\chapter{La gestione dei processi}
\label{cha:process_handling}
-Come accennato nell'introduzione in un sistema unix ogni attività del sistema
+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.
-Nel precedente capitolo abbiamo visto come funziona un singolo processo, in
-questo capitolo affronteremo i dettagli della creazione e della distruzione
-dei processi, della gestione dei loro attributi e privilegi, e di tutte le
-funzioni a questo connesse.
+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.
+
\section{Introduzione}
\label{sec:proc_gen}
-Partiremo con una introduzione generale ai concetti che stanno alla base della
-gestione dei processi in unix. Introdurremo in questa sezione l'architettura
-della gestione dei processi e le sue principali caratteristiche, e daremo una
-panoramica sull'uso delle principali funzioni per la gestione dei processi.
+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
+caratteristiche, dando una panoramica sull'uso delle principali funzioni di
+gestione.
+
\subsection{La gerarchia dei processi}
\label{sec:proc_hierarchy}
A differenza di quanto avviene in altri sistemi (ad esempio nel VMS la
generazione di nuovi processi è un'operazione privilegiata) una delle
-caratteristiche di unix (che esamineremo in dettaglio più avanti) è che
+caratteristiche di Unix (che esamineremo in dettaglio più avanti) è che
qualunque processo può a sua volta generarne altri, detti processi figli
(\textit{child process}). Ogni processo è identificato presso il sistema da un
-numero unico, il \acr{pid} (da \textit{process identifier}).
-
-Una seconda caratteristica è che la generazione di un processo è una
-operazione separata rispetto al lancio di un programma. In genere la sequenza
-è sempre quella di creare un nuovo processo, il quale si eseguirà, in un passo
-successivo, il programma voluto: questo è ad esempio quello che fa la shell
-quando mette in esecuzione il programma che gli indichiamo nella linea di
-comando.
-
-Una terza caratteristica è che ogni processo viene sempre generato da un altro
-che viene chiamato processo genitore (\textit{parent process}). Questo vale
-per tutti i processi, con una eccezione (dato che ci deve essere un punto di
-partenza), esiste sempre infatti un processo speciale, che normalmente è
-\cmd{/sbin/init}, che viene lanciato dal kernel quando questo ha finito la
-fase di avvio, esso essendo il primo processo lanciato ha sempre il \acr{pid}
-uguale a 1 e non è figlio di nessuno.
-
-Questo è ovviamente un processo speciale, che in genere si occupa di far
-partire tutti gli processi altri necessari al funzionamento del sistema,
+numero unico, il cosiddetto \textit{process identifier} o, più brevemente,
+\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
+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
+quello che fa la shell quando mette in esecuzione il programma che gli
+indichiamo nella linea di comando.
+
+Una terza caratteristica è che ogni processo è sempre stato generato da un
+altro, che viene chiamato processo padre (\textit{parent process}). Questo
+vale per tutti i processi, con una sola eccezione: dato che ci deve essere un
+punto di partenza esiste un processo speciale (che normalmente è
+\cmd{/sbin/init}), che viene lanciato dal kernel alla conclusione della fase
+di avvio; essendo questo il primo processo lanciato dal sistema ha sempre il
+\acr{pid} uguale a 1 e non è figlio di nessun altro processo.
+
+Ovviamente \cmd{init} è un processo speciale che in genere si occupa di far
+partire tutti gli altri processi necessari al funzionamento del sistema,
inoltre \cmd{init} è essenziale per svolgere una serie di compiti
-amministrativi nelle operazioni ordinarie del sistema (torneremo si alcuni di
-essi in \secref{}) e non può mai essere terminato. La struttura del sistema
-comunque consente di lanciare al posto di \cmd{init} qualunque altro programma
-(e in casi di emergenza, ad esempio se il file di \cmd{init} si fosse
-corrotto, è possibile farlo ad esempio passando la riga \cmd{init=/bin/sh}
-all'avvio).
-
-Dato che tutti i processi successivi sono comunque generati da \cmd{init} o da
-suoi figli tutto ciò comporta che, i processi sono organizzati gerarchicamente
-dalla relazione fra genitori e figli, in maniera analoga a come i file sono
-organizzati in un albero di directory con alla base \file{/} (si veda
-\secref{sec:file_file_struct}); in questo caso alla base dell'albero c'è il
-processo \cmd{init} che è progenitore di ogni altro processo\footnote{in
- realtà questo non è del tutto vero, in Linux ci sono alcuni processi che pur
- comparendo come figli di init (ad esempio in \cmd{pstree}) sono generati
- direttamente dal kernel, come \cmd{keventd}, \cmd{kswapd}, etc.}.
+amministrativi nelle operazioni ordinarie del sistema (torneremo su alcuni di
+essi in \secref{sec:proc_termination}) e non può mai essere terminato. La
+struttura del sistema comunque consente di lanciare al posto di \cmd{init}
+qualunque altro programma, e in casi di emergenza (ad esempio se il file di
+\cmd{init} si fosse corrotto) è ad esempio possibile lanciare una shell al suo
+posto, passando la riga \cmd{init=/bin/sh} come parametro di avvio.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize
+\begin{verbatim}
+[piccardi@gont piccardi]$ pstree -n
+init-+-keventd
+ |-kapm-idled
+ |-kreiserfsd
+ |-portmap
+ |-syslogd
+ |-klogd
+ |-named
+ |-rpc.statd
+ |-gpm
+ |-inetd
+ |-junkbuster
+ |-master-+-qmgr
+ | `-pickup
+ |-sshd
+ |-xfs
+ |-cron
+ |-bash---startx---xinit-+-XFree86
+ | `-WindowMaker-+-ssh-agent
+ | |-wmtime
+ | |-wmmon
+ | |-wmmount
+ | |-wmppp
+ | |-wmcube
+ | |-wmmixer
+ | |-wmgtemp
+ | |-wterm---bash---pstree
+ | `-wterm---bash-+-emacs
+ | `-man---pager
+ |-5*[getty]
+ |-snort
+ `-wwwoffled
+\end{verbatim} %$
+ \caption{L'albero dei processi, così come riportato dal comando
+ \cmd{pstree}.}
+ \label{fig:proc_tree}
+\end{figure}
+
+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.
\subsection{Una panoramica sulle funzioni di gestione}
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}; queste funzioni
-restituiscono anche una informazione abbastanza limitata (il codice di uscita)
-sulle cause della terminazione del processo.
+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.
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
-quanto discusso in \secref{sec:proc_termination}). La vita del processo però
+quanto discusso in \secref{sec:proc_conclusion}). La vita del processo però
termina solo quando la notifica della sua conclusione viene ricevuta dal
processo padre, a quel punto tutte le risorse allocate nel sistema ad esso
associate vengono rilasciate.
In questa sezione tratteremo le funzioni per la gestione dei processi, a
partire dalle funzioni elementari che permettono di leggerne gli
identificatori, alle varie funzioni di manipolazione dei processi, che
-riguardano la lore creazione, terminazione, e la messa in esecuzione di altri
+riguardano la loro creazione, terminazione, e la messa in esecuzione di altri
programmi.
Tutti i processi inoltre memorizzano anche il \acr{pid} del genitore da cui
sono stati creati, questo viene chiamato in genere \acr{ppid} (da
-\textit{parent process id}) ed è normalmente utilizzato per il controllo di
-sessione. Questi due identificativi possono essere ottenuti da programma
-usando le funzioni:
+\textit{parent process id}). Questi due identificativi possono essere
+ottenuti da programma usando le funzioni:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\headdecl{unistd.h}
-\funcdecl{pid\_t getpid(void)} restituisce il pid del processo corrente.
-\funcdecl{pid\_t getppid(void)} restituisce il pid del padre del processo
+\funcdecl{pid\_t getpid(void)} Restituisce il pid del processo corrente.
+\funcdecl{pid\_t getppid(void)} Restituisce il pid del padre del processo
corrente.
-Entrambe le funzioni non riportano condizioni di errore.
+\bodydesc{Entrambe le funzioni non riportano condizioni di errore.}
\end{functions}
+\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 ultieriori indicatori associati al processo di
+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.
Tutti i processi figli dello stesso processo padre sono detti
-\textit{sibling}, questa è un'altra delle relazioni usate nel controllo di
-sessione, in cui si raggruppano tutti i processi creati su uno stesso
-terminale una volta che si è effettuato il login. Torneremo su questo
-argomento in \secref{cap:terminal}, dove esamineremo tutti gli altri
-identificativi associati ad un processo relativi al controllo di sessione.
+\textit{sibling}, questa è una delle relazioni usate nel \textsl{controllo di
+ sessione}, in cui si raggruppano i processi creati su uno stesso terminale,
+o relativi allo stesso login. Torneremo su questo argomento in dettaglio in
+\secref{cha:session}, dove esamineremo gli altri identificativi associati ad
+un processo e le varie relazioni fra processi utilizzate per definire una
+sessione.
+
+Oltre al \acr{pid} e al \acr{ppid}, e a quelli usati per il controllo di
+sessione, ad ogni processo sono associati altri identificatori, usati per il
+controllo di accesso, che servono per determinare se il processo può o meno
+eseguire le operazioni richieste, a seconda dei privilegi e dell'identità di
+chi lo ha posto in esecuzione; su questi torneremo in dettagli più avanti in
+\secref{sec:proc_perms}.
\subsection{La funzione \func{fork}}
\label{sec:proc_fork}
-La funzione \func{fork} è la funzione fondamentale della gestione dei processi
-in unix; come si è detto l'unico modo di creare un nuovo processo è attraverso
-l'uso di questa funzione, che è quindi la base per il multitasking; il protipo
-della funzione è:
-
+La funzione \func{fork} è la funzione fondamentale della gestione dei
+processi: come si è detto l'unico modo di creare un nuovo processo è
+attraverso l'uso di questa funzione, essa quindi riveste un ruolo centrale
+tutte le volte che si devono scrivere programmi che usano il multitasking. Il
+prototipo della funzione è:
\begin{functions}
\headdecl{sys/types.h}
\headdecl{unistd.h}
-
\funcdecl{pid\_t fork(void)}
+ Crea un nuovo processo.
- 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;
- \texttt{errno} può assumere i valori:
+ \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:
\begin{errlist}
- \item \macro{EAGAIN} non ci sono risorse sufficienti per creare un'altro
+ \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
si è esaurito il numero di processi disponibili.
- \item \macro{ENOMEM} non è stato possibile allocare la memoria per le
+ \item[\macro{ENOMEM}] non è stato possibile allocare la memoria per le
strutture necessarie al kernel per creare il nuovo processo.
- \end{errlist}
+ \end{errlist}}
\end{functions}
-Dopo l'esecuzione di una \func{fork} sia il processo padre che il processo
-figlio continuano ad essere eseguiti normalmente alla 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} pertanto padre e figlio vedono variabili
-diverse.
+Dopo il successo dell'esecuzione di una \func{fork} sia il processo padre che
+il processo figlio continuano ad essere eseguiti normalmente alla 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} pertanto padre e
+figlio vedono variabili diverse.
La differenza che si ha nei due processi è che nel processo padre il valore di
ritorno della funzione fork è il \acr{pid} del processo figlio, mentre nel
figlio è zero; in questo modo il programma può identificare se viene eseguito
-dal padre o dal figlio.
+dal padre o dal figlio. Si noti come la funzione \func{fork} ritorni
+\textbf{due} volte: una nel padre e una nel figlio. La sola differenza che si
+ha nei due processi è il valore di ritorno restituito dalla funzione, che nel
+padre è il \acr{pid} del figlio mentre nel figlio è zero; in questo modo il
+programma può identificare se viene eseguito dal padre o dal figlio.
+
+La scelta di questi valori non è casuale, un processo infatti può avere più
+figli, ed il valore di ritorno di \func{fork} è l'unico modo che permette di
+identificare quello appena creato; al contrario un figlio ha sempre un solo
+padre (il cui \acr{pid} può sempre essere ottenuto con \func{getppid}, vedi
+\secref{sec:proc_pid}) e si usa il valore nullo, che non può essere il
+\acr{pid} di nessun processo.
\begin{figure}[!htb]
\footnotesize
/*
* Variables definition
*/
- int i;
- int nchild;
+ int nchild, i;
pid_t pid;
-
+ int wait_child = 0;
+ int wait_parent = 0;
+ int wait_end = 0;
... /* handling options */
-
- /* There must be remaing parameters */
- if (optind == argc) {
- usage();
- }
nchild = atoi(argv[optind]);
printf("Test for forking %d child\n", nchild);
/* loop to fork children */
for (i=0; i<nchild; i++) {
- if ( (pid = fork()) < 0) {
- printf("Error on %d child creation, %s\n", i, strerror(errno));
+ if ( (pid = fork()) < 0) {
+ /* on error exit */
+ printf("Error on %d child creation, %s\n", i+1, strerror(errno));
+ exit(-1);
}
if (pid == 0) { /* child */
- printf("Child %d successfully executing\n", i++);
- sleep(2);
- printf("Child %d exiting\n", i);
+ printf("Child %d successfully executing\n", ++i);
+ if (wait_child) sleep(wait_child);
+ printf("Child %d, parent %d, exiting\n", i, getppid());
exit(0);
} else { /* parent */
- printf("Spawned %d child, pid %d \n", i, pid);
+ printf("Spawned %d child, pid %d \n", i+1, pid);
+ if (wait_parent) sleep(wait_parent);
+ printf("Go to next child \n");
}
}
/* normal exit */
+ if (wait_end) sleep(wait_end);
return 0;
}
\end{lstlisting}
\label{fig:proc_fork_code}
\end{figure}
-Si noti come la funzione \func{fork} ritorni \textbf{due} volte: una nel padre
-e una nel figlio. La sola differenza che si ha nei due processi è il valore di
-ritorno restituito dalla funzione, che nel padre è il \acr{pid} del figlio
-mentre nel figlio è zero; in questo modo il programma può identificare se
-viene eseguito dal padre o dal figlio.
-
-La scelta di questi valori comunque non è casuale, un processo infatti può
-avere più figli, ed il valore di ritorno di \func{fork} è l'unico modo che
-permette di identificare quello appena creato; al contrario un figlio ha
-sempre un solo padre (il cui \acr{pid} può sempre essere ottenuto con
-\func{getppid}, vista in \secref{sec:proc_pid}) e si usa il valore nullo, che
-non può essere il \acr{pid} di nessun processo.
-
-In \curfig\ si è riportato il corpo del codice dell'esempio \cmd{forktest},
-che ci permette di illustrare l'uso della funzione \func{fork}, creando un
-numero di figli specificato a linea di comando; il codice completo, compresa
-la parte che gestisce le opzioni a riga di comando, è disponibile nel file
-\file{ForkTest.c}.
+Normalmente la chiamata a \func{fork} può fallire solo per due ragioni, o ci
+sono già troppi processi nel sistema (il che di solito è sintomo che
+qualcos'altro non sta andando per il verso giusto) o si è ecceduto il limite
+sul numero totale di processi permessi all'utente (il valore della costante
+\macro{CHILD\_MAX} definito in \file{limits.h}, che fa riferimento ai processo
+con lo stesso \textit{real user id}).
+
+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.
+
+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
+crea un figlio la cui unica operazione è quella fare una \func{exec} (di cui
+parleremo in \secref{sec:proc_exec}) subito dopo la \func{fork}.
+
+Alcuni sistemi operativi (il VMS ad esempio) combinano le operazioni di questa
+seconda modalità (una \func{fork} seguita da una \func{exec}) in un'unica
+operazione che viene chiamata \textit{spawn}. Nei sistemi unix-like è stato
+scelto di mantenere questa separazione, dato che, come visto per la prima
+modalità d'uso, esistono numerosi scenari in cui si può usare una \func{fork}
+senza bisogno di una \func{exec}. Inoltre anche nel caso della seconda
+modalità di operazioni, 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 molto più
+flessibile la possibilità di modificare gli attributi del nuovo processo.
+
+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
+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}.
Decifrato il numero di figli da creare, il ciclo principale del programma
(\texttt{\small 28--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
-suo numero di successione, attendere 3 secondi e scrivere un messaggio prima
-di uscire. Il processo padre invece (\texttt{\small 29--31}) stampa un
-messaggio di creazione e procede nell'esecuzione del ciclo. Se eseguiamo il
-comando otterremo come output sul terminale:
+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
+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.
+
+Se eseguiamo il comando senza specificare attese (come si può notare in
+\texttt{\small 17--19} i valori di default specificano di non attendere),
+otterremo come output sul terminale:
+
+\footnotesize
\begin{verbatim}
-[piccardi@selidor sources]$ ./forktest 5
-Test for forking 5 child
-Spawned 1 child, pid 840
+[piccardi@selidor sources]$ ./forktest 3
+Process 1963: forking 3 child
+Spawned 1 child, pid 1964
Child 1 successfully executing
+Child 1, parent 1963, exiting
+Go to next child
+Spawned 2 child, pid 1965
Child 2 successfully executing
-Spawned 2 child, pid 841
-Spawned 3 child, pid 842
+Child 2, parent 1963, exiting
+Go to next child
Child 3 successfully executing
-Spawned 4 child, pid 843
-Child 4 successfully executing
-Child 5 successfully executing
-Spawned 5 child, pid 844
-[piccardi@selidor sources]$ Child 2 exiting
-Child 1 exiting
-Child 4 exiting
-Child 3 exiting
-Child 5 exiting
-\end{verbatim}
-
-Come si vede 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}, nel caso
-mostrato sopra ad esempio si può notare come dopo la creazione il secondo ed
-il quinto figlio sia stato stati eseguiti per primi, mantre per gli altri
-figli è stato eseguito per primo il padre.
+Child 3, parent 1963, exiting
+Spawned 3 child, pid 1966
+Go to next child
+\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.
In generale l'ordine di esecuzione dipenderà, oltre che dall'algoritmo di
scheduling usato dal kernel, dalla particolare situazione in si trova la
macchina al momento della chiamata, risultando del tutto impredicibile.
-Eseguendo più volte il programma di prova, si sono ottenute situazioni
-completamente diverse, compreso caso in cui il processo padre ha eseguito più
-di una \func{fork} prima che uno dei figli venisse messo in
-esecuzione.
+Eseguendo più volte il programma di prova e producendo un numero diverso di
+figli, si sono ottenute situazioni completamente diverse, compreso il caso in
+cui il processo padre ha eseguito più di una \func{fork} prima che uno dei
+figli venisse messo in esecuzione.
Pertanto non si può fare nessuna assunzione sulla sequenza di esecuzione delle
-istruzioni del codice fra padre e figli, e se è necessaria una qualche forma
-di precedenza occorrerà provvedere ad espliciti meccanismi di
-sincronizzazione, pena il rischio di incorrere nelle cosiddette \textit{race
- conditions}.
+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
+occorrerà provvedere ad espliciti meccanismi di sincronizzazione, pena il
+rischio di incorrere nelle cosiddette \textit{race conditions}.
+
+Si noti inoltre che, come accennato, 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 al loro interno, 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
+proviamo a redirigere su un file l'output del nostro programma di test, quello
+che otterremo è:
+
+\footnotesize
+\begin{verbatim}
+[piccardi@selidor sources]$ ./forktest 3 > output
+[piccardi@selidor sources]$ cat output
+Process 1967: forking 3 child
+Child 1 successfully executing
+Child 1, parent 1967, exiting
+Test for forking 3 child
+Spawned 1 child, pid 1968
+Go to next child
+Child 2 successfully executing
+Child 2, parent 1967, exiting
+Test for forking 3 child
+Spawned 1 child, pid 1968
+Go to next child
+Spawned 2 child, pid 1969
+Go to next child
+Child 3 successfully executing
+Child 3, parent 1967, exiting
+Test for forking 3 child
+Spawned 1 child, pid 1968
+Go to next child
+Spawned 2 child, pid 1969
+Go to next child
+Spawned 3 child, pid 1970
+Go to next child
+\end{verbatim}
+\normalsize
+che come si vede è completamente diverso da quanto ottenevamo sul terminale.
+
+Il comportamento delle varie funzioni di interfaccia con i file è analizzato
+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 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 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 alla fine del file, dato che
+in questo caso il padre esce per ultimo, troviamo 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.
+
+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
+la caratteristica di duplicare (allo stesso modo in cui lo fa la funzione
+\func{dup}, trattata in \secref{sec:file_dup}) nei figli tutti i file
+descriptor aperti nel padre, il che comporta che padre e figli condividono le
+stesse voci della file table (per la spiegazione di questi termini si veda
+\secref{sec:file_sharing}) e quindi anche l'offset corrente nel file.
+
+In questo modo se un processo scrive sul file aggiornerà l'offset sulla file
+table, e tutti gli altri processi che condividono la file table vedranno il
+nuovo valore; in questo modo si evita, in casi come quello appena mostrato in
+cui diversi processi scrivono sullo stesso file, che l'output successivo di un
+processo vada a sovrapporsi a quello dei precedenti (l'output potrà risultare
+mescolato, ma non ci saranno parti perdute per via di una sovrascrittura).
+
+Questo tipo di comportamento è essenziale in tutti quei casi in cui il padre
+crea un figlio ed attende la sua conclusione per proseguire, ed entrambi
+scrivono sullo stesso file, ad esempio lo standard output (un caso tipico è la
+shell). Se l'output viene rediretto con questo comportamento avremo che il
+padre potrà continuare a scrivere automaticamente in coda a quanto scritto dal
+figlio; se così non fosse ottenere questo comportamento sarebbe estremamente
+complesso necessitando di una qualche forma di comunicazione fra i due
+processi.
+
+In generale comunque non è buona norma far scrivere più processi sullo stesso
+file senza una qualche forma di sincronizzazione in quanto, come visto con il
+nostro esempio, le varie scritture risulteranno mescolate fra loro in una
+sequenza impredicibile. Le modalità con cui in genere si usano i file dopo una
+\func{fork} sono sostanzialmente due:
+\begin{enumerate}
+\item Il processo padre aspetta la conclusione del figlio. In questo caso non
+ è necessaria nessuna azione riguardo ai file, in quanto la sincronizzazione
+ degli offset dopo eventuali operazioni di lettura e scrittura effettuate dal
+ figlio è automatica.
+\item L'esecuzione di padre e figlio procede indipendentemente. In questo caso
+ ciascuno dei due deve chiudere i file che non gli servono una volta che la
+ \func{fork} è stata eseguita, per evitare ogni forma di interferenza.
+\end{enumerate}
+
+Oltre ai file aperti i processi figli ereditano dal padre una serie di altre
+proprietà; la lista dettagliata delle proprietà che padre e figlio hanno in
+comune dopo l'esecuzione di una \func{fork} è la seguente:
+\begin{itemize*}
+\item i file aperti e gli eventuali flag di \textit{close-on-exec} (vedi
+\secref{sec:proc_exec} e \secref{sec:file_fcntl}) se settati.
+\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} e i \textit{supplementary group id} (vedi
+ \secref{sec:proc_user_group}).
+\item gli identificatori per il controllo di sessione: il \textit{process
+ group id} e il \textit{session id} e 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}).
+\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 i segmenti di memoria condivisa agganciati al processo (vedi
+\secref{sec:ipc_xxx}).
+\item i limiti sulle risorse (vedi \secref{sec:sys_xxx}).
+\item le variabili di ambiente (vedi \secref{sec:proc_environ}).
+\end{itemize*}
+le differenze fra padre e figlio dopo la \func{fork} invece sono:
+\begin{itemize*}
+\item il valore di ritorno di \func{fork}.
+\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 \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.
+\end{itemize*}
+
+
+\subsection{La funzione \func{vfork}}
+\label{sec:proc_vfork}
+
+La funzione \func{vfork} è esattamente identica a \func{fork} ed ha la stessa
+semantica e gli stessi errori; la sola differenza è che non viene creata la
+tabella delle pagine né la struttura dei task per il nuovo processo. Il
+processo padre è posto in attesa fintanto che il figlio non ha eseguito una
+\func{execve} o non è uscito con una \func{\_exit}. Il figlio condivide la
+memoria del padre (e modifiche possono avere effetti imprevedibili) e non deve
+ritornare o uscire con \func{exit} ma usare esplicitamente \func{\_exit}.
+
+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
+venne introdotta in BSD per migliorare le prestazioni.
+
+Dato che Linux supporta il \textit{copy on write} la perdita di prestazioni è
+assolutamente trascurabile, e l'uso di questa funzione (che resta un caso
+speciale della funzione \func{clone}), è deprecato, per questo eviteremo di
+trattarla ulteriormente.
+
+
+\subsection{La conclusione di un processo.}
+\label{sec:proc_termination}
+
+In \secref{sec:proc_conclusion} abbiamo già affrontato le modalità con cui
+concludere 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.
+
+Abbiamo già 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
+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
+seconda, dato che \func{abort} si limita a generare il segnale
+\macro{SIGABRT}.
+
+Qualunque sia la modalità di conclusione di un processo, il kernel esegue
+comunque una serie di operazioni: chiude tutti i file aperti, rilascia la
+memoria che stava usando, e così via; l'elenco completo delle operazioni
+eseguite alla chiusura di un processo è il seguente:
+\begin{itemize*}
+\item tutti i descrittori dei file sono chiusi.
+\item viene memorizzato lo stato di terminazione del processo.
+\item ad ogni processo figlio viene assegnato un nuovo padre.
+\item viene inviato il segnale \macro{SIGCHLD} al processo padre (vedi
+ \secref{sec:sig_xxx}) .
+\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}).
+\item se la conclusione di un processo rende orfano un \textit{process
+ group} ciascun membro del gruppo viene bloccato, e poi gli vengono
+ 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
+(\textit{termination status}) di cui sopra al processo padre.
+
+Nel caso di conclusione normale, lo stato di uscita del processo viene
+caratterizzato tramite il valore del cosiddetto \textit{exit status}, cioè il
+valore passato alle funzioni \func{exit} o \func{\_exit} (o dal valore di
+ritorno per \func{main}). Ma se il processo viene concluso in maniera anomala
+il programma non può specificare nessun \textit{exit status}, ed è il kernel
+che deve generare autonomamente il \textit{termination status} per indicare le
+ragioni della conclusione anomala.
+
+Si noti la distinzione fra \textit{exit status} e \textit{termination status}:
+quello che contraddistingue lo stato di chiusura del processo e viene
+riportato attraverso le funzioni \func{wait} o \func{waitpid} (vedi
+\secref{sec:proc_wait}) è sempre quest'ultimo; in caso di conclusione normale
+il kernel usa il primo (nel codice eseguito da \func{\_exit}) per produrre il
+secondo.
+
+La scelta di riportare al padre lo stato di terminazione dei figli, pur
+essendo l'unica possibile, comporta comunque alcune complicazioni: infatti se
+alla sua creazione è scontato che ogni nuovo processo ha un padre, non è detto
+che sia così alla sua conclusione, dato che il padre potrebbe essere già
+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
+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:
+
+\footnotesize
+\begin{verbatim}
+[piccardi@selidor sources]$ ./forktest -c2 3
+Process 1972: forking 3 child
+Spawned 1 child, pid 1973
+Child 1 successfully executing
+Go to next child
+Spawned 2 child, pid 1974
+Child 2 successfully executing
+Go to next child
+Child 3 successfully executing
+Spawned 3 child, pid 1975
+Go to next child
+[piccardi@selidor sources]$ Child 3, parent 1, exiting
+Child 2, parent 1, exiting
+Child 1, parent 1, exiting
+\end{verbatim}
+\normalsize
+come si può notare in questo caso il processo padre si conclude prima dei
+figli, tornando alla shell, che stampa il prompt sul terminale: circa due
+secondi dopo viene stampato a video anche l'output dei tre figli che
+terminano, e come si può notare in questo caso, al contrario di quanto visto
+in precedenza, essi riportano 1 come \acr{ppid}.
+
+Altrettanto rilevante è il caso in cui il figlio termina prima del padre,
+perché non è detto che il padre possa ricevere immediatamente lo stato di
+terminazione, quindi il kernel deve comunque conservare una certa quantità di
+informazioni riguardo ai processi che sta terminando.
+
+Questo viene fatto mantenendo attiva la voce nella tabella dei processi, e
+memorizzando alcuni dati essenziali, come il \acr{pid}, i tempi di CPU usati
+dal processo (vedi \secref{sec:sys_unix_time}) e lo stato di terminazione
+\footnote{NdA verificare esattamente cosa c'è!}, mentre la memoria in uso ed i
+file aperti vengono rilasciati immediatamente. I processi che sono terminati,
+ma il cui stato di terminazione non è stato ancora ricevuto dal padre sono
+chiamati \textit{zombie}, essi restano presenti nella tabella dei processi ed
+in genere possono essere identificati dall'output di \cmd{ps} per la presenza
+di una \cmd{Z} nella colonna che ne indica lo stato. Quando il padre
+effettuerà la lettura dello stato di uscita anche questa informazione, non più
+necessaria, verrà scartata e la terminazione potrà dirsi completamente
+conclusa.
+
+Possiamo utilizzare il nostro programma di prova per analizzare anche questa
+condizione: lanciamo il comando \cmd{forktest} in background, indicando al
+processo padre di aspettare 10 secondi prima di uscire; in questo caso, usando
+\cmd{ps} sullo stesso terminale (prima dello scadere dei 10 secondi)
+otterremo:
+
+\footnotesize
+\begin{verbatim}
+[piccardi@selidor sources]$ ps T
+ PID TTY STAT TIME COMMAND
+ 419 pts/0 S 0:00 bash
+ 568 pts/0 S 0:00 ./forktest -e10 3
+ 569 pts/0 Z 0:00 [forktest <defunct>]
+ 570 pts/0 Z 0:00 [forktest <defunct>]
+ 571 pts/0 Z 0:00 [forktest <defunct>]
+ 572 pts/0 R 0:00 ps T
+\end{verbatim} %$
+\normalsize
+e come si vede, dato che non si è fatto nulla per riceverne lo stato di
+terminazione, i tre processi figli sono ancora presenti pur essendosi
+conclusi, con lo stato di zombie e l'indicazione che sono stati terminati.
+
+La possibilità di avere degli zombie deve essere tenuta sempre presente quando
+si scrive un programma che deve essere mantenuto in esecuzione a lungo e
+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
+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.
+
+Si noti che quando un processo adottato da \cmd{init} termina, esso non
+diviene uno \textit{zombie}; questo perché una delle funzioni di \cmd{init} è
+appunto quella di chiamare la funzione \func{wait} per i processi cui fa da
+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.
+
+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.
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{wait} e \func{waitpid}}
+\label{sec:proc_wait}
-Si ricordi inoltre che come accennato, 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}) saranno effettive solo per essi, e non hanno alcun effetto sul valore
-che le stesse variabili hanno nel processo padre.
+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:
+\begin{functions}
+\headdecl{sys/types.h}
+\headdecl{sys/wait.h}
+\funcdecl{pid\_t wait(int * status)}
+Sospende il processo corrente finché un figlio non è uscito, o finché un
+segnale termina il processo o chiama una funzione di gestione.
-\subsection{Le funzioni \texttt{wait} e \texttt{waitpid}}
-\label{sec:proc_wait}
+\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{functions}
+\noindent
+è presente fin dalle prime versioni di unix; la funzione ritorna alla
+conclusione del primo figlio (o immediatamente se un figlio è già
+uscito). Se un figlio è già uscito la funzione ritorna immediatamente.
+
+Al ritorno lo stato di termininazione 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
+identificare qual'è quello che è uscito.
+
+Questa funzione ha il difetto di essere poco flessibile, in quanto
+ritorna all'uscita di un figlio qualunque. Nelle occasioni in cui è
+necessario attendere la conclusione di un processo specifico occorre
+predisporre un meccanismo che tenga conto dei processi già terminati, e
+provveda a ripetere la chiamata alla funzione nel caso il processo
+cercato sia ancora attivo.
+
+Per questo motivo lo standard POSIX.1 ha introdotto la funzione \func{waitpid}
+che effettua lo stesso servizio, ma dispone di una serie di funzionalità più
+ampie, legate anche al controllo di sessione. Dato che è possibile ottenere
+lo stesso comportamento di \func{wait} si consiglia di utilizzare sempre
+questa funzione; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+\headdecl{sys/types.h}
+\headdecl{sys/wait.h}
+\funcdecl{pid\_t waitpid(pid\_t pid, int * status, int options)}
+Attende la conclusione di un processo figlio.
+
+\bodydesc{La funzione restituisce il \acr{pid} del processo che è uscito, 0 se
+ è stata specificata l'opzione \macro{WNOHANG} e il processo non è uscito e
+ -1 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \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.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+Le differenze principali fra le due funzioni sono che \func{wait} si blocca
+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
+specchietto riportato in \ntab:
+\begin{table}[!htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|c|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ $<-1$& 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
+ valore di \var{pid}.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Significato dei valori del parametro \var{pid} della funzione
+ \func{waitpid}.}
+ \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.
+
+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.
+
+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.
+
+\begin{table}[!htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|c|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Macro} & \textbf{Descrizione}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{WIFEXITED(s)} & Condizione vera (valore non nullo) per un processo
+ figlio che sia terminato normalmente. \\
+ \macro{WEXITSTATUS(s)} & Restituisce gli otto bit meno significativi dello
+ stato di uscita del processo (passato attraverso \func{\_exit}, \func{exit}
+ o come valore di ritorno di \func{main}). Può essere valutata solo se
+ \macro{WIFEXITED} ha restituito un valore non nullo.\\
+ \macro{WIFSIGNALED(s)} & Vera se il processo figlio è terminato
+ in maniera anomala a causa di un segnale che non è stato catturato (vedi
+ \secref{sec:sig_notification}).\\
+ \macro{WTERMSIG(s)} & restituisce il numero del segnale che ha causato
+ la terminazione anomala del processo. Può essere valutata solo se
+ \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 non è definita dallo standard POSIX.1, ma è presente come estensione
+ 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}. \\
+ \macro{WSTOPSIG(s)} & restituisce il numero del segnale che ha bloccato
+ il processo, Può essere valutata solo se \macro{WIFSTOPPED} ha
+ restituito un valore non nullo. \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Descrizione delle varie macro di preprocessore utilizzabili per
+ verificare lo stato di terminazione \var{s} di un processo.}
+ \label{tab:proc_status_macro}
+\end{table}
+
+Entrambe le funzioni restituiscono lo stato di terminazione del processo
+tramite il puntatore \var{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, etc.\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}).
+
+Si tenga conto che nel caso di conclusione anomala il valore restituito da
+\macro{WTERMSIG} può essere controllato contro le costanti definite in
+\file{signal.h}, e stampato usando le funzioni definite 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 processo padre ulteriori informazioni sulle risorse
+usate dal processo terminato e dai vari figli. 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}
+ \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 \var{rusage} un sommario delle
+ risorse usate dal processo (per i dettagli vedi \secref{sec:sys_xxx})
+ \funcdecl{pid\_t wait3(int *status, int options, struct rusage *rusage)}
+ Prima versione, equivalente a \func{wait4(-1, \&status, opt, rusage)} è
+ ormai deprecata in favore di \func{wait4}.
+\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}.
-\subsection{Le funzioni \texttt{exec}}
+
+\subsection{Le funzioni \func{exec}}
\label{sec:proc_exec}
+Abbiamo già detto che una delle modalità principali con cui si utilizzano i
+processi in unix è quella di usarli per lanciare nuovi programmi: questo viene
+fatto attraverso una delle funzioni della famiglia \func{exec}. Quando un
+processo chiama una di queste funzioni esso viene completamente sostituito dal
+nuovo programma; il \acr{pid} del processo non cambia, dato che non viene
+creato un nuovo processo, la funzione semplicemente rimpiazza lo stack, o
+heap, i dati ed il testo del processo corrente con un nuovo programma letto da
+disco.
+
+Ci sono sei diverse versioni di \func{exec} (per questo la si è chiamata
+famiglia di funzioni) che possono essere usate per questo compito, che in
+realtà (come mostrato in \figref{fig:proc_exec_relat}), costituiscono un
+front-end a \func{execve}. Il prototipo di quest'ultima è:
+\begin{prototype}{unistd.h}
+{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:
+ \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{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
+ necessari per eseguirlo non esistono.
+ \item[\macro{ETXTBSY}] L'eseguibile è aperto in scrittura da uno o più
+ processi.
+ \item[\macro{EINVAL}] L'eseguibile ELF ha più di un segmento
+ \macro{PF\_INTERP}, cioè chiede di essere eseguito da più di un
+ interprete.
+ \item[\macro{ELIBBAD}] Un interprete ELF non è in un formato
+ riconoscibile.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre anche \macro{EFAULT}, \macro{ENOMEM}, \macro{EIO},
+ \macro{ENAMETOOLONG}, \macro{E2BIG}, \macro{ELOOP}, \macro{ENOTDIR},
+ \macro{ENFILE}, \macro{EMFILE}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione \func{exec} esegue il file o lo script indicato da
+\var{filename}, passandogli la lista di argomenti indicata da \var{argv}
+e come ambiente la lista di stringhe indicata da \var{envp}; entrambe le
+liste devono essere terminate da un puntatore nullo. I vettori degli
+argomenti e dell'ambiente possono essere acceduti dal nuovo programma
+quando la sua funzione \func{main} è dichiarata nella forma
+\func{main(int argc, char *argv[], char *envp[])}.
+
+Le altre funzioni della famiglia servono per fornire all'utente una serie
+possibile di diverse interfacce per la creazione di un nuovo processo. I loro
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\funcdecl{int execl(const char *path, const char *arg, ...)}
+\funcdecl{int execv(const char *path, char *const argv[])}
+\funcdecl{int execle(const char *path, const char *arg, ..., char
+* const envp[])}
+\funcdecl{int execlp(const char *file, const char *arg, ...)}
+\funcdecl{int execvp(const char *file, char *const argv[])}
+
+Sostituiscono l'immagine corrente del processo con quella indicata nel primo
+argomento. I parametri successivi consentono di specificare gli argomenti a
+linea di comando e l'ambiente ricevuti dal nuovo processo.
+
+\bodydesc{Queste funzioni ritornano solo in caso di errore, restituendo
+ -1; nel qual caso \var{errno} andrà ad assumere i valori visti in
+ precedenza per \func{execve}.}
+\end{functions}
+
+Per capire meglio le differenze fra le funzioni della famiglia si può fare
+riferimento allo specchietto riportato in \ntab. La prima differenza riguarda
+le modalità di passaggio dei parametri che poi andranno a costituire gli
+argomenti a linea di comando (cioè i valori di \var{argv} e \var{argc} visti
+dalla funzione \func{main} del programma chiamato).
+
+Queste modalità sono due e sono riassunte dagli mnenonici \func{v} e \func{l}
+che stanno rispettivamente per \textit{vector} e \textit{list}. Nel primo caso
+gli argomenti sono passati tramite il vettore di puntatori \var{argv[]} a
+stringhe terminate con zero che costituiranno gli argomenti a riga di comando,
+questo vettore \emph{deve} essere terminato da un puntatore nullo.
+
+Nel secondo caso le stringhe degli argomenti sono passate alla funzione come
+lista di puntatori, nella forma:
+\begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
+ char * arg0, char * arg1, ..., char * argn, NULL
+\end{lstlisting}
+che deve essere terminata da un puntatore nullo. In entrambi i casi vale la
+convenzione che il primo argomento (\var{arg0} o \var{argv[0]}) viene usato
+per indicare il nome del file che contiene il programma che verrà eseguito.
+
+\begin{table}[!htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|c|c|c||c|c|c|}
+ \hline
+ \multicolumn{1}{|c|}{\textbf{Caratteristiche}} &
+ \multicolumn{6}{|c|}{\textbf{Funzioni}} \\
+ \hline
+ &\func{execl\ }&\func{execlp}&\func{execle}
+ &\func{execv\ }& \func{execvp}& \func{execve} \\
+ \hline
+ \hline
+ argomenti a lista &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$&&& \\
+ argomenti a vettore &&&&$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$\\
+ \hline
+ filename completo &&$\bullet$&&&$\bullet$& \\
+ ricerca su \var{PATH}&$\bullet$&&$\bullet$&$\bullet$&&$\bullet$ \\
+ \hline
+ ambiente a vettore &&&$\bullet$&&&$\bullet$ \\
+ uso di \var{environ} &$\bullet$&$\bullet$&&$\bullet$&$\bullet$& \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Confronto delle caratteristiche delle varie funzioni della
+ famiglia \func{exec}.}
+ \label{tab:proc_exec_scheme}
+\end{table}
+
+La seconda differenza fra le funzioni riguarda le modalità con cui si
+specifica il programma che si vuole eseguire. Con lo mnemonico \func{p} si
+indicano le due funzioni che replicano il comportamento della shell nello
+specificare il comando da eseguire; quando il parametro \var{file} non
+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}.
+
+Le altre quattro funzioni si limitano invece a cercare di eseguire il file
+indicato dal parametro \var{path}, che viene interpretato come il
+\textit{pathname} del programma.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=13cm]{img/exec_rel}
+ \caption{La interrelazione fra le sei funzioni della famiglia \func{exec}}
+ \label{fig:proc_exec_relat}
+\end{figure}
+
+La terza differenza è come viene passata la lista delle variabili di ambiente.
+Con lo mnemonico \func{e} vengono indicate quelle funzioni che necessitano di
+un vettore di parametri \var{envp[]} analogo a quello usato per gli argomenti
+a riga di comando (terminato quindi da un \macro{NULL}), le altre usano il
+valore della variabile \var{environ} (vedi \secref{sec:proc_environ}) del
+processo di partenza per costruire l'ambiente.
+
+Oltre a mantenere lo stesso \acr{pid}, il nuovo programma fatto partire da
+\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}
+ (\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
+ \secref{sec:sess_xxx}).
+\item il terminale di controllo (vedi \secref{sec:sess_xxx}).
+\item il tempo restante ad un allarme.
+\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})..
+\item i valori delle variabili \var{tms\_utime}, \var{tms\_stime},
+ \var{tms\_cutime}, \var{tms\_ustime} (vedi \secref{sec:xxx_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
+attraverso una \func{exec}, in genere questo è fatto dalla funzione
+\func{opendir} 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}
+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
+appartiene (per i dettagli vedi \secref{sec:proc_perms}).
+
+Se il file da eseguire è in formato \emph{a.out} e necessita di librerie
+condivise, viene lanciato il \textit{linker} dinamico \cmd{ld.so} prima del
+programma per caricare le librerie necessarie ed effettuare il link
+dell'eseguibile. Se il programma è in formato ELF per caricare le librerie
+dinamiche viene usato l'interprete indicato nel segmento \macro{PT\_INTERP},
+in genere questo è \file{/lib/ld-linux.so.1} per programmi linkati con le
+\emph{libc5}, e \file{/lib/ld-linux.so.2} per programmi linkati con le
+\emph{glibc}. Infine nel caso il file sia uno script esso deve iniziare con
+una linea nella forma \cmd{\#!/path/to/interpreter} dove l'interprete indicato
+deve esse un valido programma (binario, non un altro script) che verrà
+chiamato come se si fosse eseguito il comando \cmd{interpreter [arg]
+ filename}.
+
+Con la famiglia delle \func{exec} si chiude il novero delle funzioni su cui è
+basata la gestione dei processi in unix: con \func{fork} si crea un nuovo
+processo, con \func{exec} si avvia un nuovo programma, con \func{exit} e
+\func{wait} si effettua e verifica la conclusione dei programmi. Tutte le
+altre funzioni sono ausiliarie e servono la lettura e il settaggio dei vari
+parametri connessi ai processi.
\label{sec:proc_perms}
In questa sezione esamineremo le problematiche relative al controllo di
-accesso dal punto di vista del processi; gli identificativi usati, come questi
-vengono modificati nella creazione e nel lancio di nuovi processi, e le varie
-funzioni per la loro manipolazione diretta.
+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 alla gestione accorta dei privilegi.
\subsection{Utente e gruppo di un processo}
\label{sec:proc_user_group}
-Abbiamo già accennato in \secref{sec:intro_multiuser} ad ogni utente ed gruppo
-sono associati due identificatori univoci, lo \acr{uid} e il \acr{gid} che li
-contraddistinguono nei confonti del kernel. Questi identificatori stanno alla
-base del sistema di permessi e protezioni di un sistema unix, e vengono usati
-anche nella gestione dei privilegi di accesso dei processi.
-
-In realtà ad ogni processo è associato un certo numero di identificatori, il
-cui elenco è riportato \ntab, in genere questi derivano direttamente
-dall'utente che ha lanciato il processo (attraverso i valori di \acr{uid} e
-\acr{gid}), e vengono usati sia per il controllo di accesso ai file che per la
-gestione dei privilegi associati ai processi stessi.
+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
+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
+utenti, per i quali invece vengono effettuati i vari controlli di accesso.
+
+%Benché il sistema sia piuttosto semplice (è basato su un solo livello di
+% separazione) il sistema permette una
+%notevole flessibilità,
+
+Abbiamo già accennato come il sistema associ ad ogni utente e gruppo due
+identificatori univoci, lo \acr{uid} e il \acr{gid}; questi servono al kernel
+per identificare uno specifico utente o un gruppo di utenti, per poi poter
+controllare che essi siano autorizzati a compiere le operazioni richieste. Ad
+esempio in \secref{sec:file_access_control} vedremo come ad ogni file vengano
+associati un utente ed un gruppo (i suoi \textsl{proprietari}, indicati
+appunto tramite un \acr{uid} ed un \acr{gid}) che vengono controllati dal
+kernel nella gestione dei permessi di accesso.
+
+Dato che tutte le operazioni del sistema vengono compiute dai processi, è
+evidente che per poter implementare un controllo sulle operazioni occorre
+anche poter identificare chi è che ha lanciato un certo processo, e pertanto
+anche a ciascuno di essi 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}.
+
\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
\centering
- \begin{tabular}[c]{|c|l|l|}
+ \begin{tabular}[c]{|c|l|p{6.5cm}|}
\hline
- Sigla & Significato & Utilizzo \\
+ \textbf{Suffisso} & \textbf{Significato} & \textbf{Utilizzo} \\
\hline
\hline
- \acr{ruid} & \textit{real user id} & indica l'utente reale che ha lanciato
+ \acr{uid} & \textit{real user id} & indica l'utente che ha lanciato
il programma\\
- \acr{rgid} & \textit{real group id} & indica il gruppo reale dell'utente
+ \acr{gid} & \textit{real group id} & indica il gruppo dell'utente
che ha lanciato il programma \\
- \acr{euid} & \textit{effective user id} & indica l'utente effettivo usato
- dal programma \\
- \acr{egid} & \textit{effective group id} & indica il gruppo effettivo usato
- dal programma \\
- & \textit{supplementary group id} & indica i gruppi cui
+ \hline
+ \acr{euid} & \textit{effective user id} & indica l'utente usato
+ dal programma nel controllo di accesso \\
+ \acr{egid} & \textit{effective group id} & indica il gruppo
+ usato dal programma nel controllo di accesso \\
+ -- & \textit{supplementary group id} & indica i gruppi cui
l'utente appartiene \\
- \acr{suid} & \textit{saved user id} & indica l'utente \\
- \acr{sgid} & \textit{daved group id} & indica il gruppo \\
+ \hline
+ -- & \textit{saved user id} & copia dell'\acr{euid} iniziale\\
+ -- & \textit{saved group id} & copia dell'\acr{egid} iniziale \\
+ \hline
\acr{fsuid} & \textit{filesystem user id} & indica l'utente effettivo per
il filesystem \\
\acr{fsgid} & \textit{filesystem group id} & indica il gruppo effettivo
per il filesystem \\
\hline
\end{tabular}
- \caption{Identificatori di utente e gruppo associati a ciascun processo.}
+ \caption{Identificatori di utente e gruppo associati a ciascun processo con
+ indicazione dei suffissi usate dalle varie funzioni di manipolazione.}
\label{tab:proc_uid_gid}
\end{table}
-Il \textit{real user id} e il \textit{real group id} indicano l'utente che ha
-lanciato il processo, e vengono settati al login al valore standard di
-\acr{uid} e \acr{gid} dell'utente letti direttamente da \file{/etc/passwd}.
-Questi non vengono mai cambiati nella creazione di nuovi processi e restano
-sempre gli stessi per tutti i processi avviati in una sessione. In realtà è
-possibile modificarli (vedi \secref{sec:proc_setuid}), ma solo per un processo
-che abbia i privilegi di amministratore (ed è così infatti che \cmd{login},
-che gira con i privilegi di amministratore, li setta ai valori corrispondenti
-all'utente che entra nel sistema).
-
-L'\textit{effective user id}, l'\textit{effective group id} e gli eventuali
-\textit{supplementary group id} sono gli identificativi usati per il controllo
-di accesso ai file secondo quanto descritto in dettaglio in
-\secref{sec:file_perm_overview}. Normalmente sono uguali al \textit{real user
- id} e al \textit{real group id}, a meno che il file posto in esecuzione non
-abbia i bit \acr{suid} o \acr{sgid} settati, nel qual caso vengono settati
-rispettivamente all'\acr{uid} e \acr{gid} del file.
+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
+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).
+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 visto 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 cui ci sia
+necessità, di dare a qualunque utente normale privilegi o permessi di
+un'altro (o dell'amministratore).
+
+Come nel caso del \acr{pid} e del \acr{ppid} tutti questi identificatori
+possono essere letti dal processo attraverso delle opportune funzioni, i cui
+prototipi sono i seguenti:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \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
+ processo corrente.
+
+ \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
+ processo corrente.
+
+ \bodydesc{Queste funzioni non riportano condizioni di errore.}
+\end{functions}
+
+In generale l'uso di privilegi superiori deve essere limitato il più
+possibile, per evitare abusi e problemi di sicurezza, per questo occorre anche
+un meccanismo che consenta ad un programma di rilasciare gli eventuali
+maggiori privilegi necessari, una volta che si siano effettuate le operazioni
+per i quali erano richiesti, e a poterli eventualmente recuperare in caso
+servano di nuovo.
+
+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
+ 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
+migliorare la sicurezza con NFS.
Il \textit{saved user id} e il \textit{saved group id} sono copie
dell'\textit{effective user id} e dell'\textit{effective group id} del
-processo padre, e vengono settati all'avvio del processo, prima che
-\textit{effective user id} e \textit{effective group id} vengano modificati
-per tener conto di eventuali \acr{suid} o \acr{sgid}.
+processo padre, e vengono settati dalla funzione \func{exec} all'avvio del
+processo, come copie dell'\textit{effective user id} e dell'\textit{effective
+ group id} dopo che questo sono stati settati tenendo conto di eventuali
+\acr{suid} o \acr{sgid}. Essi quindi consentono di tenere traccia di quale
+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
+\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
+saranno del tutto equivalenti ai precedenti.
+
+Uno specchietto riassuntivo, contenente l'elenco completo degli identificatori
+di utente e gruppo associati dal kernel ad ogni processo, è riportato in
+\tabref{tab:proc_uid_gid}.
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{setuid} e \func{setgid}}
+\label{sec:proc_setuid}
+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
+seguono la semantica POSIX che prevede l'esistenza di \textit{saved user id} e
+\textit{saved group id}; i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\headdecl{sys/types.h}
-\subsection{Le funzioni \texttt{setuid} e \texttt{setgid}}
-\label{sec:proc_setuid}
+\funcdecl{int setuid(uid\_t uid)} Setta l'\textit{user ID} del processo
+corrente.
+
+\funcdecl{int setgid(gid\_t gid)} Setta il \textit{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}.}
+\end{functions}
-\subsection{Le funzioni \texttt{seteuid} e \texttt{setegid}}
+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.
+
+
+L'effetto della chiamata è diverso a seconda dei privilegi del processo; se
+l'\textit{effective user id} è zero (cioè è quello dell'amministratore di
+sistema) allora tutti gli identificatori (\textit{real}, \textit{effective}
+e \textit{saved}) vengono settati al valore specificato da \var{uid},
+altrimenti viene settato solo l'\textit{effective user id}, e soltanto se il
+valore specificato corrisponde o al \textit{real user id} o al \textit{saved
+ user id}. Negli altri casi viene segnalato un errore (con \macro{EPERM}).
+
+Come accennato l'uso principale di queste funzioni è quello di poter
+consentire ad un programma con i bit \acr{suid} o \acr{sgid} settati di
+riportare l'\textit{effective user id} a quello dell'utente che ha lanciato il
+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
+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.
+
+Quando uno di questi programmi (ad esempio \cmd{xterm}) viene lanciato la
+situazione degli identificatori è la seguente:
+\begin{eqnarray*}
+ \label{eq:1}
+ \textit{real group id} &=& \textrm{\acr{gid} (del chiamante)} \\
+ \textit{effective group id} &=& \textrm{\acr{utmp}} \\
+ \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
+questo punto il programma può eseguire una \func{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
+possibile lanciare dal terminale programmi che modificano detto file, in tal
+caso infatti la situazione degli identificatori sarebbe:
+\begin{eqnarray*}
+ \label{eq:2}
+ \textit{real group id} &=& \textrm{\acr{gid} (invariato)} \\
+ \textit{effective group id} &=& \textrm{\acr{gid}} \\
+ \textit{saved group id} &=& \textrm{\acr{utmp} (invariato)}
+\end{eqnarray*}
+e ogni processo lanciato dal terminale avrebbe comunque \acr{gid} come
+\textit{effective group id}. All'uscita dal terminale, per poter di nuovo
+aggiornare lo stato di \file{/var/log/utmp} il programma eseguirà una
+\func{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:
+\begin{eqnarray*}
+ \label{eq:3}
+ \textit{real group id} &=& \textrm{\acr{gid} (invariato)} \\
+ \textit{effective group id} &=& \textrm{\acr{utmp}} \\
+ \textit{saved group id} &=& \textrm{\acr{utmp} (invariato)}
+\end{eqnarray*}
+consentendo l'accesso a \file{/var/log/utmp}.
+
+Occorre però tenere conto che tutto questo non è possibile con un processo con
+i privilegi di root, in tal caso infatti l'esecuzione una \func{setuid}
+comporta il cambiamento di tutti gli identificatori associati al processo,
+rendendo impossibile riguadagnare i privilegi di amministratore. Questo
+comportamento è corretto per l'uso che ne fa \cmd{login} una volta che crea
+una nuova shell per l'utente; ma quando si vuole cambiare soltanto
+l'\textit{effective user id} del processo per cedere i privilegi occorre
+ricorrere ad altre funzioni (si veda ad esempio \secref{sec:proc_seteuid}).
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{setreuid} e \func{setresuid}}
+\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 \textit{saved
+ id} le usava per poter scambiare fra di loro effective e real id. I
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\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
+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
+specificati da \var{rgid} e \var{egid}.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
+ di fallimento: l'unico errore possibile è \macro{EPERM}.}
+\end{functions}
+
+I processi non privilegiati possono settare i \textit{real id} soltanto ai
+valori dei loro \textit{effective id} o \textit{real id} e gli
+\textit{effective id} ai valori dei loro \textit{real id}, \textit{effective
+ id} o \textit{saved id}; valori diversi comportano il fallimento della
+chiamata; l'amministratore invece può specificare un valore qualunque.
+Specificando un valore di -1 l'identificatore corrispondente viene lasciato
+inalterato.
+
+Con queste funzione si possono scambiare fra loro \textit{real id} e
+\textit{effective id}, e pertanto è possibile implementare un comportamento
+simile a quello visto in precedenza per \func{setgid}, cedendo i privilegi con
+un primo scambio, e recuperandoli, eseguito il lavoro non privilegiato, con un
+secondo scambio.
+
+In questo caso però occorre porre molta attenzione quando si creano nuovi
+processi nella fase intermedia in cui si sono scambiati gli identificatori, in
+questo caso infatti essi avranno un \textit{real id} privilegiato, che dovrà
+essere esplicitamente eliminato prima di porre in esecuzione un nuovo
+programma (occorrerà cioè eseguire un'altra chiamata dopo la \func{fork}, e
+prima della \func{exec} per uniformare i \textit{real id} agli
+\textit{effective id}) in caso contrario quest'ultimo potrebbe a sua volta
+effettuare uno scambio e riottenere privilegi non previsti.
+
+Lo stesso problema di propagazione dei privilegi ad eventuali processi figli
+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 tutte le volte che uno degli identificatori viene modificato ad un
+valore diverso dal precedente \textit{real id}, il \textit{saved id} viene
+sempre settato al valore dell'\textit{effective id}.
+
+
+\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,
+e permettono un completo controllo su tutti gli identificatori (\textit{real},
+\textit{effective} e \textit{saved}), i prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\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
+\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
+\var{rgid}, \var{egid} e \var{sgid}.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
+ di fallimento: l'unico errore possibile è \macro{EPERM}.}
+\end{functions}
+
+I processi non privilegiati possono cambiare uno qualunque degli
+identificatori usando uno qualunque dei valori correnti di \textit{real id},
+\textit{effective id} o \textit{saved id}, l'amministratore può specificare i
+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:
+\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{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
+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}.
+
+C'è un solo caso in cui si ha necessità di introdurre una differenza fra
+\textit{effective id} e \textit{filesystem id}, ed è per ovviare ad un
+problema di sicurezza che si presenta quando si deve implementare un server
+NFS. Il server NFS infatti deve poter cambiare l'identificatore con cui accede
+ai file per assumere l'identità del singolo utente remoto, ma se questo viene
+fatto cambiando l'\textit{effective id} o il \textit{real id} il server si
+espone alla ricezione di eventuali segnali ostili da parte dell'utente di cui
+ha temporaneamente assunto l'identità. Cambiando solo il \textit{filesystem
+ id} si ottengono i privilegi necessari per accedere ai file, mantenendo
+quelli originari per quanto riguarda tutti gli altri controlli di accesso.
+
+Le due funzioni usate per cambiare questi identificatori sono \func{setfsuid}
+e \func{setfsgid}, ovviamente sono specifiche di Linux e non devono essere
+usate se si intendono scrivere programmi portabili; i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{sys/fsuid.h}
+
+\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
+processo corrente a \var{fsgid}.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
+ di fallimento: l'unico errore possibile è \macro{EPERM}.}
+\end{functions}
+
+Queste funzioni hanno successo solo se il processo chiamante ha i privilegi di
+amministratore o, per gli altri utenti, se il valore specificato coincide con
+uno dei \textit{real}, \textit{effective} o \textit{saved id}.
+
+
+\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
+esistono quando si ha a che fare con un sistema in cui viene eseguito un solo
+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.
+
+
+\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
+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.
+
+In un ambiente multitasking il concetto è essenziale, dato che un processo può
+essere interrotto in qualunque momento dal kernel che mette in esecuzione un
+altro processo o dalla ricezione di un segnale; occorre pertanto essere
+accorti nei confronti delle possibili \textit{race condition} (vedi
+\secref{sec:proc_race_cond}) derivanti da operazioni interrotte in una fase in
+cui non erano ancora state completate.
+
+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
+\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
+non possono essere interrotte (o subire interferenze pericolose) da altri
+processi.
+
+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
+solo il solo accesso o l'assegnazione di una variabile possono non essere più
+operazioni atomiche (torneremo su questi aspetti in \secref{sec:sign_xxx}).
+
+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
+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.
+
+
+\subsection{Le \textit{race condition} e i \textit{deadlock}}
+\label{sec:proc_race_cond}
+
+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
+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.
+
+Dato che in un sistema multitasking ogni processo può essere interrotto in
+qualunque momento per farne subentrare un'altro in esecuzione, niente può
+assicurare un preciso ordine di esecuzione fra processi diversi o che una
+sezione di un programma possa essere eseguita senza interruzioni da parte di
+altri. Queste situazioni comportano pertanto errori estremamente subdoli e
+difficili da tracciare, in quanto nella maggior parte dei casi tutto
+funzionerà regolarmente, e solo occasionalmente si avranno degli errori.
+
+Per questo occorre essere ben consapovoli 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
+\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
+meccanismi di sincronizzazione (torneremo su queste problematiche di questo
+tipo in \secref{sec:ipc_semaph}).
+
+Un caso particolare di \textit{race condition} sono poi i cosiddetti
+\textit{deadlock}, particolarmente gravi in quanto comportano spesso il blocco
+completo di un servizio, e non il fallimento di una singola operazione.
+L'esempio tipico di una situazione che può condurre ad un \textit{deadlock} è
+quello in cui un flag di ``occupazione'' viene rilasciato da un evento
+asincrono (come un segnale o un altro processo) fra il momento in cui lo si è
+controllato (trovadolo occupato) e la successiva operazione di attesa per lo
+sblocco. In questo caso, dato che l'evento di sblocco del flag è avvenuto
+senza che ce ne accorgessimo proprio fra il controllo e la messa in attesa,
+quest'ultima diventerà perpetua (da cui il nome di \textit{deadlock}).
+
+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.
+
+
+\subsection{Le funzioni rientranti}
+\label{sec:proc_reentrant}
+
+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
+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
+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
+se viene passato lo stesso oggetto; in tutti questi casi occorre molta cura da
+parte del programmatore.
+
+In genere le funzioni di libreria non sono rientranti, molte di esse ad
+esempio utilizzano variabili statiche, le \acr{glibc} però mettono a
+disposizione due macro di compilatore, \macro{\_REENTRANT} e
+\macro{\_THREAD\_SAFE}, la cui definizione attiva le versioni rientranti di
+varie funzioni di libreria, che sono identificate aggiungendo il suffisso
+\func{\_r} al nome della versione normale.
+
+
+
+
projects / gapil.git / blobdiff