'interfaccia per la creazione di un nuovo processo è stata
+delegata ad una nuova \textit{system call}, \func{sys\_clone}, che consente di
+reimplementare anche la tradizionale \func{fork}. In realtà in questo caso più
+che di nuovi processi si può parlare della creazioni di nuovi
+``\textit{task}'' del kernel che possono assumere la veste sia di un processo
+classico come quelli trattati finora, che di un \textit{thread}, come quelli
+che vedremo in sez.~\ref{sec:linux_thread}, in cui la memoria viene condivisa
+fra il processo chiamante ed il nuovo processo creato. Per evitare confusione
+fra \textit{thread} e processi ordinari, abbiamo deciso di usare la
+nomenclatura \textit{task} per indicare la unità di esecuzione generica messa
+a disposizione del kernel che \texttt{sys\_clone} permette di creare.
+
+Oltre a questo la funzione consente, ad uso delle nuove funzionalità di
+virtualizzazione dei processi, di creare nuovi \textit{namespace} per una
+serie di proprietà generali dei processi (come l'elenco dei PID, l'albero dei
+file, dei \textit{mount point}, della rete, ecc.), che consentono di creare
+gruppi di processi che vivono in una sorta di spazio separato dagli altri, che
+costituisce poi quello che viene chiamato un \textit{container}.
+
+La \textit{system call} richiede soltanto due argomenti: il
+primo, \param{flags}, consente di controllare le modalità di creazione del
+nuovo \textit{task}, il secondo, \param{child\_stack}, imposta l'indirizzo
+dello \itindex{stack} \textit{stack} per il nuovo \textit{task}, e deve essere
+indicato quando si intende creare un \textit{thread}. L'esecuzione del
+programma creato da \func{sys\_clone} riprende, come per \func{fork}, da
+dopo l'esecuzione della stessa.
+
+La necessità di avere uno \itindex{stack} \textit{stack} alternativo c'è solo
+quando si intende creare un \textit{thread}, in tal caso infatti il nuovo
+\textit{task} vede esattamente la stessa memoria del \textit{task}
+``\textsl{padre}'',\footnote{in questo caso per padre si intende semplicemente
+ il \textit{task} che ha eseguito \func{sys\_clone} rispetto al \textit{task}
+ da essa creato, senza nessuna delle implicazioni che il concetto ha per i
+ processi.} e nella sua esecuzione alla prima chiamata di una funzione
+andrebbe a scrivere sullo \textit{stack} usato anche dal padre (si ricordi
+quanto visto in sez.~\ref{sec:proc_mem_layout} riguardo all'uso dello
+\textit{stack}).
+
+Per evitare di doversi garantire contro la evidente possibilità di
+\itindex{race~condition} \textit{race condition} che questa situazione
+comporta (vedi sez.~\ref{sec:proc_race_cond} per una spiegazione della
+problematica) è necessario che il chiamante allochi preventivamente un'area di
+memoria. In genere lo si fa con una \func{malloc} che allochi un buffer che
+la funzione imposterà come \textit{stack} del nuovo processo, avendo
+ovviamente cura di non utilizzarlo direttamente nel processo chiamante. In
+questo modo i due \textit{task} avranno degli \textit{stack} indipendenti e
+non si dovranno affrontare problematiche di \itindex{race~condition}
+\textit{race condition}. Si tenga presente inoltre che in molte architetture
+di processore lo \textit{stack} cresce verso il basso, pertanto in tal caso
+non si dovrà specificare per \param{child\_stack} il puntatore restituito da
+\func{malloc}, ma un puntatore alla fine del buffer da essa allocato.
+
+Dato che tutto ciò è necessario solo per i \textit{thread} che condividono la
+memoria, la \textit{system call}, a differenza della funzione di libreria che
+vedremo a breve, consente anche di passare per \param{child\_stack} il valore
+\val{NULL}, che non imposta un nuovo \textit{stack}. Se infatti si crea un
+processo, questo ottiene un suo nuovo spazio degli indirizzi,\footnote{è
+ sottinteso cioè che non si stia usando il flag \const{CLONE\_VM}.} ed in
+questo caso si applica la semantica del \itindex{copy~on~write} \textit{copy
+ on write} illustrata in sez.~\ref{sec:proc_fork}, per cui le pagine dello
+\textit{stack} verranno automaticamente copiate come le altre e il nuovo
+processo avrà un suo \textit{stack} totalmente indipendente da quello del
+padre.
+
+Dato che l'uso principale della nuova \textit{system call} è quello relativo
+alla creazione dei \textit{thread}, le \acr{glibc} definiscono una funzione di
+libreria con una sintassi diversa, orientata a questo scopo, e la
+\textit{system call} resta accessibile solo se invocata esplicitamente come
+visto in sez.~\ref{sec:proc_syscall}.\footnote{ed inoltre per questa
+ \textit{system call} non è disponibile la chiamata veloce con
+ \texttt{vsyscall}.} La funzione di libreria si chiama semplicemente
+\funcd{clone} ed il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/sched.h}
+
+ \funcdecl{int clone(int (*fn)(void *), void *child\_stack, int
+ flags, void *arg, ... \\
+ /* pid\_t *ptid, struct user\_desc *tls, pid\_t *ctid */)}
+
+ Crea un nuovo processo o \textit{thread} eseguendo la funzione \param{fn}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna al chiamante il \textit{Thread ID} assegnato
+ al nuovo processo in caso di successo e $-1$ in caso di errore, nel qual
+ caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EAGAIN}] sono già in esecuzione troppi processi.
+ \item[\errcode{EINVAL}] si è usata una combinazione non valida di flag o
+ un valore nullo per \param{child\_stack}.
+ \item[\errcode{ENOMEM}] non c'è memoria sufficiente per creare una nuova
+ \struct{task\_struct} o per copiare le parti del contesto del chiamante
+ necessarie al nuovo \textit{task}.
+ \item[\errcode{EPERM}] non si hanno i privilegi di amministratore
+ richiesti dai flag indicati.
+ \end{errlist}
+ }
+\end{functions}
+
+La funzione prende come primo argomento il puntatore alla funzione che verrà
+messa in esecuzione nel nuovo processo, che può avere un unico argomento di
+tipo puntatore a \ctyp{void}, il cui valore viene passato dal terzo
+argomento \param{arg}; per quanto il precedente prototipo possa intimidire
+nella sua espressione, in realtà l'uso è molto semplice basterà definire una
+qualunque funzione \param{fn} del tipo indicato, e \code{fn(arg)} sarà
+eseguita in un nuovo processo.
+
+Il nuovo processo resterà in esecuzione fintanto che la funzione \param{fn}
+non ritorna, o esegue \func{exit} o viene terminata da un segnale. Il valore
+di ritorno della funzione (o quello specificato con \func{exit}) verrà
+utilizzato come stato di uscita della funzione.
+
+I tre argomenti \param{ptid}, \param{tls} e \param{ctid} sono opzionali e sono
+presenti solo a partire dal kernel 2.6.
+
+Il comportamento di \func{clone}, che si riflette sulle caratteristiche del
+nuovo processo da essa creato, è controllato dall'argomento \param{flags},
+
+\begin{basedescript}{\desclabelstyle{\pushlabel}}
+
+\item[\const{CLONE\_CHILD\_CLEARTID}]
+\item[\const{CLONE\_CHILD\_SETTID}]
+\item[\const{CLONE\_FILES}]
+\item[\const{CLONE\_FS}]
+\item[\const{CLONE\_IO}]
+\item[\const{CLONE\_NEWIPC}]
+\item[\const{CLONE\_NEWNET}]
+\item[\const{CLONE\_NEWNS}]
+\item[\const{CLONE\_NEWPID}]
+\item[\const{CLONE\_NEWUTS}]
+\item[\const{CLONE\_PARENT}]
+\item[\const{CLONE\_PARENT\_SETTID}]
+\item[\const{CLONE\_PID}]
+\item[\const{CLONE\_PTRACE}]
+\item[\const{CLONE\_SETTLS}]
+\item[\const{CLONE\_SIGHAND}]
+\item[\const{CLONE\_STOPPED}]
+\item[\const{CLONE\_SYSVSEM}]
+\item[\const{CLONE\_THREAD}]
+\item[\const{CLONE\_UNTRACED}]
+\item[\const{CLONE\_VFORK}]
+\item[\const{CLONE\_VM}]
+\end{basedescript}
+
projects / gapil.git / blobdiff