\chapter{La gestione dei processi}
\label{cha:process_handling}
-Come accennato nell'introduzione in un sistema Unix ogni attività del sistema
-viene svolta tramite i processi. In sostanza i processi costituiscono l'unità
-base per l'allocazione e l'uso delle risorse del sistema.
+Come accennato nell'introduzione in un sistema Unix tutte le operazioni
+vengono svolte tramite opportuni processi. In sostanza questi ultimi vengono
+a costituire l'unità base per l'allocazione e l'uso delle risorse del sistema.
Nel precedente capitolo abbiamo esaminato il funzionamento di un processo come
unità a se stante, in questo esamineremo il funzionamento dei processi
all'interno del sistema. Saranno cioè affrontati i dettagli della creazione e
-della distruzione dei processi, della gestione dei loro attributi e privilegi,
-e di tutte le funzioni a questo connesse. Infine nella sezione finale
-affronteremo alcune problematiche generiche della programmazione in ambiente
-multitasking.
-
+della terminazione dei processi, della gestione dei loro attributi e
+privilegi, e di tutte le funzioni a questo connesse. Infine nella sezione
+finale introdurremo alcune problematiche generiche della programmazione in
+ambiente multitasking.
\section{Introduzione}
\label{sec:proc_gen}
-Inizieremo con una introduzione generale ai concetti che stanno alla base
-della gestione dei processi in un sistema unix-like. Introdurremo in questa
-sezione l'architettura della gestione dei processi e le sue principali
+Inizieremo con un'introduzione generale ai concetti che stanno alla base della
+gestione dei processi in un sistema unix-like. Introdurremo in questa sezione
+l'architettura della gestione dei processi e le sue principali
caratteristiche, dando una panoramica sull'uso delle principali funzioni di
gestione.
-\subsection{La gerarchia dei processi}
+\subsection{L'architettura della gestione dei processi}
\label{sec:proc_hierarchy}
A differenza di quanto avviene in altri sistemi (ad esempio nel VMS la
\acr{pid}.
Una seconda caratteristica di un sistema Unix è che la generazione di un
-processo è una operazione separata rispetto al lancio di un programma. In
+processo è un'operazione separata rispetto al lancio di un programma. In
genere la sequenza è sempre quella di creare un nuovo processo, il quale
-eseguirà, in un passo successivo, il programma voluto: questo è ad esempio
+eseguirà, in un passo successivo, il programma desiderato: questo è ad esempio
quello che fa la shell quando mette in esecuzione il programma che gli
indichiamo nella linea di comando.
Dato che tutti i processi attivi nel sistema sono comunque generati da
\cmd{init} o da uno dei suoi figli\footnote{in realtà questo non è del tutto
- vero, in Linux ci sono alcuni processi che pur comparendo come figli di
- init, o con \acr{pid} successivi, sono in realtà generati direttamente dal
- kernel, (come \cmd{keventd}, \cmd{kswapd}, etc.)} si possono classificare i
-processi con la relazione padre/figlio in una organizzazione gerarchica ad
-albero, in maniera analoga a come i file sono organizzati in un albero di
-directory (si veda \secref{sec:file_file_struct}); in \curfig\ si è mostrato il
-risultato del comando \cmd{pstree} che permette di mostrare questa struttura,
-alla cui base c'è \cmd{init} che è progenitore di tutti gli altri processi.
+ vero, in Linux ci sono alcuni processi speciali che pur comparendo come
+ figli di \cmd{init}, o con \acr{pid} successivi, sono in realtà generati
+ direttamente dal kernel, (come \cmd{keventd}, \cmd{kswapd}, etc.).} si
+possono classificare i processi con la relazione padre/figlio in
+un'organizzazione gerarchica ad albero, in maniera analoga a come i file sono
+organizzati in un albero di directory (si veda
+\secref{sec:file_organization}); in \curfig\ si è mostrato il risultato del
+comando \cmd{pstree} che permette di visualizzare questa struttura, alla cui
+base c'è \cmd{init} che è progenitore di tutti gli altri processi.
+
+Il kernel mantiene una tabella dei processi attivi, la cosiddetta
+\textit{process table}; per ciascun processo viene mantenuta una voce nella
+tabella dei processi costituita da una struttura \type{task\_struct}, che
+contiene tutte le informazioni rilevanti per quel processo. Tutte le strutture
+usate a questo scopo sono dichiarate nell'header file \file{linux/sched.h}, ed
+uno schema semplificato, che riporta la struttura delle principali informazioni
+contenute nella \type{task\_struct} (che in seguito incontreremo a più
+riprese), è mostrato in \nfig.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=13cm]{img/task_struct}
+ \caption{Schema semplificato dell'architettura delle strutture usate dal
+ kernel nella gestione dei processi.}
+ \label{fig:proc_task_struct}
+\end{figure}
+
+
+Come accennato in \secref{sec:intro_unix_struct} è lo \textit{scheduler} che
+decide quale processo mettere in esecuzione; esso viene eseguito ad ogni
+system call ed ad ogni interrupt,\footnote{più in una serie di altre
+ occasioni. NDT completare questa parte.} (ma può essere anche attivato
+esplicitamente). Il timer di sistema provvede comunque a che esso sia invocato
+periodicamente, generando un interrupt periodico secondo la frequenza
+specificata dalla costante \macro{HZ}, definita in \file{asm/param.h}, ed il
+cui valore è espresso in Hertz.\footnote{Il valore usuale di questa costante è
+ 100, per tutte le architetture eccetto l'alpha, per la quale è 1000. Occorre
+ fare attenzione a non confondere questo valore con quello dei clock tick
+ (vedi \secref{sec:sys_unix_time}).}
+%Si ha cioè un interrupt dal timer ogni centesimo di secondo.
+Ogni volta che viene eseguito, lo \textit{scheduler} effettua il calcolo delle
+priorità dei vari processi attivi (torneremo su questo in
+\secref{sec:proc_priority}) e stabilisce quale di essi debba essere posto in
+esecuzione fino alla successiva invocazione.
-\subsection{Una panoramica sulle funzioni di gestione}
+
+\subsection{Una panoramica sulle funzioni fondamentali}
\label{sec:proc_handling_intro}
I processi vengono creati dalla funzione \func{fork}; in molti unix questa è
Se si vuole che il processo padre si fermi fino alla conclusione del processo
figlio questo deve essere specificato subito dopo la \func{fork} chiamando la
funzione \func{wait} o la funzione \func{waitpid} (si veda
-\secref{sec:proc_wait}); queste funzioni restituiscono anche una informazione
-abbastanza limitata (lo stato di terminazione) sulle cause della terminazione
-del processo figlio.
+\secref{sec:proc_wait}); queste funzioni restituiscono anche un'informazione
+abbastanza limitata sulle cause della terminazione del processo figlio.
Quando un processo ha concluso il suo compito o ha incontrato un errore non
risolvibile esso può essere terminato con la funzione \func{exit} (si veda
Il programma che un processo sta eseguendo si chiama immagine del processo (o
\textit{process image}), le funzioni della famiglia \func{exec} permettono di
caricare un'altro programma da disco sostituendo quest'ultimo all'immagine
-corrente; questo fa si che l'immagine precedente venga completamente
-cancellata. Questo significa che quando il nuovo programma esce anche il
+corrente; questo fa sì che l'immagine precedente venga completamente
+cancellata. Questo significa che quando il nuovo programma esce, anche il
processo termina, e non si può tornare alla precedente immagine.
Per questo motivo la \func{fork} e la \func{exec} sono funzioni molto
-\section{La gestione dei processi}
+\section{Le funzioni di base}% della gestione dei processi}
\label{sec:proc_handling}
In questa sezione tratteremo le problematiche della gestione dei processi
all'interno del sistema, illustrandone tutti i dettagli. Inizieremo con le
funzioni elementari che permettono di leggerne gli identificatori, per poi
-passare alla spiegazione delle funzioni fondamentali che si usano per la
-creazione e la terminazione dei processi, e per la messa in esecuzione degli
-altri programmi.
+passare alla spiegazione delle funzioni base che si usano per la creazione e
+la terminazione dei processi, e per la messa in esecuzione degli altri
+programmi.
\subsection{Gli identificatori dei processi}
\label{sec:proc_pid}
-Come accennato nell'introduzione ogni processo viene identificato dal sistema
+Come accennato nell'introduzione, ogni processo viene identificato dal sistema
da un numero identificativo unico, il \textit{process id} o \acr{pid};
quest'ultimo è un tipo di dato standard, il \type{pid\_t} che in genere è un
-intero con segno (nel caso di Linux e delle \acr{glibc} il tipo usato è \type{int}).
+intero con segno (nel caso di Linux e delle \acr{glibc} il tipo usato è
+\ctyp{int}).
Il \acr{pid} viene assegnato in forma progressiva ogni volta che un nuovo
-processo viene creato, fino ad un limite massimo (in genere essendo detto
-numero memorizzato in un intero a 16 bit si arriva a 32767) oltre il quale si
-riparte dal numero più basso disponibile (FIXME: verificare, non sono sicuro).
-Per questo motivo processo il processo di avvio (\cmd{init}) ha sempre il
-\acr{pid} uguale a uno.
+processo viene creato, fino ad un limite che, essendo il \acr{pid} un numero
+positivo memorizzato in un intero a 16 bit, arriva ad un massimo di 32767.
+Oltre questo valore l'assegnazione riparte dal numero più basso disponibile a
+partire da un minimo di 300,\footnote{questi valori sono definiti dalla macro
+ \macro{PID\_MAX} in \file{threads.h} e direttamente in \file{fork.c} nei
+ sorgenti del kernel.} che serve a riservare i \acr{pid} più bassi ai processi
+eseguiti dal direttamente dal kernel. Per questo motivo, come visto in
+\secref{sec:proc_hierarchy}, il processo di avvio (\cmd{init}) ha sempre il
+\acr{pid} uguale a uno.
Tutti i processi inoltre memorizzano anche il \acr{pid} del genitore da cui
sono stati creati, questo viene chiamato in genere \acr{ppid} (da
\noindent esempi dell'uso di queste funzioni sono riportati in
\figref{fig:proc_fork_code}, nel programma di esempio \file{ForkTest.c}.
-Il fatto che il \acr{pid} sia un numero univoco per il sistema lo rende il
-candidato ideale per generare ulteriori indicatori associati al processo di
-cui diventa possibile garantire l'unicità: ad esempio la funzione
-\func{tmpname} (si veda \secref{sec:file_temp_file}) usa il \acr{pid} per
-generare un pathname univoco, che non potrà essere replicato da un'altro
-processo che usi la stessa funzione.
+Il fatto che il \acr{pid} sia un numero univoco per il sistema lo rende un
+candidato per generare ulteriori indicatori associati al processo di cui
+diventa possibile garantire l'unicità: ad esempio in alcune implementazioni la
+funzione \func{tmpname} (si veda \secref{sec:file_temp_file}) usa il \acr{pid}
+per generare un pathname univoco, che non potrà essere replicato da un'altro
+processo che usi la stessa funzione.
Tutti i processi figli dello stesso processo padre sono detti
\textit{sibling}, questa è una delle relazioni usate nel \textsl{controllo di
\funcdecl{pid\_t fork(void)}
Crea un nuovo processo.
- \bodydesc{Restituisce zero al padre e il \acr{pid} al figlio in caso di
- successo, ritorna -1 al padre (senza creare il figlio) in caso di errore;
- \var{errno} può assumere i valori:
+ \bodydesc{In caso di successo restituisce il \acr{pid} del figlio al padre e
+ zero al figlio; ritorna -1 al padre (senza creare il figlio) in caso di
+ errore; \var{errno} può assumere i valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EAGAIN}] non ci sono risorse sufficienti per creare un'altro
processo (per allocare la tabella delle pagine e le strutture del task) o
\end{functions}
Dopo il successo dell'esecuzione di una \func{fork} sia il processo padre che
-il processo figlio continuano ad essere eseguiti normalmente alla istruzione
+il processo figlio continuano ad essere eseguiti normalmente all'istruzione
seguente la \func{fork}; il processo figlio è però una copia del padre, e
riceve una copia dei segmenti di testo, stack e dati (vedi
\secref{sec:proc_mem_layout}), ed esegue esattamente lo stesso codice del
-padre, ma la memoria è copiata, non condivisa\footnote{In generale il segmento
- di testo, che è identico, è condiviso e tenuto in read-only, Linux poi
- utilizza la tecnica del \textit{copy-on-write}, per cui la memoria degli
- altri segmenti viene copiata dal kernel per il nuovo processo solo in caso
- di scrittura, rendendo molto più efficiente il meccanismo della creazione di
- un nuovo processo}, pertanto padre e figlio vedono variabili diverse.
+padre. Si tenga presente però che la memoria è copiata, non condivisa,
+pertanto padre e figlio vedono variabili diverse.
+
+Per quanto riguarda la gestione della memoria in generale il segmento di
+testo, che è identico, è condiviso e tenuto in read-only per il padre e per i
+figli. Per gli altri segmenti Linux utilizza la tecnica del \textit{copy on
+ write}\index{copy on write}; questa tecnica comporta che una pagina di
+memoria viene effettivamente copiata per il nuovo processo solo quando ci
+viene effettuata sopra una scrittura (e si ha quindi una reale differenza fra
+padre e figlio). In questo modo si rende molto più efficiente il meccanismo
+della creazione di un nuovo processo, non essendo più necessaria la copia di
+tutto lo spazio degli indirizzi virtuali del padre, ma solo delle pagine di
+memoria che sono state modificate, e solo al momento della modifica stessa.
La differenza che si ha nei due processi è che nel processo padre il valore di
ritorno della funzione \func{fork} è il \acr{pid} del processo figlio, mentre
sul numero totale di processi permessi all'utente (vedi \secref{sec:sys_xxx}).
L'uso di \func{fork} avviene secondo due modalità principali; la prima è
-quella in cui all'interno di un programma si creano processi figli per
-affidargli l'esecuzione di una certa sezione di codice, mentre il processo
-padre ne esegue un'altra. È il caso tipico dei server di rete in cui il padre
-riceve ed accetta le richieste da parte dei client, per ciascuna delle quali
-pone in esecuzione un figlio che è incaricato di fornire il servizio.
+quella in cui all'interno di un programma si creano processi figli cui viene
+affidata l'esecuzione di una certa sezione di codice, mentre il processo padre
+ne esegue un'altra. È il caso tipico dei server di rete in cui il padre riceve
+ed accetta le richieste da parte dei client, per ciascuna delle quali pone in
+esecuzione un figlio che è incaricato di fornire il servizio.
La seconda modalità è quella in cui il processo vuole eseguire un altro
programma; questo è ad esempio il caso della shell. In questo caso il processo
scelto di mantenere questa separazione, dato che, come per la prima modalità
d'uso, esistono numerosi scenari in cui si può usare una \func{fork} senza
aver bisogno di eseguire una \func{exec}. Inoltre, anche nel caso della
-seconda modalità di uso, avere le due funzioni separate permette al figlio di
+seconda modalità d'uso, avere le due funzioni separate permette al figlio di
cambiare gli attributi del processo (maschera dei segnali, redirezione
dell'output, \textit{user id}) prima della \func{exec}, rendendo così
relativamente facile intervenire sulle le modalità di esecuzione del nuovo
In \curfig\ si è riportato il corpo del codice del programma di esempio
\cmd{forktest}, che ci permette di illustrare molte caratteristiche dell'uso
della funzione \func{fork}. Il programma permette di creare un numero di figli
-specificato a linea di comando, e prende anche alcune opzioni per indicare
+specificato da linea di comando, e prende anche alcune opzioni per indicare
degli eventuali tempi di attesa in secondi (eseguiti tramite la funzione
\func{sleep}) per il padre ed il figlio (con \cmd{forktest -h} si ottiene la
descrizione delle opzioni); il codice completo, compresa la parte che gestisce
-le opzioni a riga di comando, è disponibile nel file \file{ForkTest.c}.
+le opzioni a riga di comando, è disponibile nel file \file{ForkTest.c},
+distribuito insieme agli altri sorgenti degli esempi su
+\href{http://firenze.linux.it/~piccardi/gapil_source.tgz}
+{\texttt{http://firenze.linux.it/\~~\hspace{-2.0mm}piccardi/gapil\_source.tgz}}.
Decifrato il numero di figli da creare, il ciclo principale del programma
-(\texttt{\small 28--40}) esegue in successione la creazione dei processi figli
+(\texttt{\small 24--40}) esegue in successione la creazione dei processi figli
controllando il successo della chiamata a \func{fork} (\texttt{\small
- 29--31}); ciascun figlio (\texttt{\small 29--31}) si limita a stampare il
+ 25--29}); ciascun figlio (\texttt{\small 31--34}) si limita a stampare il
suo numero di successione, eventualmente attendere il numero di secondi
specificato e scrivere un messaggio prima di uscire. Il processo padre invece
-(\texttt{\small 29--31}) stampa un messaggio di creazione, eventualmente
+(\texttt{\small 36--38}) stampa un messaggio di creazione, eventualmente
attende il numero di secondi specificato, e procede nell'esecuzione del ciclo;
alla conclusione del ciclo, prima di uscire, può essere specificato un altro
periodo di attesa.
\end{verbatim} %$
\normalsize
-Esaminiamo questo risultato: una prima conclusione che si può trarre è non si
-può dire quale processo fra il padre ed il figlio venga eseguito per
-primo\footnote{anche se nel kernel 2.4.x era stato introdotto un meccanismo
- che metteva in esecuzione sempre il xxx per primo (TODO recuperare le
- informazioni esatte)} dopo la chiamata a \func{fork}; dall'esempio si può
-notare infatti come nei primi due cicli sia stato eseguito per primo il padre
-(con la stampa del \acr{pid} del nuovo processo) per poi passare
-all'esecuzione del figlio (completata con i due avvisi di esecuzione ed
-uscita), e tornare all'esecuzione del padre (con la stampa del passaggio al
-ciclo successivo), mentre la terza volta è stato prima eseguito il figlio
-(fino alla conclusione) e poi il padre.
+Esaminiamo questo risultato: una prima conclusione che si può trarre è che non
+si può dire quale processo fra il padre ed il figlio venga eseguito per
+primo\footnote{a partire dal kernel 2.5.2-pre10 è stato introdotto il nuovo
+ scheduler di Ingo Molnar che esegue sempre per primo il figlio; per
+ mantenere la portabilità è opportuno non fare comunque affidamento su questo
+ comportamento.} dopo la chiamata a \func{fork}; dall'esempio si può notare
+infatti come nei primi due cicli sia stato eseguito per primo il padre (con la
+stampa del \acr{pid} del nuovo processo) per poi passare all'esecuzione del
+figlio (completata con i due avvisi di esecuzione ed uscita), e tornare
+all'esecuzione del padre (con la stampa del passaggio al ciclo successivo),
+mentre la terza volta è stato prima eseguito il figlio (fino alla conclusione)
+e poi il padre.
In generale l'ordine di esecuzione dipenderà, oltre che dall'algoritmo di
scheduling usato dal kernel, dalla particolare situazione in si trova la
figli venisse messo in esecuzione.
Pertanto non si può fare nessuna assunzione sulla sequenza di esecuzione delle
-istruzioni del codice fra padre e figli, nè sull'ordine in cui questi potranno
-essere messi in esecuzione, e se è necessaria una qualche forma di precedenza
+istruzioni del codice fra padre e figli, né sull'ordine in cui questi potranno
+essere messi in esecuzione. Se è necessaria una qualche forma di precedenza
occorrerà provvedere ad espliciti meccanismi di sincronizzazione, pena il
rischio di incorrere nelle cosiddette \textit{race condition} \index{race
condition} (vedi \secref{sec:proc_race_cond}.
Si noti inoltre che essendo i segmenti di memoria utilizzati dai singoli
processi completamente separati, le modifiche delle variabili nei processi
-figli (come l'incremento di \var{i} in \texttt{\small 33}) sono visibili solo
-a loro, e non hanno alcun effetto sul valore che le stesse variabili hanno nel
-processo padre (ed in eventuali altri processi figli che eseguano lo stesso
-codice).
+figli (come l'incremento di \var{i} in \texttt{\small 31}) sono visibili solo
+a loro (ogni processo vede solo la propria copia della memoria), e non hanno
+alcun effetto sul valore che le stesse variabili hanno nel processo padre (ed
+in eventuali altri processi figli che eseguano lo stesso codice).
Un secondo aspetto molto importante nella creazione dei processi figli è
quello dell'interazione dei vari processi con i file; per illustrarlo meglio
in gran dettaglio in \capref{cha:file_unix_interface} e in
\secref{cha:files_std_interface}. Qui basta accennare che si sono usate le
funzioni standard della libreria del C che prevedono l'output bufferizzato; e
-questa bufferizzazione (di veda \secref{sec:file_buffering}) varia a seconda
-che si tratti di un file su disco (in cui il buffer viene scaricato su disco
-solo quando necessario) o di un terminale (nel qual caso il buffer viene
-scaricato ad ogni carattere di a capo).
+questa bufferizzazione (trattata in dettaglio in \secref{sec:file_buffering})
+varia a seconda che si tratti di un file su disco (in cui il buffer viene
+scaricato su disco solo quando necessario) o di un terminale (nel qual caso il
+buffer viene scaricato ad ogni carattere di a capo).
Nel primo esempio allora avevamo che ad ogni chiamata a \func{printf} il
buffer veniva scaricato, e le singole righe erano stampate a video subito dopo
l'esecuzione della \func{printf}. Ma con la redirezione su file la scrittura
-non avviene più alla fine di ogni riga e l'output resta nel buffer. Per questo
-motivo, dato che ogni figlio riceve una copia della memoria del padre, esso
-riceverà anche quanto c'è nel buffer delle funzioni di I/O, comprese le linee
-scritte dal padre fino allora. Così quando all'uscita del figlio il buffer
-viene scritto su disco, troveremo nel file anche tutto quello che il processo
-padre aveva scritto prima della sua creazione. E solo alla fine del file,
-dato che in questo caso il padre esce per ultimo, troveremo anche l'output del
-padre.
-
-Ma l'esempio ci mostra un'altro aspetto fondamentale dell'interazione con i
-file, che era valido anche per l'esempio precedente, ma meno evidente; il
-fatto cioè che non solo processi diversi possono scrivere in contemporanea
-sullo stesso file (l'argomento della condivisione dei file in unix è trattato
-in dettaglio in \secref{sec:file_sharing}), ma anche che, a differenza di
-quanto avviene per le variabili, la posizione corrente sul file è condivisa
-fra il padre e tutti i processi figli.
+non avviene più alla fine di ogni riga e l'output resta nel buffer. Dato che
+ogni figlio riceve una copia della memoria del padre, esso riceverà anche
+quanto c'è nel buffer delle funzioni di I/O, comprese le linee scritte dal
+padre fino allora. Così quando il buffer viene scritto su disco all'uscita del
+figlio, troveremo nel file anche tutto quello che il processo padre aveva
+scritto prima della sua creazione. E alla fine del file (dato che in questo
+caso il padre esce per ultimo) troveremo anche l'output completo del padre.
+
+L'esempio ci mostra un'altro aspetto fondamentale dell'interazione con i file,
+valido anche per l'esempio precedente, ma meno evidente: il fatto cioè che non
+solo processi diversi possono scrivere in contemporanea sullo stesso file
+(l'argomento della condivisione dei file è trattato in dettaglio in
+\secref{sec:file_sharing}), ma anche che, a differenza di quanto avviene per
+le variabili, la posizione corrente sul file è condivisa fra il padre e tutti
+i processi figli.
Quello che succede è che quando lo standard output del padre viene rediretto,
lo stesso avviene anche per tutti i figli; la funzione \func{fork} infatti ha
\item gli identificatori per il controllo di accesso: il \textit{real user
id}, il \textit{real group id}, l'\textit{effective user id},
l'\textit{effective group id} ed i \textit{supplementary group id} (vedi
- \secref{sec:proc_user_group}).
+ \secref{sec:proc_access_id}).
\item gli identificatori per il controllo di sessione: il \textit{process
group id} e il \textit{session id} ed il terminale di controllo (vedi
\secref{sec:sess_xxx} e \secref{sec:sess_xxx}).
-\item i flag di \acr{suid} e \acr{sgid} (vedi \secref{sec:file_suid_sgid}).
\item la directory di lavoro e la directory radice (vedi
\secref{sec:file_work_dir} e \secref{sec:file_chroot}).
\item la maschera dei permessi di creazione (vedi \secref{sec:file_umask}).
-\item la maschera dei segnali bloccati e le azioni installate (vedi
-\secref{sec:sig_xxx}).
+\item la maschera dei segnali bloccati (vedi \secref{sec:sig_sigmask}) e le
+ azioni installate (vedi \secref{sec:sig_gen_beha}).
\item i segmenti di memoria condivisa agganciati al processo (vedi
\secref{sec:ipc_xxx}).
-\item i limiti sulle risorse (vedi \secref{sec:sys_xxx}).
+\item i limiti sulle risorse (vedi \secref{sec:sys_resource_limit}).
\item le variabili di ambiente (vedi \secref{sec:proc_environ}).
\end{itemize*}
le differenze fra padre e figlio dopo la \func{fork} invece sono:
\item il \textit{process id}.
\item il \textit{parent process id} (quello del figlio viene settato al
\acr{pid} del padre).
-\item i valori dei tempi di esecuzione (vedi \secref{sec:sys_xxx}) che
- nel figlio sono posti a zero.
+\item i valori dei tempi di esecuzione della struttura \var{tms} (vedi
+ \secref{sec:sys_cpu_times}) che nel figlio sono posti a zero.
\item i \textit{file lock} (vedi \secref{sec:file_locking}), che non
vengono ereditati dal figlio.
-\item gli allarmi ed i segnali pendenti (vedi \secref{sec:sig_xxx}), che per il figlio vengono cancellati.
+\item gli allarmi ed i segnali pendenti (vedi \secref{sec:sig_gen_beha}), che
+ per il figlio vengono cancellati.
\end{itemize*}
Questa funzione è un rimasuglio dei vecchi tempi in cui eseguire una
\func{fork} comportava anche la copia completa del segmento dati del processo
padre, che costituiva un inutile appesantimento in tutti quei casi in cui la
-\func{fork} veniva fatto solo per poi eseguire una \func{exec}. La funzione
+\func{fork} veniva fatta solo per poi eseguire una \func{exec}. La funzione
venne introdotta in BSD per migliorare le prestazioni.
Dato che Linux supporta il \textit{copy on write} la perdita di prestazioni è
\label{sec:proc_termination}
In \secref{sec:proc_conclusion} abbiamo già affrontato le modalità con cui
-chiudere un programma, ma dal punto di vista del programma stesso; avendo a
-che fare con un sistema multitasking occorre adesso affrontare l'argomento dal
-punto di vista generale di come il sistema gestisce la conclusione dei
-processi.
+chiudere un programma, ma dall'interno del programma stesso; avendo a che fare
+con un sistema multitasking resta da affrontare l'argomento dal punto di vista
+di come il sistema gestisce la conclusione dei processi.
-Abbiamo già visto in \secref{sec:proc_conclusion} le tre modalità con cui un
+Abbiamo visto in \secref{sec:proc_conclusion} le tre modalità con cui un
programma viene terminato in maniera normale: la chiamata di \func{exit} (che
esegue le funzioni registrate per l'uscita e chiude gli stream), il ritorno
dalla funzione \func{main} (equivalente alla chiamata di \func{exit}), e la
chiamata ad \func{\_exit} (che passa direttamente alle operazioni di
terminazione del processo da parte del kernel).
-Ma oltre alla conclusione normale abbiamo accennato che esistono anche delle
+Ma abbiamo accennato che oltre alla conclusione normale esistono anche delle
modalità di conclusione anomala; queste sono in sostanza due: il programma può
chiamare la funzione \func{abort} per invocare una chiusura anomala, o essere
terminato da un segnale. In realtà anche la prima modalità si riconduce alla
\item ad ogni processo figlio viene assegnato un nuovo padre (in genere
\cmd{init}).
\item viene inviato il segnale \macro{SIGCHLD} al processo padre (vedi
- \secref{sec:sig_xxx}).
+ \secref{sec:sig_sigchld}).
\item se il processo è un leader di sessione viene mandato un segnale di
\macro{SIGHUP} a tutti i processi in background e il terminale di
controllo viene disconnesso (vedi \secref{sec:sess_xxx}).
inviati in successione i segnali \macro{SIGHUP} e \macro{SIGCONT}
(vedi \secref{sec:sess_xxx}).
\end{itemize*}
-ma al di la di queste operazioni è necessario poter disporre di un meccanismo
-ulteriore che consenta di sapere come questa terminazione è avvenuta; dato che
-in un sistema unix-like tutto viene gestito attraverso i processi il
-meccanismo scelto consiste nel riportare lo stato di terminazione (il
-cosiddetto \textit{termination status}) al processo padre.
+
+Oltre queste operazioni è però necessario poter disporre di un meccanismo
+ulteriore che consenta di sapere come la terminazione è avvenuta: dato che in
+un sistema unix-like tutto viene gestito attraverso i processi, il meccanismo
+scelto consiste nel riportare lo stato di terminazione (il cosiddetto
+\textit{termination status}) al processo padre.
Nel caso di conclusione normale, abbiamo visto in \secref{sec:proc_conclusion}
che lo stato di uscita del processo viene caratterizzato tramite il valore del
terminato (si potrebbe avere cioè quello che si chiama un processo
\textsl{orfano}).
-Questa complicazione viene superata facendo in modo che il processo figlio
-venga \textsl{adottato} da \cmd{init}: come già accennato quando un processo
-termina il kernel controlla se è il padre di altri processi in esecuzione: in
+Questa complicazione viene superata facendo in modo che il processo orfano
+venga \textsl{adottato} da \cmd{init}. Come già accennato quando un processo
+termina, il kernel controlla se è il padre di altri processi in esecuzione: in
caso positivo allora il \acr{ppid} di tutti questi processi viene sostituito
con il \acr{pid} di \cmd{init} (e cioè con 1); in questo modo ogni processo
-avrà sempre un padre (nel caso \textsl{adottivo}) cui riportare il suo stato
-di terminazione. Come verifica di questo comportamento possiamo eseguire il
-comando \cmd{forktest} imponendo a ciascun processo figlio due
-secondi di attesa prima di uscire, il risultato è:
+avrà sempre un padre (nel caso possiamo parlare di un padre \textsl{adottivo})
+cui riportare il suo stato di terminazione. Come verifica di questo
+comportamento possiamo eseguire il nostro programma \cmd{forktest} imponendo a
+ciascun processo figlio due secondi di attesa prima di uscire, il risultato è:
\footnotesize
\begin{verbatim}
creare molti figli. In questo caso si deve sempre avere cura di far leggere
l'eventuale stato di uscita di tutti i figli (in genere questo si fa
attraverso un apposito \textit{signal handler}, che chiama la funzione
-\func{wait}, vedi \secref{sec:sig_xxx} e \secref{sec:proc_wait}). Questa
+\func{wait}, vedi \secref{sec:sig_sigchld} e \secref{sec:proc_wait}). Questa
operazione è necessaria perché anche se gli \textit{zombie} non consumano
risorse di memoria o processore, occupano comunque una voce nella tabella dei
processi, che a lungo andare potrebbe esaurirsi.
padre, completandone la terminazione. Questo è quanto avviene anche quando,
come nel caso del precedente esempio con \cmd{forktest}, il padre termina con
dei figli in stato di zombie: alla sua terminazione infatti tutti i suoi figli
-vengono ereditati (compresi gli zombie) verranno adottati da \cmd{init}, il
-quale provvederà a completarne la terminazione.
+(compresi gli zombie) verranno adottati da \cmd{init}, il quale provvederà a
+completarne la terminazione.
Si tenga presente infine che siccome gli zombie sono processi già usciti, non
-c'è modo di eliminarli con il comando \cmd{kill}; l'unica possibilità è quella
-di terminare il processo che li ha generati, in modo che \cmd{init} possa
-adottarli e provvedere a concludere la terminazione.
+c'è modo di eliminarli con il comando \cmd{kill}; l'unica possibilità di
+cancellarli dalla tabella dei processi è quella di terminare il processo che
+li ha generati, in modo che \cmd{init} possa adottarli e provvedere a
+concluderne la terminazione.
\subsection{Le funzioni \func{wait} e \func{waitpid}}
\label{sec:proc_wait}
-Abbiamo già accennato come uno degli usi possibili delle capacità multitasking
-di un sistema unix-like consista nella creazione di programmi di tipo server,
-in cui un processo principale attende le richieste che vengono poi soddisfatte
-creando una serie di processi figli. Si è già sottolineato al paragrafo
-precedente come in questo caso diventi necessario gestire esplicitamente la
-conclusione dei vari processi figli onde evitare di riempire di
-\textit{zombie} la tabella dei processi; le funzioni deputate a questo compito
-sono sostanzialmente due, \func{wait} e \func{waitpid}. La prima, il cui
-prototipo è:
+Uno degli usi più comuni delle capacità multitasking di un sistema unix-like
+consiste nella creazione di programmi di tipo server, in cui un processo
+principale attende le richieste che vengono poi soddisfatte da una serie di
+processi figli. Si è già sottolineato al paragrafo precedente come in questo
+caso diventi necessario gestire esplicitamente la conclusione dei figli onde
+evitare di riempire di \textit{zombie} la tabella dei processi; le funzioni
+deputate a questo compito sono sostanzialmente due, \func{wait} e
+\func{waitpid}. La prima, il cui prototipo è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\headdecl{sys/wait.h}
Sospende il processo corrente finché un figlio non è uscito, o finché un
segnale termina il processo o chiama una funzione di gestione.
-\bodydesc{
-La funzione restituisce il \acr{pid} del figlio in caso di successo e -1 in
-caso di errore; \var{errno} può assumere i valori:
+\bodydesc{La funzione restituisce il \acr{pid} del figlio in caso di successo
+ e -1 in caso di errore; \var{errno} può assumere i valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
- \end{errlist}
-}
+ \end{errlist}}
\end{functions}
\noindent
-è presente fin dalle prime versioni di unix; la funzione ritorna non appena un
+è presente fin dalle prime versioni di Unix; la funzione ritorna non appena un
processo figlio termina. Se un figlio è già terminato la funzione ritorna
immediatamente.
-Al ritorno lo stato di termininazione del processo viene salvato nella
+Al ritorno lo stato di terminazione del processo viene salvato nella
variabile puntata da \var{status} e tutte le informazioni relative al
processo (vedi \secref{sec:proc_termination}) vengono rilasciate. Nel
caso un processo abbia più figli il valore di ritorno permette di
\begin{errlist}
\item[\macro{EINTR}] se non è stata specificata l'opzione \macro{WNOHANG} e
la funzione è stata interrotta da un segnale.
- \item[\macro{ECHILD}] il processo specificato da \var{pid} non esiste o non è
- figlio del processo chiamante.
+ \item[\macro{ECHILD}] il processo specificato da \param{pid} non esiste o
+ non è figlio del processo chiamante.
\end{errlist}}
\end{functions}
sempre fino a che un processo figlio non termina, mentre \func{waitpid} ha la
possibilità si specificare un'opzione \macro{WNOHANG} che ne previene il
blocco; inoltre \func{waitpid} può specificare quale processo attendere sulla
-base del valore specificato tramite la variabile \var{pid}, secondo lo
+base del valore fornito dall'argomento \param{pid}, secondo lo
specchietto riportato in \ntab:
\begin{table}[!htb]
\centering
\footnotesize
- \begin{tabular}[c]{|c|p{10cm}|}
+ \begin{tabular}[c]{|c|c|p{8cm}|}
\hline
- \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
+ \textbf{Valore} & \textbf{Macro} &\textbf{Significato}\\
\hline
\hline
- $<-1$& attende per un figlio il cui \textit{process group} è uguale al
+ $<-1$& -- & attende per un figlio il cui \textit{process group} è uguale al
valore assoluto di \var{pid}. \\
- $-1$ & attende per un figlio qualsiasi, usata in questa maniera è
- equivalente a \func{wait}.\\
- $0$ & attende per un figlio il cui \textit{process group} è uguale a
- quello del processo chiamante. \\
- $>0$ & attende per un figlio il cui \acr{pid} è uguale al
+ $-1$ & \macro{WAIT\_ANY} & attende per un figlio qualsiasi, usata in
+ questa maniera è equivalente a \func{wait}.\\
+ $0$ & \macro{WAIT\_MYPGRP} & attende per un figlio il cui \textit{process
+ group} è uguale a quello del processo chiamante. \\
+ $>0$ & -- &attende per un figlio il cui \acr{pid} è uguale al
valore di \var{pid}.\\
\hline
\end{tabular}
\label{tab:proc_waidpid_pid}
\end{table}
-Il comportamento di \func{waitpid} può essere modificato passando delle
-opportune opzioni tramite la variabile \var{option}. I valori possibili sono
-il già citato \macro{WNOHANG}, che previene il blocco della funzione quando il
-processo figlio non è terminato, e \macro{WUNTRACED} (usata per il controllo
-di sessione, trattato in \capref{cha:session}) che fa ritornare la funzione
-anche per i processi figli che sono bloccati ed il cui stato non è stato
-ancora riportato al padre. Il valore dell'opzione deve essere specificato come
-maschera binaria ottenuta con l'OR delle suddette costanti con zero.
+Il comportamento di \func{waitpid} può inoltre essere modificato passando
+delle opportune opzioni tramite l'argomento \param{option}. I valori possibili
+sono il già citato \macro{WNOHANG}, che previene il blocco della funzione
+quando il processo figlio non è terminato, e \macro{WUNTRACED} (usata per il
+controllo di sessione, trattato in \capref{cha:session}) che fa ritornare la
+funzione anche per i processi figli che sono bloccati ed il cui stato non è
+stato ancora riportato al padre. Il valore dell'opzione deve essere
+specificato come maschera binaria ottenuta con l'OR delle suddette costanti
+con zero.
La terminazione di un processo figlio è chiaramente un evento asincrono
rispetto all'esecuzione di un programma e può avvenire in un qualunque
-momento, per questo motivo, come si è visto nella sezione precedente, una
-delle azioni prese dal kernel alla conclusione di un processo è quella di
-mandare un segnale di \macro{SIGCHLD} al padre. Questo segnale viene ignorato
-di default, ma costituisce il meccanismo di comunicazione asincrona con cui il
-kernel avverte un processo padre che uno dei suoi figli è terminato.
+momento. Per questo motivo, come accennato nella sezione precedente, una delle
+azioni prese dal kernel alla conclusione di un processo è quella di mandare un
+segnale di \macro{SIGCHLD} al padre. L'azione di default (si veda
+\secref{sec:sig_base}) per questo segnale è di essere ignorato, ma la sua
+generazione costituisce il meccanismo di comunicazione asincrona con cui il
+kernel avverte il processo padre che uno dei suoi figli è terminato.
In genere in un programma non si vuole essere forzati ad attendere la
conclusione di un processo per proseguire, specie se tutto questo serve solo
per leggerne lo stato di chiusura (ed evitare la presenza di \textit{zombie}),
per questo la modalità più usata per chiamare queste funzioni è quella di
-utilizzarle all'interno di un \textit{signal handler} (torneremo sui segnali e
-su come gestire \macro{SIGCHLD} in \secref{sec:sig_sigwait_xxx}) nel qual
-caso, dato che il segnale è generato dalla terminazione un figlio, avremo la
-certezza che la chiamata a \func{wait} non si bloccherà.
+utilizzarle all'interno di un \textit{signal handler} (vedremo un esempio di
+come gestire \macro{SIGCHLD} con i segnali in \secref{sec:sig_example}). In
+questo caso infatti, dato che il segnale è generato dalla terminazione di un
+figlio, avremo la certezza che la chiamata a \func{wait} non si bloccherà.
\begin{table}[!htb]
\centering
\macro{WIFSIGNALED} ha restituito un valore non nullo.\\
\macro{WCOREDUMP(s)} & Vera se il processo terminato ha generato un
file si \textit{core dump}. Può essere valutata solo se
- \macro{WIFSIGNALED} ha restituito un valore non nullo\footnote{questa
+ \macro{WIFSIGNALED} ha restituito un valore non nullo.\footnote{questa
macro non è definita dallo standard POSIX.1, ma è presente come estensione
- sia in Linux che in altri unix}.\\
+ sia in Linux che in altri Unix.}\\
\macro{WIFSTOPPED(s)} & Vera se il processo che ha causato il ritorno di
\func{waitpid} è bloccato. L'uso è possibile solo avendo specificato
l'opzione \macro{WUNTRACED}. \\
\end{table}
Entrambe le funzioni di attesa restituiscono lo stato di terminazione del
-processo tramite il puntatore \var{status} (se non interessa memorizzare lo
+processo tramite il puntatore \param{status} (se non interessa memorizzare lo
stato si può passare un puntatore nullo). Il valore restituito da entrambe le
-funzioni dipende dall'implementazione, e tradizionalmente alcuni bit sono
-riservati per memorizzare lo stato di uscita (in genere 8) altri per indicare
-il segnale che ha causato la terminazione (in caso di conclusione anomala),
-uno per indicare se è stato generato un core file, ecc\footnote{le
- definizioni esatte si possono trovare in \file{<bits/waitstatus.h} ma questo
- file non deve mai essere usato direttamente, esso viene incluso attraverso
- \file{<sys/wait.h>}}. Lo standard POSIX.1 definisce una serie di macro di
-preprocessore da usare per analizzare lo stato di uscita; esse sono definite
-sempre in \file{<sys/wait.h>} ed elencate in \curtab\ (si tenga presente che
-queste macro prendono come parametro la variabile di tipo \type{int} puntata
-da \var{status}).
+funzioni dipende dall'implementazione, e tradizionalmente alcuni bit (in
+genere 8) sono riservati per memorizzare lo stato di uscita, e altri per
+indicare il segnale che ha causato la terminazione (in caso di conclusione
+anomala), uno per indicare se è stato generato un core file, ecc.\footnote{le
+ definizioni esatte si possono trovare in \file{<bits/waitstatus.h>} ma
+ questo file non deve mai essere usato direttamente, esso viene incluso
+ attraverso \file{<sys/wait.h>}.}
+
+Lo standard POSIX.1 definisce una serie di macro di preprocessore da usare per
+analizzare lo stato di uscita. Esse sono definite sempre in
+\file{<sys/wait.h>} ed elencate in \tabref{tab:proc_status_macro} (si tenga
+presente che queste macro prendono come parametro la variabile di tipo
+\ctyp{int} puntata da \var{status}).
Si tenga conto che nel caso di conclusione anomala il valore restituito da
-\macro{WTERMSIG} può essere controllato contro le costanti definite in
+\macro{WTERMSIG} può essere confrontato con le costanti definite in
\file{signal.h} ed elencate in \tabref{tab:sig_signal_list}, e stampato usando
le apposite funzioni trattate in \secref{sec:sig_strsignal}.
\subsection{Le funzioni \func{wait3} e \func{wait4}}
\label{sec:proc_wait4}
-Linux, seguendo una estensione di BSD, supporta altre due funzioni per la
-lettura dello stato di terminazione di un processo, analoghe a \func{wait} e
-\func{waitpid}, ma che prevedono un ulteriore parametro attraverso il quale il
-kernel può restituire al padre informazioni sulle risorse usate dal processo
-terminato e dai vari figli. Queste funzioni, che diventano accessibili
-definendo la costante \macro{\_USE\_BSD}, sono:
+Linux, seguendo un'estensione di BSD, supporta altre due funzioni per la
+lettura dello stato di terminazione di un processo \func{wait3} e
+\func{wait4}, analoghe alle precedenti ma che prevedono un ulteriore
+parametro attraverso il quale il kernel può restituire al padre informazioni
+sulle risorse usate dal processo terminato e dai vari figli. I prototipi di
+queste funzioni, che diventano accessibili definendo la costante
+\macro{\_USE\_BSD}, sono:
\begin{functions}
- \headdecl{sys/times.h}
- \headdecl{sys/types.h}
- \headdecl{sys/wait.h}
- \headdecl{sys/resource.h}
+ \headdecl{sys/times.h} \headdecl{sys/types.h} \headdecl{sys/wait.h}
+ \headdecl{sys/resource.h}
+
\funcdecl{pid\_t wait4(pid\_t pid, int * status, int options, struct rusage
- * rusage)}
- È identica a \func{waitpid} sia per comportamento che per i
- valori dei parametri, ma restituisce in \param{rusage} un sommario delle
- risorse usate dal processo (per i dettagli vedi \secref{sec:sys_xxx})
+ * rusage)}
+ È identica a \func{waitpid} sia per comportamento che per i valori dei
+ parametri, ma restituisce in \param{rusage} un sommario delle risorse usate
+ dal processo.
\funcdecl{pid\_t wait3(int *status, int options, struct rusage *rusage)}
Prima versione, equivalente a \code{wait4(-1, \&status, opt, rusage)} è
\end{functions}
\noindent
la struttura \type{rusage} è definita in \file{sys/resource.h}, e viene
-utilizzata anche dalla funzione \func{getrusage} per ottenere le risorse di
-sistema usate dal processo; la sua definizione è riportata in \nfig.
-\begin{figure}[!htb]
- \footnotesize
- \centering
- \begin{minipage}[c]{15cm}
- \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
-struct rusage {
- struct timeval ru_utime; /* user time used */
- struct timeval ru_stime; /* system time used */
- long ru_maxrss; /* maximum resident set size */
- long ru_ixrss; /* integral shared memory size */
- long ru_idrss; /* integral unshared data size */
- long ru_isrss; /* integral unshared stack size */
- long ru_minflt; /* page reclaims */
- long ru_majflt; /* page faults */
- long ru_nswap; /* swaps */
- long ru_inblock; /* block input operations */
- long ru_oublock; /* block output operations */
- long ru_msgsnd; /* messages sent */
- long ru_msgrcv; /* messages received */
- long ru_nsignals; ; /* signals received */
- long ru_nvcsw; /* voluntary context switches */
- long ru_nivcsw; /* involuntary context switches */
-};
- \end{lstlisting}
- \end{minipage}
- \normalsize
- \caption{La struttura \var{rusage} per la lettura delle informazioni dei
- delle risorse usate da un processo.}
- \label{fig:proc_rusage_struct}
-\end{figure}
-
-In genere includere esplicitamente \file{<sys/time.h>} non è più
-necessario, ma aumenta la portabilità, e serve in caso si debba accedere
-ai campi di \var{rusage} definiti come \type{struct timeval}. La
-struttura è ripresa da BSD 4.3, attualmente (con il kernel 2.4.x) i soli
-campi che sono mantenuti sono: \var{ru\_utime}, \var{ru\_stime},
-\var{ru\_minflt}, \var{ru\_majflt}, e \var{ru\_nswap}.
+utilizzata anche dalla funzione \func{getrusage} (vedi
+\secref{sec:sys_resource_use}) per ottenere le risorse di sistema usate da un
+processo; la sua definizione è riportata in \figref{fig:sys_rusage_struct}.
\subsection{Le funzioni \func{exec}}
{int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[])}
Esegue il programma contenuto nel file \param{filename}.
- \bodydesc{La funzione ritorna -1 solo in caso di errore, nel qual caso
- caso la \var{errno} può assumere i valori:
+ \bodydesc{La funzione ritorna solo in caso di errore, restituendo -1; nel
+ qual caso \var{errno} può assumere i valori:
\begin{errlist}
\item[\macro{EACCES}] il file non è eseguibile, oppure il filesystem è
montato in \cmd{noexec}, oppure non è un file normale o un interprete.
- \item[\macro{EPERM}] il file ha i bit \acr{suid} o \acr{sgid} ma l'utente non
- è root o il filesystem è montato con \cmd{nosuid}, oppure
+ \item[\macro{EPERM}] il file ha i bit \acr{suid} o \acr{sgid}, l'utente non
+ è root, e o il processo viene tracciato, o il filesystem è montato con
+ l'opzione \cmd{nosuid}.
\item[\macro{ENOEXEC}] il file è in un formato non eseguibile o non
riconosciuto come tale, o compilato per un'altra architettura.
\item[\macro{ENOENT}] il file o una delle librerie dinamiche o l'interprete
contiene una \file{/} esso viene considerato come un nome di programma, e
viene eseguita automaticamente una ricerca fra i file presenti nella lista di
directory specificate dalla variabile di ambiente \var{PATH}. Il file che
-viene posto in esecuzione è il primo che viene trovato. Se si ha un errore di
-permessi negati (cioè l'esecuzione della sottostante \func{execve} ritorna un
-\macro{EACCESS}), la ricerca viene proseguita nelle eventuali ulteriori
-directory indicate nel \var{PATH}, solo se non viene trovato nessun altro file
-viene finalmente restituito \macro{EACCESS}.
+viene posto in esecuzione è il primo che viene trovato. Se si ha un errore
+relativo a permessi di accesso insufficienti (cioè l'esecuzione della
+sottostante \func{execve} ritorna un \macro{EACCESS}), la ricerca viene
+proseguita nelle eventuali ulteriori directory indicate in \var{PATH}; solo se
+non viene trovato nessun altro file viene finalmente restituito
+\macro{EACCESS}.
Le altre quattro funzioni si limitano invece a cercare di eseguire il file
indicato dal parametro \var{path}, che viene interpretato come il
\begin{figure}[htb]
\centering
\includegraphics[width=13cm]{img/exec_rel}
- \caption{La interrelazione fra le sei funzioni della famiglia \func{exec}}
+ \caption{La interrelazione fra le sei funzioni della famiglia \func{exec}.}
\label{fig:proc_exec_relat}
\end{figure}
\func{exec} assume anche una serie di altre proprietà del processo chiamante;
la lista completa è la seguente:
\begin{itemize*}
-\item il \textit{process ID} (\acr{pid}) ed il \textit{parent process ID}
+\item il \textit{process id} (\acr{pid}) ed il \textit{parent process id}
(\acr{ppid}).
-\item il \textit{real user ID} ed il \textit{real group ID} (vedi
- \secref{sec:proc_user_group}).
-\item i \textit{supplementary group ID} (vedi \secref{sec:proc_user_group}).
-\item il \textit{session ID} ed il \textit{process group ID} (vedi
+\item il \textit{real user id} ed il \textit{real group id} (vedi
+ \secref{sec:proc_access_id}).
+\item i \textit{supplementary group id} (vedi \secref{sec:proc_access_id}).
+\item il \textit{session id} ed il \textit{process group id} (vedi
\secref{sec:sess_xxx}).
\item il terminale di controllo (vedi \secref{sec:sess_xxx}).
-\item il tempo restante ad un allarme (vedi \secref{sec:sig_xxx}).
+\item il tempo restante ad un allarme (vedi \secref{sec:sig_alarm_abort}).
\item la directory radice e la directory di lavoro corrente (vedi
\secref{sec:file_work_dir}).
\item la maschera di creazione dei file (\var{umask}, vedi
\secref{sec:file_umask}) ed i \textit{lock} sui file (vedi
\secref{sec:file_locking}).
\item i segnali sospesi (\textit{pending}) e la maschera dei segnali (si veda
- \secref{sec:sig_xxx}).
-\item i limiti sulle risorse (vedi \secref{sec:sys_limits}).
+ \secref{sec:sig_sigmask}).
+\item i limiti sulle risorse (vedi \secref{sec:sys_resource_limits}).
\item i valori delle variabili \var{tms\_utime}, \var{tms\_stime},
- \var{tms\_cutime}, \var{tms\_ustime} (vedi \secref{sec:xxx_xxx}).
+ \var{tms\_cutime}, \var{tms\_ustime} (vedi \secref{sec:sys_xxx}).
\end{itemize*}
-Oltre a questo i segnali che sono stati settati per essere ignorati nel
-processo chiamante mantengono lo stesso settaggio pure nel nuovo programma,
-tutti gli altri segnali vengono settati alla loro azione di default. Un caso
-speciale è il segnale \macro{SIGCHLD} che, quando settato a \macro{SIG\_IGN},
-può anche non essere resettato a \macro{SIG\_DFL} (si veda
-\secref{sec:sig_xxx}).
-
-La gestione dei file aperti dipende dal valore del flag di
-\textit{close-on-exec} per ciascun file descriptor (si veda
-\secref{sec:file_fcntl}); i file per cui è settato vengono chiusi, tutti gli
-altri file restano aperti. Questo significa che il comportamento di default è
-che i file restano aperti attraverso una \func{exec}, a meno di una chiamata
-esplicita a \func{fcntl} che setti il suddetto flag.
-
-Per le directory lo standard POSIX.1 richiede che esse vengano chiuse
+Inoltre i segnali che sono stati settati per essere ignorati nel processo
+chiamante mantengono lo stesso settaggio pure nel nuovo programma, tutti gli
+altri segnali vengono settati alla loro azione di default. Un caso speciale è
+il segnale \macro{SIGCHLD} che, quando settato a \macro{SIG\_IGN}, può anche
+non essere resettato a \macro{SIG\_DFL} (si veda \secref{sec:sig_gen_beha}).
+
+La gestione dei file aperti dipende dal valore che ha il flag di
+\textit{close-on-exec} (trattato in \secref{sec:file_fcntl}) per ciascun file
+descriptor. I file per cui è settato vengono chiusi, tutti gli altri file
+restano aperti. Questo significa che il comportamento di default è che i file
+restano aperti attraverso una \func{exec}, a meno di una chiamata esplicita a
+\func{fcntl} che setti il suddetto flag.
+
+Per le directory, lo standard POSIX.1 richiede che esse vengano chiuse
attraverso una \func{exec}, in genere questo è fatto dalla funzione
\func{opendir} (vedi \secref{sec:file_dir_read}) che effettua da sola il
settaggio del flag di \textit{close-on-exec} sulle directory che apre, in
maniera trasparente all'utente.
-Abbiamo detto che il \textit{real user ID} ed il \textit{real group ID}
+Abbiamo detto che il \textit{real user id} ed il \textit{real group id}
restano gli stessi all'esecuzione di \func{exec}; lo stesso vale per
-l'\textit{effective user ID} ed l'\textit{effective group ID}, tranne il caso
-in cui il file che si va ad eseguire ha o il \acr{suid} bit o lo \acr{sgid}
-bit settato, nel qual caso \textit{effective user ID} e \textit{effective
- group ID} vengono settati rispettivamente all'utente o al gruppo cui il file
+l'\textit{effective user id} ed l'\textit{effective group id}, tranne quando
+il file che si va ad eseguire abbia o il \acr{suid} bit o lo \acr{sgid} bit
+settato, in questo caso l'\textit{effective user id} e l'\textit{effective
+ group id} vengono settati rispettivamente all'utente o al gruppo cui il file
appartiene (per i dettagli vedi \secref{sec:proc_perms}).
Se il file da eseguire è in formato \emph{a.out} e necessita di librerie
In questa sezione esamineremo le problematiche relative al controllo di
accesso dal punto di vista del processi; vedremo quali sono gli identificatori
usati, come questi possono essere modificati nella creazione e nel lancio di
-nuovi processi, e le varie funzioni per la loro manipolazione diretta e tutte
-le problematiche connesse ad una gestione accorta dei privilegi.
+nuovi processi, le varie funzioni per la loro manipolazione diretta e tutte le
+problematiche connesse ad una gestione accorta dei privilegi.
-\subsection{Utente e gruppo di un processo}
-\label{sec:proc_user_group}
+\subsection{Gli identificatori del controllo di accesso}
+\label{sec:proc_access_id}
Come accennato in \secref{sec:intro_multiuser} il modello base\footnote{in
realtà già esistono estensioni di questo modello base, che lo rendono più
flessibile e controllabile, come le \textit{capabilities}, le ACL per i file
- o il \textit{Mandatory Access Control} di SELinux} di sicurezza di un
+ o il \textit{Mandatory Access Control} di SELinux.} di sicurezza di un
sistema unix-like è fondato sui concetti di utente e gruppo, e sulla
separazione fra l'amministratore (\textsl{root}, detto spesso anche
\textit{superuser}) che non è sottoposto a restrizioni, ed il resto degli
anche poter identificare chi è che ha lanciato un certo programma, e pertanto
anche a ciascun processo è associato un utente e a un gruppo.
-Un semplice controllo di una corrispondenza fra identificativi però non
-garantisce però sufficiente flessibilità per tutti quei casi in cui è
-necessario poter disporre di privilegi diversi, o dover impersonare un altro
-utente per un limitato insieme di operazioni. Per questo motivo in generale
-tutti gli Unix prevedono che i processi abbiano almeno due gruppi di
-identificatori, chiamati rispettivamente \textit{real} ed \textit{effective}.
+Un semplice controllo di una corrispondenza fra identificativi non garantisce
+però sufficiente flessibilità per tutti quei casi in cui è necessario poter
+disporre di privilegi diversi, o dover impersonare un altro utente per un
+limitato insieme di operazioni. Per questo motivo in generale tutti gli Unix
+prevedono che i processi abbiano almeno due gruppi di identificatori, chiamati
+rispettivamente \textit{real} ed \textit{effective}.
\begin{table}[htb]
\footnotesize
\hline
\end{tabular}
\caption{Identificatori di utente e gruppo associati a ciascun processo con
- indicazione dei suffissi usate dalle varie funzioni di manipolazione.}
+ indicazione dei suffissi usati dalle varie funzioni di manipolazione.}
\label{tab:proc_uid_gid}
\end{table}
-Al primo gruppo appartengono il \textit{real user ID} e il \textit{real group
- ID}: questi vengono settati al login ai valori corrispondenti all'utente con
+Al primo gruppo appartengono il \textit{real user id} e il \textit{real group
+ id}: questi vengono settati al login ai valori corrispondenti all'utente con
cui si accede al sistema (e relativo gruppo di default). Servono per
l'identificazione dell'utente e normalmente non vengono mai cambiati. In
realtà vedremo (in \secref{sec:proc_setuid}) che è possibile modificarli, ma
solo ad un processo che abbia i privilegi di amministratore; questa
-possibilità è usata ad esempio da \cmd{login} che una volta completata la
-procedura di autenticazione lancia una shell per la quale setta questi
+possibilità è usata ad esempio da \cmd{login} che, una volta completata la
+procedura di autenticazione, lancia una shell per la quale setta questi
identificatori ai valori corrispondenti all'utente che entra nel sistema.
-Al secondo gruppo appartengono l'\textit{effective user ID} e
-l'\textit{effective group ID} (a cui si aggiungono gli eventuali
-\textit{supplementary group id} dei gruppi dei quale l'utente fa parte).
+Al secondo gruppo appartengono l'\textit{effective user id} e
+l'\textit{effective group id} (a cui si aggiungono gli eventuali
+\textit{supplementary group id} dei gruppi dei quali l'utente fa parte).
Questi sono invece gli identificatori usati nella verifiche dei permessi del
processo e per il controllo di accesso ai file (argomento affrontato in
dettaglio in \secref{sec:file_perm_overview}).
Questi identificatori normalmente sono identici ai corrispondenti del gruppo
-\textsl{reale} tranne nel caso in cui, come accennato in
+\textit{real} tranne nel caso in cui, come accennato in
\secref{sec:proc_exec}, il programma che si è posto in esecuzione abbia i bit
\acr{suid} o \acr{sgid} settati (il significato di questi bit è affrontato in
dettaglio in \secref{sec:file_suid_sgid}). In questo caso essi saranno settati
-all'utente e al gruppo proprietari del file; questo consente, per programmi in
+all'utente e al gruppo proprietari del file. Questo consente, per programmi in
cui ci sia necessità, di dare a qualunque utente normale privilegi o permessi
di un'altro (o dell'amministratore).
\begin{functions}
\headdecl{unistd.h}
\headdecl{sys/types.h}
- \funcdecl{uid\_t getuid(void)} Restituisce il \textit{real user ID} del
+ \funcdecl{uid\_t getuid(void)} Restituisce il \textit{real user id} del
processo corrente.
- \funcdecl{uid\_t geteuid(void)} Restituisce l'\textit{effective user ID} del
+ \funcdecl{uid\_t geteuid(void)} Restituisce l'\textit{effective user id} del
processo corrente.
- \funcdecl{gid\_t getgid(void)} Restituisce il \textit{real group ID} del
+ \funcdecl{gid\_t getgid(void)} Restituisce il \textit{real group id} del
processo corrente.
- \funcdecl{gid\_t getegid(void)} Restituisce l'\textit{effective group ID} del
+ \funcdecl{gid\_t getegid(void)} Restituisce l'\textit{effective group id} del
processo corrente.
\bodydesc{Queste funzioni non riportano condizioni di errore.}
Questo in Linux viene fatto usando altri due gruppi di identificatori, il
\textit{saved} ed il \textit{filesystem}, analoghi ai precedenti. Il primo
gruppo è lo stesso usato in SVr4, e previsto dallo standard POSIX quando è
-definita la costante \macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS}\footnote{in caso si abbia a
+definita la costante \macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS},\footnote{in caso si abbia a
cuore la portabilità del programma su altri Unix è buona norma controllare
sempre la disponibilità di queste funzioni controllando se questa costante è
- definita}, il secondo gruppo è specifico di Linux e viene usato per
+ definita.} il secondo gruppo è specifico di Linux e viene usato per
migliorare la sicurezza con NFS.
Il \textit{saved user id} e il \textit{saved group id} sono copie
fossero utente e gruppo effettivi all'inizio dell'esecuzione di un nuovo
programma.
-Il \textit{filesystem user id} e il \textit{filesystem group id} sono una
-estensione introdotta in Linux per rendere più sicuro l'uso di NFS (torneremo
-sull'argomento in \secref{sec:proc_setfsuid}). Essi sono una replica dei
-corrispondenti \textit{effective id}, ai quali si sostituiscono per tutte le
-operazioni di verifica dei permessi relativi ai file (trattate in
+Il \textit{filesystem user id} e il \textit{filesystem group id} sono
+un'estensione introdotta in Linux per rendere più sicuro l'uso di NFS
+(torneremo sull'argomento in \secref{sec:proc_setfsuid}). Essi sono una
+replica dei corrispondenti \textit{effective id}, ai quali si sostituiscono
+per tutte le operazioni di verifica dei permessi relativi ai file (trattate in
\secref{sec:file_perm_overview}). Ogni cambiamento effettuato sugli
\textit{effective id} viene automaticamente riportato su di essi, per cui in
condizioni normali se ne può tranquillamente ignorare l'esistenza, in quanto
Le due funzioni che vengono usate per cambiare identità (cioè utente e gruppo
di appartenenza) ad un processo sono rispettivamente \func{setuid} e
-\func{setgid}; come accennato in \secref{sec:proc_user_group} in Linux esse
+\func{setgid}; come accennato in \secref{sec:proc_access_id} in Linux esse
seguono la semantica POSIX che prevede l'esistenza del \textit{saved user id}
e del \textit{saved group id}; i loro prototipi sono:
\begin{functions}
Il funzionamento di queste due funzioni è analogo, per cui considereremo solo
la prima; la seconda si comporta esattamente allo stesso modo facendo
riferimento al \textit{group id} invece che all'\textit{user id}. Gli
-eventuali \textit{supplementary group id} non vengono modificati da nessuna
-delle funzioni che tratteremo in questa sezione.
+eventuali \textit{supplementary group id} non vengono modificati.
L'effetto della chiamata è diverso a seconda dei privilegi del processo; se
programma, effettuare il lavoro che non necessita di privilegi aggiuntivi, ed
eventualmente tornare indietro.
-Come esempio per chiarire dell'uso di queste funzioni prediamo quello con cui
+Come esempio per chiarire l'uso di queste funzioni prendiamo quello con cui
viene gestito l'accesso al file \file{/var/log/utmp}. In questo file viene
registrato chi sta usando il sistema al momento corrente; chiaramente non può
essere lasciato aperto in scrittura a qualunque utente, che potrebbe
falsificare la registrazione. Per questo motivo questo file (e l'analogo
\file{/var/log/wtmp} su cui vengono registrati login e logout) appartengono ad
un gruppo dedicato (\acr{utmp}) ed i programmi che devono accedervi (ad
-esempio tutti i programmi di terminale in X, o il programma \cmd{screen}
-che crea terminali multipli su una console) appartengono a questo gruppo ed
-hanno il bit \acr{sgid} settato.
+esempio tutti i programmi di terminale in X, o il programma \cmd{screen} che
+crea terminali multipli su una console) appartengono a questo gruppo ed hanno
+il bit \acr{sgid} settato.
-Quando uno di questi programmi (ad esempio \cmd{xterm}) viene lanciato la
+Quando uno di questi programmi (ad esempio \cmd{xterm}) viene lanciato, la
situazione degli identificatori è la seguente:
\begin{eqnarray*}
\label{eq:1}
\textit{saved group id} &=& \textrm{\acr{utmp}}
\end{eqnarray*}
in questo modo, dato che l'\textit{effective group id} è quello giusto, il
-programma può accedere a \file{/var/log/utmp} in scrittura ed aggiornarlo, a
+programma può accedere a \file{/var/log/utmp} in scrittura ed aggiornarlo. A
questo punto il programma può eseguire una \code{setgid(getgid())} per settare
l'\textit{effective group id} a quello dell'utente (e dato che il \textit{real
group id} corrisponde la funzione avrà successo), in questo modo non sarà
\textit{effective group id}. All'uscita dal terminale, per poter di nuovo
aggiornare lo stato di \file{/var/log/utmp} il programma eseguirà una
\code{setgid(utmp)} (dove \var{utmp} è il valore numerico associato al gruppo
-\acr{utmp}, ottenuto ad esempio con una \func{getegid}), dato che in questo
-caso il valore richiesto corrisponde al \textit{saved group id} la funzione
-avrà successo e riporterà la situazione a:
+\acr{utmp}, ottenuto ad esempio con una precedente \func{getegid}), dato che
+in questo caso il valore richiesto corrisponde al \textit{saved group id} la
+funzione avrà successo e riporterà la situazione a:
\begin{eqnarray*}
\label{eq:3}
\textit{real group id} &=& \textrm{\acr{gid} (invariato)} \\
\label{sec:proc_setreuid}
Queste due funzioni derivano da BSD che, non supportando\footnote{almeno fino
- alla versione 4.3+BSD TODO, verificare e aggiornare la nota.} i
+ alla versione 4.3+BSD TODO, FIXME verificare e aggiornare la nota.} i
\textit{saved id}, le usava per poter scambiare fra di loro \textit{effective}
e \textit{real id}. I loro prototipi sono:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\funcdecl{int setreuid(uid\_t ruid, uid\_t euid)} Setta il \textit{real user
- ID} e l'\textit{effective user ID} del processo corrente ai valori
+ id} e l'\textit{effective user id} del processo corrente ai valori
specificati da \var{ruid} e \var{euid}.
\funcdecl{int setregid(gid\_t rgid, gid\_t egid)} Setta il \textit{real group
- ID} e l'\textit{effective group ID} del processo corrente ai valori
+ id} e l'\textit{effective group id} del processo corrente ai valori
specificati da \var{rgid} e \var{egid}.
\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
si porrebbe per i \textit{saved id}: queste funzioni derivano da
un'implementazione che non ne prevede la presenza, e quindi non è possibile
usarle per correggere la situazione come nel caso precedente. Per questo
-motivo in Linux tutte le volte che vengono usata per modificare uno degli
-identificatori ad un valore diverso dal \textit{real id} precedente, il
-\textit{saved id} viene sempre settato al valore dell'\textit{effective id}.
+motivo in Linux tutte le volte che tali funzioni vengono usate per modificare
+uno degli identificatori ad un valore diverso dal \textit{real id} precedente,
+il \textit{saved id} viene sempre settato al valore dell'\textit{effective
+ id}.
+
+\subsection{Le funzioni \func{seteuid} e \func{setegid}}
+\label{sec:proc_seteuid}
+
+Queste funzioni sono un'estensione allo standard POSIX.1 (ma sono comunque
+supportate dalla maggior parte degli Unix) e usate per cambiare gli
+\textit{effective id}; i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\headdecl{sys/types.h}
+
+\funcdecl{int seteuid(uid\_t uid)} Setta l'\textit{effective user id} del
+processo corrente a \var{uid}.
+
+\funcdecl{int setegid(gid\_t gid)} Setta l'\textit{effective group id} del
+processo corrente a \var{gid}.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
+ di fallimento: l'unico errore possibile è \macro{EPERM}.}
+\end{functions}
+
+Gli utenti normali possono settare l'\textit{effective id} solo al valore del
+\textit{real id} o del \textit{saved id}, l'amministratore può specificare
+qualunque valore. Queste funzioni sono usate per permettere a root di settare
+solo l'\textit{effective id}, dato che l'uso normale di \func{setuid} comporta
+il settaggio di tutti gli identificatori.
+
+
\subsection{Le funzioni \func{setresuid} e \func{setresgid}}
\label{sec:proc_setresuid}
-Queste due funzioni sono una estensione introdotta in Linux dal kernel 2.1.44,
+Queste due funzioni sono un'estensione introdotta in Linux dal kernel 2.1.44,
e permettono un completo controllo su tutti gli identificatori (\textit{real},
\textit{effective} e \textit{saved}), i prototipi sono:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\funcdecl{int setresuid(uid\_t ruid, uid\_t euid, uid\_t suid)} Setta il
-\textit{real user ID}, l'\textit{effective user ID} e il \textit{saved user
- ID} del processo corrente ai valori specificati rispettivamente da
+\textit{real user id}, l'\textit{effective user id} e il \textit{saved user
+ id} del processo corrente ai valori specificati rispettivamente da
\var{ruid}, \var{euid} e \var{suid}.
\funcdecl{int setresgid(gid\_t rgid, gid\_t egid, gid\_t sgid)} Setta il
-\textit{real group ID}, l'\textit{effective group ID} e il \textit{saved group
- ID} del processo corrente ai valori specificati rispettivamente da
+\textit{real group id}, l'\textit{effective group id} e il \textit{saved group
+ id} del processo corrente ai valori specificati rispettivamente da
\var{rgid}, \var{egid} e \var{sgid}.
\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
valori che vuole; un valore di -1 per un qualunque parametro lascia inalterato
l'identificatore corrispondente.
-
-
-\subsection{Le funzioni \func{seteuid} e \func{setegid}}
-\label{sec:proc_seteuid}
-
-Queste funzioni sono un'estensione allo standard POSIX.1 (ma sono comunque
-supportate dalla maggior parte degli Unix) e usate per cambiare gli
-\textit{effective id}; i loro prototipi sono:
+Per queste funzioni esistono anche due controparti che permettono di leggere
+in blocco i vari identificatori: \func{getresuid} e \func{getresgid}; i loro
+prototipi sono:
\begin{functions}
\headdecl{unistd.h}
\headdecl{sys/types.h}
-\funcdecl{int seteuid(uid\_t uid)} Setta l'\textit{effective user ID} del
-processo corrente a \var{uid}.
-
-\funcdecl{int setegid(gid\_t gid)} Setta l'\textit{effective group ID} del
-processo corrente a \var{gid}.
+\funcdecl{int getresuid(uid\_t *ruid, uid\_t *euid, uid\_t *suid)} Legge il
+\textit{real user id}, l'\textit{effective user id} e il \textit{saved user
+ id} del processo corrente.
+
+\funcdecl{int getresgid(gid\_t *rgid, gid\_t *egid, gid\_t *sgid)} Legge il
+\textit{real group id}, l'\textit{effective group id} e il \textit{saved group
+ id} del processo corrente.
-\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
- di fallimento: l'unico errore possibile è \macro{EPERM}.}
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ fallimento: l'unico errore possibile è \macro{EFAULT} se gli indirizzi delle
+ variabili di ritorno non sono validi.}
\end{functions}
-Gli utenti normali possono settare l'\textit{effective id} solo al valore del
-\textit{real id} o del \textit{saved id}, l'amministratore può specificare
-qualunque valore. Queste funzioni sono usate per permettere a root di settare
-solo l'\textit{effective id}, dato che l'uso normale di \func{setuid} comporta
-il settaggio di tutti gli identificatori.
-
+Anche queste funzioni sono un'estensione specifica di Linux, e non richiedono
+nessun privilegio. I valori sono restituiti negli argomenti, che vanno
+specificati come puntatori (è un'altro esempio di \textit{value result
+ argument}). Si noti che queste funzioni sono le uniche in grado di leggere i
+\textit{saved id}.
+
\subsection{Le funzioni \func{setfsuid} e \func{setfsgid}}
\label{sec:proc_setfsuid}
Queste funzioni sono usate per settare gli identificatori usati da Linux per
il controllo dell'accesso ai file. Come già accennato in
-\secref{sec:proc_user_group} in Linux è definito questo ulteriore gruppo di
+\secref{sec:proc_access_id} in Linux è definito questo ulteriore gruppo di
identificatori, che di norma sono assolutamente equivalenti agli
\textit{effective id}, dato che ogni cambiamento di questi ultimi viene
immediatamente riportato sui \textit{filesystem id}.
\begin{functions}
\headdecl{sys/fsuid.h}
-\funcdecl{int setfsuid(uid\_t fsuid)} Setta il \textit{filesystem user ID} del
+\funcdecl{int setfsuid(uid\_t fsuid)} Setta il \textit{filesystem user id} del
processo corrente a \var{fsuid}.
-\funcdecl{int setfsgid(gid\_t fsgid)} Setta l'\textit{filesystem group ID} del
+\funcdecl{int setfsgid(gid\_t fsgid)} Setta l'\textit{filesystem group id} del
processo corrente a \var{fsgid}.
\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
coincide con uno dei \textit{real}, \textit{effective} o \textit{saved id}.
+\subsection{Le funzioni \func{setgroups} e \func{getgroups}}
+\label{sec:proc_setgroups}
+
+Le ultime funzioni che esamineremo sono quelle che permettono di operare sui
+gruppi supplementari. Ogni processo può avere fino a \macro{NGROUPS\_MAX}
+gruppi supplementari in aggiunta al gruppo primario, questi vengono ereditati
+dal processo padre e possono essere cambiati con queste funzioni.
+
+La funzione che permette di leggere i gruppi supplementari è \func{getgroups};
+questa funzione è definita nello standard POSIX ed il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{unistd.h}
+
+ \funcdecl{int getgroups(int size, gid\_t list[])} Legge gli identificatori
+ dei gruppi supplementari del processo sul vettore \param{list} di dimensione
+ \param{size}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce il numero di gruppi letti in caso di
+ successo e -1 in caso di fallimento, nel qual caso \var{errno} viene
+ settata a:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EFAULT}] \param{list} non ha un indirizzo valido.
+ \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{size} è diverso da zero ma
+ minore del numero di gruppi supplementari del processo.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+\noindent non è specificato se la funzione inserisca o meno nella lista
+l'\textit{effective user id} del processo. Se si specifica un valore di
+\param{size} uguale a 0 \param{list} non viene modificato, ma si ottiene il
+numero di gruppi supplementari.
+
+Una seconda funzione, \func{getgrouplist}, può invece essere usata per
+ottenere tutti i gruppi a cui appartiene un utente; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{grp.h}
+
+ \funcdecl{int getgrouplist(const char *user, gid\_t group, gid\_t *groups,
+ int *ngroups)} Legge i gruppi supplementari dell'utente \param{user}.
+
+ \bodydesc{La funzione legge fino ad un massimo di \param{ngroups} valori,
+ restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di fallimento.}
+\end{functions}
+\noindent la funzione esegue una scansione del database dei gruppi (si veda
+\secref{sec:sys_user_group}) e ritorna in \param{groups} la lista di quelli a
+cui l'utente appartiene. Si noti che \param{ngroups} è passato come puntatore
+perché qualora il valore specificato sia troppo piccolo la funzione ritorna
+-1, passando indietro il numero dei gruppi trovati.
+
+Per settare i gruppi supplementari di un processo ci sono due funzioni, che
+possono essere usate solo se si hanno i privilegi di amministratore. La prima
+delle due è \func{setgroups}, ed il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{grp.h}
+
+ \funcdecl{int setgroups(size\_t size, gid\_t *list)} Setta i gruppi
+ supplementari del processo ai valori specificati in \param{list}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ fallimento, nel qual caso \var{errno} viene settata a:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EFAULT}] \param{list} non ha un indirizzo valido.
+ \item[\macro{EPERM}] il processo non ha i privilegi di amministratore.
+ \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{size} è maggiore del valore
+ massimo (\macro{NGROUPS}, che per Linux è 32).
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+Se invece si vogliono settare i gruppi supplementari del processo a quelli di
+un utente specifico, si può usare \func{initgroups} il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{grp.h}
+
+ \funcdecl{int initgroups(const char *user, gid\_t group)} Setta i gruppi
+ supplementari del processo a quelli di cui è membro l'utente \param{user},
+ aggiungendo il gruppo addizionale \param{group}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ fallimento, nel qual caso \var{errno} viene settata agli stessi valori di
+ \func{setgroups} più \macro{ENOMEM} quando non c'è memoria sufficiente per
+ allocare lo spazio per informazioni dei gruppi.}
+\end{functions}
+
+La funzione esegue la scansione del database dei gruppi (usualmente
+\file{/etc/groups}) cercando i gruppi di cui è membro \param{user} e
+costruendo una lista di gruppi supplementari a cui aggiunge \param{group}, che
+poi setta usando \func{setgroups}.
+
+Si tenga presente che sia \func{setgroups} che \func{initgroups} non sono
+definite nello standard POSIX.1 e che pertanto non è possibile utilizzarle
+quando si definisce \macro{\_POSIX\_SOURCE} o si compila con il flag
+\cmd{-ansi}.
+
+
+\section{La gestione della priorità di esecuzione}
+\label{sec:proc_priority}
+
+In questa sezione tratteremo più approfonditamente i meccanismi con il quale
+lo \textit{scheduler} assegna la CPU ai vari processi attivi. In particolare
+prenderemo in esame i vari meccanismi con cui viene gestita l'assegnazione del
+tempo di CPU, ed illustreremo le varie funzioni di gestione.
+
+
+\subsection{I meccanismi di \textit{scheduling}}
+\label{sec:proc_sched}
+
+La scelta di un meccanismo che sia in grado di distribuire in maniera efficace
+il tempo di CPU per l'esecuzione dei processi è sempre una questione delicata,
+ed oggetto di numerose ricerche; in generale essa dipende in maniera
+essenziale anche dal tipo di utilizzo che deve essere fatto del sistema, per
+cui non esiste un meccanismo che sia valido per tutti gli usi.
+
+La caratteristica specifica di un sistema multitasking come Linux è quella del
+cosiddetto \textit{prehemptive multitasking}: questo significa che al
+contrario di altri sistemi (che usano invece il cosiddetto \textit{cooperative
+ multitasking}) non sono i singoli processi, ma il kernel stesso a decidere
+quando la CPU deve essere passata ad un altro processo. Come accennato in
+\secref{sec:proc_hierarchy} questa scelta viene eseguita da una sezione
+apposita del kernel, lo \textit{scheduler}, il cui scopo è quello di
+distribuire al meglio il tempo di CPU fra i vari processi.
+
+La cosa è resa ancora più complicata dal fatto che con le architetture
+multi-processore si deve anche scegliere quale sia la CPU più opportuna da
+utilizzare.\footnote{nei processori moderni la presenza di ampie cache può
+ rendere poco efficiente trasferire l'esecuzione di un processo da una CPU ad
+ un'altra, per cui effettuare la migliore scelta fra le diverse CPU non è
+ banale.} Tutto questo comunque appartiene alle sottigliezze
+dell'implementazione del kernel; dal punto di vista dei programmi che girano
+in user space, anche quando si hanno più processori (e dei processi che sono
+eseguiti davvero in contemporanea), le politiche di scheduling riguardano
+semplicemente l'allocazione della risorsa \textsl{tempo di esecuzione}, la cui
+assegnazione sarà governata dai meccanismi di scelta delle priorità che
+restano gli stessi indipendentemente dal numero di processori.
+
+Si tenga conto poi che i processi non devono solo eseguire del codice: ad
+esempio molto spesso saranno impegnati in operazioni di I/O, o potranno
+venire bloccati da un comando dal terminale, o sospesi per un certo periodo di
+tempo. In tutti questi casi la CPU diventa disponibile ed è compito dello
+kernel provvedere a mettere in esecuzione un altro processo.
+
+Tutte queste possibilità sono caratterizzate da un diverso \textsl{stato} del
+processo, in Linux un processo può trovarsi in uno degli stati riportati in
+\tabref{tab:proc_proc_states}; ma soltanto i processi che sono nello stato
+\textit{runnable} concorrono per l'esecuzione. Questo vuol dire che, qualunque
+sia la sua priorità, un processo non potrà mai essere messo in esecuzione
+fintanto che esso si trova in uno qualunque degli altri stati.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|p{3cm}|c|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Stato} & \texttt{STAT} & \textbf{Descrizione} \\
+ \hline
+ \hline
+ \textbf{Runnable} & \texttt{R} & Il processo è in esecuzione o è pronto ad
+ essere eseguito (cioè è in attesa che gli venga assegnata la CPU). \\
+ \textbf{Sleep} & \texttt{S} & Il processo processo è in attesa di un
+ risposta dal sistema, ma può essere interrotto da un segnale. \\
+ \textbf{Uninterrutible Sleep} & \texttt{D} & Il processo è in
+ attesa di un risposta dal sistema (in genere per I/O), e non può essere
+ interrotto in nessuna circostanza. \\
+ \textbf{Stopped} & \texttt{T} & Il processo è stato fermato con un
+ \macro{SIGSTOP}, o è tracciato.\\
+ \textbf{Zombie} & \texttt{Z} & Il processo è terminato ma il suo stato di
+ terminazione non è ancora stato letto dal padre. \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Elenco dei possibili stati di un processo in Linux, nella colonna
+ \texttt{STAT} si è riportata la corrispondente lettera usata dal comando
+ \cmd{ps} nell'omonimo campo.}
+ \label{tab:proc_proc_states}
+\end{table}
+
+Si deve quindi tenere presente che l'utilizzo della CPU è soltanto una delle
+risorse che sono necessarie per l'esecuzione di un programma, e a seconda
+dello scopo del programma non è detto neanche che sia la più importante (molti
+programmi dipendono in maniera molto più critica dall'I/O). Per questo motivo
+non è affatto detto che dare ad un programma la massima priorità di esecuzione
+abbia risultati significativi in termini di prestazioni.
+
+Il meccanismo tradizionale di scheduling di Unix (che tratteremo in
+\secref{sec:proc_sched_stand}) è sempre stato basato su delle \textsl{priorità
+ dinamiche}, in modo da assicurare che tutti i processi, anche i meno
+importanti, possano ricevere un po' di tempo di CPU. In sostanza quando un
+processo ottiene la CPU la sua priorità viene diminuita. In questo modo alla
+fine, anche un processo con priorità iniziale molto bassa, finisce per avere
+una priorità sufficiente per essere eseguito.
+
+Lo standard POSIX.1b però ha introdotto il concetto di \textsl{priorità
+ assoluta}, (chiamata anche \textsl{priorità statica}, in contrapposizione
+alla normale priorità dinamica), per tenere conto dei sistemi
+real-time,\footnote{per sistema real-time si intende un sistema in grado di
+ eseguire operazioni in un tempo ben determinato; in genere si tende a
+ distinguere fra l'\textit{hard real-time} in cui è necessario che i tempi di
+ esecuzione di un programma siano determinabili con certezza assoluta (come
+ nel caso di meccanismi di controllo di macchine, dove uno sforamento dei
+ tempi avrebbe conseguenze disastrose), e \textit{soft-real-time} in cui un
+ occasionale sforamento è ritenuto accettabile.} in cui è vitale che i
+processi che devono essere eseguiti in un determinato momento non debbano
+aspettare la conclusione di altri che non hanno questa necessità.
+
+Il concetto di priorità assoluta dice che quando due processi si contendono
+l'esecuzione, vince sempre quello con la priorità assoluta più alta, anche
+quando l'altro è in esecuzione (grazie al \textit{prehemptive scheduling}).
+Ovviamente questo avviene solo per i processi che sono pronti per essere
+eseguiti (cioè nello stato \textit{runnable}). La priorità assoluta viene in
+genere indicata con un numero intero, ed un valore più alto comporta una
+priorità maggiore. Su questa politica di scheduling torneremo in
+\secref{sec:proc_real_time}.
+
+In generale quello che succede in tutti gli Unix moderni è che ai processi
+normali viene sempre data una priorità assoluta pari a zero, e la decisione di
+assegnazione della CPU è fatta solo con il meccanismo tradizionale della
+priorità dinamica. In Linux tuttavia è possibile assegnare anche una priorità
+assoluta, nel qual caso un processo avrà la precedenza su tutti gli altri di
+priorità inferiore, che saranno eseguiti solo quando quest'ultimo non avrà
+bisogno della CPU.
+
+
+\subsection{Il meccanismo di \textit{scheduling} standard}
+\label{sec:proc_sched_stand}
+
+A meno che non si abbiano esigenze specifiche, l'unico meccanismo di
+scheduling con il quale si avrà a che fare è quello tradizionale, che prevede
+solo priorità dinamiche. È di questo che, di norma, ci si dovrà preoccupare
+nella programmazione.
+
+Come accennato in Linux tutti i processi ordinari hanno la stessa priorità
+assoluta. Quello che determina quale, fra tutti i processi in attesa di
+esecuzione, sarà eseguito per primo, è la priorità dinamica, che è chiamata
+così proprio perché varia nel corso dell'esecuzione di un processo. Oltre a
+questo la priorità dinamica determina quanto a lungo un processo continuerà ad
+essere eseguito, e quando un processo potrà subentrare ad un altro
+nell'esecuzione.
+
+Il meccanismo usato da Linux è piuttosto semplice, ad ogni processo è
+assegnata una \textit{time-slice}, cioè in intervallo di tempo (letteralmente
+una fetta) per il quale esso deve essere eseguito. Il valore della
+\textit{time-slice} è controllato dalla cosiddetta \textit{nice} (o
+\textit{niceness}) del processo. Essa è contenuta nel campo \var{nice} di
+\var{task\_struct}; tutti i processi vengono creati con lo stesso valore, ed
+essa specifica il valore della durata iniziale della \textit{time-slice} che
+viene assegnato ad un altro campo della struttura (\var{counter}) quando il
+processo viene eseguito per la prima volta e diminuito progressivamente ad
+ogni interruzione del timer.
+
+Quando lo scheduler viene eseguito scandisce la coda dei processi in stato
+\textit{runnable} associando, sulla base del valore di \var{counter}, un peso
+a ciascun processo in attesa di esecuzione,\footnote{il calcolo del peso in
+ realtà è un po' più complicato, ad esempio nei sistemi multiprocessore viene
+ favorito un processo che è eseguito sulla stessa CPU, e a parità del valore
+ di \var{counter} viene favorito chi ha una priorità più elevata.} chi ha il
+peso più alto verrà posto in esecuzione, ed il precedente processo sarà
+spostato in fondo alla coda. Dato che ad ogni interruzione del timer il
+valore di \var{counter} del processo corrente viene diminuito, questo assicura
+che anche i processi con priorità più bassa verranno messi in esecuzione.
+
+La priorità di un processo è così controllata attraverso il valore di
+\var{nice}, che stabilisce la durata della \textit{time-slice}; per il
+meccanismo appena descritto infatti un valore più lungo infatti assicura una
+maggiore attribuzione di CPU. L'origine del nome di questo parametro sta nel
+fatto che in genere esso viene generalmente usato per diminuire la priorità di
+un processo, come misura di cortesia nei confronti degli altri.
+
+I processi infatti vengono creati dal sistema con lo stesso valore di
+\var{nice} (nullo) e nessuno è privilegiato rispetto agli altri; il valore può
+essere modificato solo attraverso la funzione \func{nice}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}
+{int nice(int inc)}
+ Aumenta il valore di \var{nice} per il processo corrente.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna zero in caso di successo e -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EPERM}] un processo senza i privilegi di amministratore ha
+ specificato un valore di \param{inc} negativo.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+L'argomento \param{inc} indica l'incremento del valore di \var{nice}:
+quest'ultimo può assumere valori compresi fra \macro{PRIO\_MIN} e
+\macro{PRIO\_MAX} (che nel caso di Linux sono $-19$ e $20$), ma per
+\param{inc} si può specificare un valore qualunque, positivo o negativo, ed il
+sistema provvederà a troncare il risultato nell'intervallo consentito. Valori
+positivi comportano maggiore \textit{cortesia} e cioè una diminuzione della
+priorità, ogni utente può solo innalzare il valore di un suo processo. Solo
+l'amministratore può specificare valori negativi che permettono di aumentare
+la priorità di un processo.
+
+In SUSv2 la funzione ritorna il nuovo valore di \var{nice}; Linux non segue
+questa convenzione, e per leggere il nuovo valore occorre invece usare la
+funzione \func{getpriority}, derivata da BSD, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/resource.h}
+{int getpriority(int which, int who)}
+
+Restituisce il valore di \var{nice} per l'insieme dei processi specificati.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{ESRCH}] non c'è nessun processo che corrisponda ai valori di
+ \param{which} e \param{who}.
+ \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{which} non è valido.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+\noindent (in vecchie versioni può essere necessario includere anche
+\file{<sys/time.h>}, questo non è più necessario con versioni recenti delle
+librerie, ma è comunque utile per portabilità).
+
+La funzione permette di leggere la priorità di un processo, di un gruppo di
+processi (vedi \secref{sec:sess_proc_group}) o di un utente, a seconda del
+valore di \param{which}, secondo la legenda di \tabref{tab:proc_getpriority},
+specificando un corrispondente valore per \param{who}; un valore nullo di
+quest'ultimo indica il processo, il gruppo di processi o l'utente correnti.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|c|c|l|}
+ \hline
+ \param{which} & \param{who} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{PRIO\_PROCESS} & \type{pid\_t} & processo \\
+ \macro{PRIO\_PRGR} & \type{pid\_t} & process group \\
+ \macro{PRIO\_USER} & \type{uid\_t} & utente \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Legenda del valore dell'argomento \param{which} e del tipo
+ dell'argomento \param{who} delle funzioni \func{getpriority} e
+ \func{setpriority} per le tre possibili scelte.}
+ \label{tab:proc_getpriority}
+\end{table}
+
+La funzione restituisce la priorità più alta (cioè il valore più basso) fra
+quelle dei processi specificati; dato che -1 è un valore possibile, per poter
+rilevare una condizione di errore è necessario cancellare sempre \var{errno}
+prima della chiamata alla funzione, per verificare che essa resti uguale a
+zero.
+
+Analoga a \func{getpriority} la funzione \func{setpriority} permette di
+settare la priorità di uno o più processi; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/resource.h}
+{int setpriority(int which, int who, int prio)}
+ Setta la priorità per l'insieme dei processi specificati.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{ESRCH}] non c'è nessun processo che corrisponda ai valori di
+ \param{which} e \param{who}.
+ \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{which} non è valido.
+ \item[\macro{EPERM}] un processo senza i privilegi di amministratore ha
+ specificato un valore di \param{inc} negativo.
+ \item[\macro{EACCESS}] un processo senza i privilegi di amministratore ha
+ cercato di modificare la priorità di un processo di un altro utente.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione setta la priorità al valore specificato da \param{prio} per tutti
+i processi indicati dagli argomenti \param{which} e \param{who}. La gestione
+dei permessi dipende dalle varie implementazioni; in Linux, secondo le
+specifiche dello standard SUSv3, e come avviene per tutti i sistemi che
+derivano da SYSV, è richiesto che il real o l'effective user id del processo
+chiamante corrispondano al real user id (e solo quello) del processo di cui si
+vuole cambiare la priorità; per i sistemi derivati da BSD invece (SunOS,
+Ultrix, *BSD) la corrispondenza può essere anche con l'effective user id.
+
+
+
+\subsection{Il meccanismo di \textit{scheduling real-time}}
+\label{sec:proc_real_time}
+
+Come spiegato in \secref{sec:proc_sched} lo standard POSIX.1b ha introdotto le
+priorità assolute per permettere la gestione di processi real-time. In realtà
+nel caso di Linux non si tratta di un vero hard real-time, in quanto in
+presenza di eventuali interrupt il kernel interrompe l'esecuzione di un
+processo qualsiasi sia la sua priorità,\footnote{questo a meno che non si
+ siano installate le patch di RTLinux o RTAI, con i quali è possibile
+ ottenere un sistema effettivamente hard real-time. In tal caso infatti gli
+ interrupt vengono intercettati dall'interfaccia real-time, e gestiti
+ direttamente qualora ci sia la necessità di avere un processo con priorità
+ più elevata di un \textit{interrupt handler}.} mentre con l'incorrere in un
+page fault si possono avere ritardi non previsti. Se l'ultimo problema può
+essere aggirato attraverso l'uso delle funzioni di controllo della memoria
+virtuale (vedi \secref{sec:proc_mem_lock}), il primo non è superabile e può
+comportare ritardi non prevedibili riguardo ai tempi di esecuzione di
+qualunque processo.
+
+In ogni caso occorre usare le priorità assolute con molta attenzione: se si dà
+ad un processo una priorità assoluta e questo finisce in un loop infinito,
+nessun altro processo potrà essere eseguito, ed esso sarà mantenuto in
+esecuzione permanentemente assorbendo tutta la CPU e senza nessuna possibilità
+di riottenere l'accesso al sistema. Per questo motivo è sempre opportuno,
+quando si lavora con processi che usano priorità assolute, tenere attiva una
+shell cui si sia assegnata la massima priorità assoluta, in modo da poter
+essere comunque in grado di rientrare nel sistema.
+
+Quando c'è un processo con priorità assoluta lo scheduler lo metterà in
+esecuzione prima di ogni processo normale. In caso di più processi sarà
+eseguito per primo quello con priorità assoluta più alta. Quando ci sono più
+processi con la stessa priorità assoluta questi vengono tenuti in una coda
+tocca al kernel decidere quale deve essere eseguito.
+
+
+
+Il meccanismo con cui vengono gestiti questi processi dipende dalla politica
+di scheduling che si è scelto; lo standard ne prevede due:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{3cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\item[\textit{FIFO}] il processo viene eseguito fintanto che non cede
+ volontariamente la CPU, si blocca, finisce o viene interrotto da un processo
+ a priorità più alta.
+\item[\textit{Round Robin}] ciascun processo viene eseguito a turno per un
+ certo periodo di tempo (una \textit{time slice}). Solo i processi con la
+ stessa priorità ed in stato \textit{runnable} entrano nel circolo.
+\end{basedescript}
+
+La funzione per settare le politiche di scheduling (sia real-time che
+ordinarie) ed i relativi parametri è \func{sched\_setscheduler}; il suo
+prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+{int sched\_setscheduler(pid\_t pid, int policy, const struct sched\_param *p)}
+ Setta priorità e politica di scheduling per il processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{policy} non esiste o il relativo
+ valore di \param{p} non è valido.
+ \item[\macro{EPERM}] il processo non ha i privilegi per attivare la
+ politica richiesta (vale solo per \macro{SCHED\_FIFO} e
+ \macro{SCHED\_RR}).
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione esegue il settaggio per il processo specificato; un valore nullo
+di \param{pid} esegue il settaggio per il processo corrente, solo un processo
+con i privilegi di amministratore può settare delle priorità assolute diverse
+da zero. La politica di scheduling è specificata dall'argomento \param{policy}
+i cui possibili valori sono riportati in \tabref{tab:proc_sched_policy}; un
+valore negativo per \param{policy} mantiene la politica di scheduling
+corrente.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|c|l|}
+ \hline
+ \textbf{Policy} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{SCHED\_FIFO} & Scheduling real-time con politica \textit{FIFO} \\
+ \macro{SCHED\_RR} & Scheduling real-time con politica \textit{Round
+ Robin} \\
+ \macro{SCHED\_OTHER}& Scheduling ordinario\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori dell'argomento \param{policy} per la funzione
+ \func{sched\_setscheduler}. }
+ \label{tab:proc_sched_policy}
+\end{table}
+
+Il valore della priorità è passato attraverso la struttura \var{sched\_param}
+(riportata in \figref{fig:sig_sched_param}), il cui solo campo attualmente
+definito è \var{sched\_priority}, che nel caso delle priorità assolute deve
+essere specificato nell'intervallo fra 1 e 99 (il valore zero è legale, ma
+indica i processi normali). Lo standard POSIX.1b prevede comunque che questi
+due valori possano essere ottenuti per ciascuna politica di scheduling dalle
+funzioni \func{sched\_get\_priority\_max} e \func{sched\_get\_priority\_min},
+i cui prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sched.h}
+
+ \funcdecl{int sched\_get\_priority\_max(int policy)} Legge il valore
+ massimo della priorità statica per la politica di scheduling \param{policy}.
+
+
+ \funcdecl{int sched\_get\_priority\_min(int policy)} Legge il valore minimo
+ della priorità statica per la politica di scheduling \param{policy}.
+
+ \bodydesc{La funzioni ritornano il valore della priorità in caso di successo
+ e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{policy} è invalido.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+
+I processi con politica di scheduling \macro{SCHED\_OTHER} devono specificare
+un valore nullo (altrimenti si avrà un errore \macro{EINVAL}), questo valore
+infatti non ha niente a che vedere con la priorità dinamica determinata dal
+valore di \var{nice}, che deve essere settato con le funzioni viste in
+precedenza.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
+struct sched_param {
+ int sched_priority;
+};
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La struttura \var{sched\_param}.}
+ \label{fig:sig_sched_param}
+\end{figure}
+
+Il kernel mantiene i processi con la stessa priorità assoluta in una lista, ed
+esegue sempre il primo della lista, mentre un nuovo processo che torna in
+stato \textit{runnable} viene sempre inserito in coda alla lista. Se la
+politica scelta è \macro{SCHED\_FIFO} quando il processo viene eseguito viene
+automaticamente rimesso in coda alla lista, e la sua esecuzione continua
+fintanto che non viene bloccato da una richiesta di I/O, o non rilascia
+volontariamente la CPU (in tal caso, tornando nello stato \textit{runnable}
+sarà reinserito in coda alla lista); l'esecuzione viene ripresa subito solo
+nel caso che esso sia stato interrotto da un processo a priorità più alta.
+
+La priorità assoluta può essere riletta indietro dalla funzione
+\func{sched\_getscheduler}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+{int sched\_getscheduler(pid\_t pid)}
+ Legge la politica di scheduling per il processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la politica di scheduling in caso di successo
+ e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{pid} è negativo.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione restituisce il valore (secondo la quanto elencato in
+\tabref{tab:proc_sched_policy}) della politica di scheduling per il processo
+specificato; se \param{pid} è nullo viene restituito quello del processo
+chiamante.
+
+Se si intende operare solo sulla priorità assoluta di un processo si possono
+usare le funzioni \func{sched\_setparam} e \func{sched\_getparam}, i cui
+prototipi sono:
+
+\begin{functions}
+ \headdecl{sched.h}
+
+ \funcdecl{int sched\_setparam(pid\_t pid, const struct sched\_param *p)}
+ Setta la priorità assoluta del processo \param{pid}.
+
+
+ \funcdecl{int sched\_getparam(pid\_t pid, struct sched\_param *p)}
+ Legge la priorità assoluta del processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo
+ e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\macro{EINVAL}] il valore di \param{pid} è negativo.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+L'uso di \func{sched\_setparam} che è del tutto equivalente a
+\func{sched\_setscheduler} con \param{priority} uguale a -1. Come per
+\func{sched\_setscheduler} specificando 0 come valore di \param{pid} si opera
+sul processo corrente. La disponibilità di entrambe le funzioni può essere
+verificata controllando la macro \macro{\_POSIX\_PRIORITY\_SCHEDULING} che è
+definita nell'header \macro{sched.h}.
+
+L'ultima funzione che permette di leggere le informazioni relative ai processi
+real-time è \func{sched\_rr\_get\_interval}, che permette di ottenere la
+lunghezza della \textit{time slice} usata dalla politica \textit{round robin};
+il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+ {int sched\_rr\_get\_interval(pid\_t pid, struct timespec *tp)} Legge in
+ \param{tp} la durata della \textit{time slice} per il processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0in caso di successo e -1 in caso di errore,
+ nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\macro{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\macro{ENOSYS}] la system call non è stata implementata.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione restituisce il valore dell'intervallo di tempo usato per la
+politica \textit{round robin} in una struttura \var{timespec}, (la cui
+definizione si può trovare in \figref{fig:sys_timeval_struct}).
+
+
+Come accennato ogni processo che usa lo scheduling real-time può rilasciare
+volontariamente la CPU; questo viene fatto attraverso la funzione
+\func{sched\_yield}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+ {int sched\_yield(void)}
+
+ Rilascia volontariamente l'esecuzione.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
+ nel qual caso \var{errno} viene settata opportunamente.}
+\end{prototype}
+
+La funzione fa si che il processo rilasci la CPU, in modo da essere rimesso in
+coda alla lista dei processi da eseguire, e permettere l'esecuzione di un
+altro processo; se però il processo è l'unico ad essere presente sulla coda
+l'esecuzione non sarà interrotta. In genere usano questa funzione i processi
+in modalità \textit{fifo}, per permettere l'esecuzione degli altri processi
+con pari priorità quando la sezione più urgente è finita.
+
+
\section{Problematiche di programmazione multitasking}
\label{sec:proc_multi_prog}
Benché i processi siano strutturati in modo da apparire il più possibile come
-indipendenti l'uno dall'altro, nella programmazione in un sistema multiutente
-occorre tenere conto di tutta una serie di problematiche che normalmente non
+indipendenti l'uno dall'altro, nella programmazione in un sistema multitasking
+occorre tenere conto di una serie di problematiche che normalmente non
esistono quando si ha a che fare con un sistema in cui viene eseguito un solo
-programma alla volta.
+programma alla volta.
-Pur non essendo tutto questo direttamente legato alla modalità specifica in
-cui il multitasking è implementato in un sistema unix-like, né al solo
-concetto di multitasking (le stesse problematiche si presentano ad esempio
-nella gestione degli interrupt hardware), in questa sezione conclusiva del
-capitolo in cui abbiamo affrontato la gestione dei processi, introdurremo
-sinteticamente queste problematiche, che ritroveremo a più riprese in capitoli
-successivi, con una breve definizione della terminologia e delle loro
-caratteristiche di fondo.
+Pur essendo questo argomento di carattere generale, ci è parso opportuno
+introdurre sinteticamente queste problematiche, che ritroveremo a più riprese
+in capitoli successivi, in questa sezione conclusiva del capitolo in cui
+abbiamo affrontato la gestione dei processi.
\subsection{Le operazioni atomiche}
\label{sec:proc_atom_oper}
La nozione di \textsl{operazione atomica} deriva dal significato greco della
-parola atomo, cioè indivisibile; si dice infatti che una operazione è atomica
+parola atomo, cioè indivisibile; si dice infatti che un'operazione è atomica
quando si ha la certezza che, qualora essa venga effettuata, tutti i passaggi
che devono essere compiuti per realizzarla verranno eseguiti senza possibilità
di interruzione in una fase intermedia.
Nel caso dell'interazione fra processi la situazione è molto più semplice, ed
occorre preoccuparsi della atomicità delle operazioni solo quando si ha a che
fare con meccanismi di intercomunicazione (che esamineremo in dettaglio in
-\capref{cha:IPC}) o nella operazioni con i file (vedremo alcuni esempi in
+\capref{cha:IPC}) o nelle operazioni con i file (vedremo alcuni esempi in
\secref{sec:file_atomic}). In questi casi in genere l'uso delle appropriate
funzioni di libreria per compiere le operazioni necessarie è garanzia
sufficiente di atomicità in quanto le system call con cui esse sono realizzate
Nel caso dei segnali invece la situazione è molto più delicata, in quanto lo
stesso processo, e pure alcune system call, possono essere interrotti in
qualunque momento, e le operazioni di un eventuale \textit{signal handler}
-sono compiute nello stesso spazio di indirizzi del processo. Per questo anche
+sono compiute nello stesso spazio di indirizzi del processo. Per questo, anche
il solo accesso o l'assegnazione di una variabile possono non essere più
-operazioni atomiche (torneremo su questi aspetti in \secref{sec:sign_xxx}).
+operazioni atomiche (torneremo su questi aspetti in
+\secref{sec:sig_control}).
In questo caso il sistema provvede un tipo di dato, il \type{sig\_atomic\_t},
il cui accesso è assicurato essere atomico. In pratica comunque si può
-assumere che in ogni piattaforma su cui è implementato Linux il tipo
-\type{int} (e gli altri interi di dimensione inferiore) ed i puntatori sono
+assumere che, in ogni piattaforma su cui è implementato Linux, il tipo
+\ctyp{int}, gli altri interi di dimensione inferiore ed i puntatori sono
atomici. Non è affatto detto che lo stesso valga per interi di dimensioni
maggiori (in cui l'accesso può comportare più istruzioni in assembler) o per
-le strutture. In questi casi è anche opportuno marcare come \type{volatile} le
-variabili che possono essere interessate ad accesso condiviso, onde evitare
-problemi con le ottimizzazioni del codice.
+le strutture. In tutti questi casi è anche opportuno marcare come
+\ctyp{volatile} le variabili che possono essere interessate ad accesso
+condiviso, onde evitare problemi con le ottimizzazioni del codice.
+
\subsection{Le \textit{race condition} e i \textit{deadlock}}
Si definiscono \textit{race condition} tutte quelle situazioni in cui processi
diversi operano su una risorsa comune, ed in cui il risultato viene a
dipendere dall'ordine in cui essi effettuano le loro operazioni. Il caso
-tipico è quella di una operazione che viene eseguita da un processo in più
+tipico è quello di un'operazione che viene eseguita da un processo in più
passi, e può essere compromessa dall'intervento di un altro processo che
accede alla stessa risorsa quando ancora non tutti i passi sono stati
completati.
Per questo occorre essere ben consapevoli di queste problematiche, e del fatto
che l'unico modo per evitarle è quello di riconoscerle come tali e prendere
-gli adeguati provvedimenti per far si che non si verifichino. Casi tipici di
+gli adeguati provvedimenti per far sì che non si verifichino. Casi tipici di
\textit{race condition} si hanno quando diversi processi accedono allo stesso
file, o nell'accesso a meccanismi di intercomunicazione come la memoria
condivisa. In questi casi, se non si dispone della possibilità di eseguire
atomicamente le operazioni necessarie, occorre che quelle parti di codice in
-cui si compiono le operazioni critiche sulle risorse condivise, le cosiddette
-\textsl{sezioni critiche} del programma, siano opportunamente protette da
+cui si compiono le operazioni sulle risorse condivise (le cosiddette
+\textsl{sezioni critiche}) del programma, siano opportunamente protette da
meccanismi di sincronizzazione (torneremo su queste problematiche di questo
tipo in \secref{sec:ipc_semaph}).
In tutti questi casi è di fondamentale importanza il concetto di atomicità
visto in \secref{sec:proc_atom_oper}; questi problemi infatti possono essere
risolti soltanto assicurandosi, quando essa sia richiesta, che sia possibile
-eseguire in maniera atomica le operazioni necessarie, proteggendo con gli
-adeguati meccanismi le \textsl{sezioni critiche} del programma.
+eseguire in maniera atomica le operazioni necessarie.
\subsection{Le funzioni rientranti}
Si dice \textsl{rientrante} una funzione che può essere interrotta in
qualunque punto della sua esecuzione ed essere chiamata una seconda volta da
-un altro thread di esecuzione senza che questo comporti nessun problema nella
-esecuzione della stessa. La problematica è comune nella programmazione
+un altro thread di esecuzione senza che questo comporti nessun problema
+nell'esecuzione della stessa. La problematica è comune nella programmazione
multi-thread, ma si hanno gli stessi problemi quando si vogliono chiamare
delle funzioni all'interno dei manipolatori dei segnali.
Fintanto che una funzione opera soltanto con le variabili locali è rientrante;
-queste infatti vengono tutte le volte allocate nello stack, e un'altra
-invocazione non fa altro che allocarne un'altra copia. Una funzione può non
-essere rientrante quando opera su memoria che non è nello stack. Ad esempio
-una funzione non è mai rientrante se usa una variabile globale o statica.
-
-Nel caso invece la funzione operi su un oggetto allocato dinamicamente la cosa
-viene a dipendere da come avvengono le operazioni; se l'oggetto è creato ogni
-volta e ritornato indietro la funzione può essere rientrante, se invece esso
-viene individuato dalla funzione stessa due chiamate alla stessa funzione
+queste infatti vengono allocate nello stack, e un'altra invocazione non fa
+altro che allocarne un'altra copia. Una funzione può non essere rientrante
+quando opera su memoria che non è nello stack. Ad esempio una funzione non è
+mai rientrante se usa una variabile globale o statica.
+
+Nel caso invece la funzione operi su un oggetto allocato dinamicamente, la
+cosa viene a dipendere da come avvengono le operazioni: se l'oggetto è creato
+ogni volta e ritornato indietro la funzione può essere rientrante, se invece
+esso viene individuato dalla funzione stessa due chiamate alla stessa funzione
potranno interferire quando entrambe faranno riferimento allo stesso oggetto.
Allo stesso modo una funzione può non essere rientrante se usa e modifica un
oggetto che le viene fornito dal chiamante: due chiamate possono interferire
-
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / blobdiff