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\chapter{La gestione dei processi}
\label{cha:process_handling}
-Come accennato nell'introduzione in un sistema unix ogni attività del sistema
-viene svolta tramite i processi. In sostanza i processi costituiscono l'unità
-base per l'allocazione e l'uso delle risorse del sistema.
+Come accennato nell'introduzione in un sistema Unix tutte le operazioni
+vengono svolte tramite opportuni processi. In sostanza questi ultimi vengono
+a costituire l'unità base per l'allocazione e l'uso delle risorse del sistema.
-Nel precedente capitolo abbiamo 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 terminazione dei processi, della gestione dei loro attributi e
+privilegi, e di tutte le funzioni a questo connesse. Infine nella sezione
+finale introdurremo alcune problematiche generiche della programmazione in
+ambiente multitasking.
\section{Introduzione}
\label{sec:proc_gen}
-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 un'introduzione generale ai concetti che stanno alla base della
+gestione dei processi in un sistema unix-like. Introdurremo in questa sezione
+l'architettura della gestione dei processi e le sue principali
+caratteristiche, dando una panoramica sull'uso delle principali funzioni di
+gestione.
-\subsection{La gerarchia dei processi}
+
+\subsection{L'architettura della gestione dei processi}
\label{sec:proc_hierarchy}
A differenza di quanto avviene in altri sistemi (ad esempio nel VMS la
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 univoco, il cosiddetto \textit{process identifier} o, più brevemente,
+\acr{pid}, assegnato in forma progressiva (vedi sez.~\ref{sec:proc_pid}) quando
+il processo viene creato.
+
+Una seconda caratteristica di un sistema Unix è che la generazione di un
+processo è un'operazione separata rispetto al lancio di un programma. In
+genere la sequenza è sempre quella di creare un nuovo processo, il quale
+eseguirà, in un passo successivo, il programma desiderato: 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.}.
-
-
-\subsection{Una panoramica sulle funzioni di gestione}
+amministrativi nelle operazioni ordinarie del sistema (torneremo su alcuni di
+essi in sez.~\ref{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 speciali che pur comparendo come
+ figli di \cmd{init}, o con \acr{pid} successivi, sono in realtà generati
+ direttamente dal kernel, (come \cmd{keventd}, \cmd{kswapd}, ecc.).} si
+possono classificare i processi con la relazione padre/figlio in
+un'organizzazione gerarchica ad albero, in maniera analoga a come i file sono
+organizzati in un albero di directory (si veda
+sez.~\ref{sec:file_organization}); in fig.~\ref{fig:proc_tree} si è mostrato il
+risultato del comando \cmd{pstree} che permette di visualizzare questa
+struttura, alla cui base c'è \cmd{init} che è progenitore di tutti gli altri
+processi.
+
+Il kernel mantiene una tabella dei processi attivi, la cosiddetta
+\textit{process table}; per ciascun processo viene mantenuta una voce,
+costituita da una struttura \struct{task\_struct}, nella tabella dei processi
+che contiene tutte le informazioni rilevanti per quel processo. Tutte le
+strutture usate a questo scopo sono dichiarate nell'header file
+\file{linux/sched.h}, ed uno schema semplificato, che riporta la struttura
+delle principali informazioni contenute nella \struct{task\_struct} (che in
+seguito incontreremo a più riprese), è mostrato in
+fig.~\ref{fig:proc_task_struct}.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=13cm]{img/task_struct}
+ \caption{Schema semplificato dell'architettura delle strutture usate dal
+ kernel nella gestione dei processi.}
+ \label{fig:proc_task_struct}
+\end{figure}
+
+Come accennato in sez.~\ref{sec:intro_unix_struct} è lo
+\textit{scheduler}\index{\textit{scheduler}} che decide quale processo mettere
+in esecuzione; esso viene eseguito ad ogni system call ed ad ogni
+interrupt,\footnote{più in una serie di altre occasioni. NDT completare questa
+ parte.} (ma può essere anche attivato esplicitamente). Il timer di sistema
+provvede comunque a che esso sia invocato periodicamente, generando un
+interrupt periodico secondo la frequenza specificata dalla costante
+\const{HZ}, definita in \file{asm/param.h}, ed il cui valore è espresso in
+Hertz.\footnote{Il valore usuale di questa costante è 100, per tutte le
+ architetture eccetto l'alpha, per la quale è 1000. Occorre fare attenzione a
+ non confondere questo valore con quello dei clock tick (vedi
+ sez.~\ref{sec:sys_unix_time}).}
+%Si ha cioè un interrupt dal timer ogni centesimo di secondo.
+
+Ogni volta che viene eseguito, lo \textit{scheduler}\index{\textit{scheduler}}
+effettua il calcolo delle priorità dei vari processi attivi (torneremo su
+questo in sez.~\ref{sec:proc_priority}) e stabilisce quale di essi debba
+essere posto in esecuzione fino alla successiva invocazione.
+
+
+\subsection{Una panoramica sulle funzioni fondamentali}
\label{sec:proc_handling_intro}
-I processi vengono creati dalla funzione \func{fork}; in molti unix questa è
-una system call, Linux però usa un'altra nomenclatura, e la funzione fork è
-basata a sua volta sulla system call \func{\_\_clone}, che viene usata anche
-per generare i \textit{thread}. Il processo figlio creato dalla \func{fork} è
-una copia identica del processo processo padre, ma ha nuovo \acr{pid} e viene
+In un sistema unix-like i processi vengono sempre creati da altri processi
+tramite la funzione \func{fork}; il nuovo processo (che viene chiamato
+\textsl{figlio}) creato dalla \func{fork} è una copia identica del processo
+processo originale (detto \textsl{padre}), ma ha un nuovo \acr{pid} e viene
eseguito in maniera indipendente (le differenze fra padre e figlio sono
-affrontate in dettaglio in \secref{sec:proc_fork}).
+affrontate in dettaglio in sez.~\ref{sec:proc_fork}).
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
+sez.~\ref{sec:proc_wait}); queste funzioni restituiscono anche un'informazione
+abbastanza limitata sulle cause della terminazione del processo figlio.
Quando un processo ha concluso il suo compito o ha incontrato un errore non
risolvibile esso può essere terminato con la funzione \func{exit} (si veda
-quanto discusso in \secref{sec:proc_termination}). La vita del processo però
+quanto discusso in sez.~\ref{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.
Il programma che un processo sta eseguendo si chiama immagine del processo (o
\textit{process image}), le funzioni della famiglia \func{exec} permettono di
-caricare un'altro programma da disco sostituendo quest'ultimo all'immagine
-corrente; questo fa si che l'immagine precedente venga completamente
-cancellata. Questo significa che quando il nuovo programma esce anche il
+caricare un altro programma da disco sostituendo quest'ultimo all'immagine
+corrente; questo fa sì che l'immagine precedente venga completamente
+cancellata. Questo significa che quando il nuovo programma termina, anche il
processo termina, e non si può tornare alla precedente immagine.
Per questo motivo la \func{fork} e la \func{exec} sono funzioni molto
-\section{La gestione dei processi}
+\section{Le funzioni di base}% della gestione dei processi}
\label{sec:proc_handling}
-In questa sezione tratteremo le 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
+In questa sezione tratteremo le problematiche della gestione dei processi
+all'interno del sistema, illustrandone tutti i dettagli. Inizieremo con le
+funzioni elementari che permettono di leggerne gli identificatori, per poi
+passare alla spiegazione delle funzioni base che si usano per la creazione e
+la terminazione dei processi, e per la messa in esecuzione degli altri
programmi.
\subsection{Gli identificatori dei processi}
\label{sec:proc_pid}
-Come accennato nell'introduzione ogni processo viene identificato dal sistema
-da un numero identificativo unico, il \textit{process id} o \acr{pid};
+Come accennato nell'introduzione, ogni processo viene identificato dal sistema
+da un numero identificativo univoco, il \textit{process ID} o \acr{pid};
quest'ultimo è un tipo di dato standard, il \type{pid\_t} che in genere è un
-intero con segno (nel caso di Linux e delle glibc il tipo usato è \type{int}).
+intero con segno (nel caso di Linux e delle \acr{glibc} il tipo usato è
+\ctyp{int}).
-Il \acr{pid} viene assegnato in forma progressiva ogni volta che un nuovo
-processo viene creato, fino ad un limite massimo (in genere essendo detto
-numero memorizzato in un intero a 16 bit si arriva a 32767) oltre il quale si
-riparte dal numero più basso disponibile (FIXME: verificare, non sono sicuro).
-Per questo motivo processo il processo di avvio (\cmd{init}) ha sempre il
-\acr{pid} uguale a uno.
+Il \acr{pid} viene assegnato in forma progressiva\footnote{in genere viene
+ assegnato il numero successivo a quello usato per l'ultimo processo creato,
+ a meno che questo numero non sia già utilizzato per un altro \acr{pid},
+ \acr{pgid} o \acr{sid} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}).} ogni volta
+che un nuovo processo viene creato, fino ad un limite che, essendo il
+\acr{pid} un numero positivo memorizzato in un intero a 16 bit, arriva ad un
+massimo di 32768. Oltre questo valore l'assegnazione riparte dal numero più
+basso disponibile a partire da un minimo di 300,\footnote{questi valori, fino
+ al kernel 2.4.x, sono definiti dalla macro \const{PID\_MAX} in
+ \file{threads.h} e direttamente in \file{fork.c}, con il kernel 2.5.x e la
+ nuova interfaccia per i thread creata da Ingo Molnar anche il meccanismo di
+ allocazione dei \acr{pid} è stato modificato.} che serve a riservare i
+\acr{pid} più bassi ai processi eseguiti direttamente dal kernel. Per questo
+motivo, come visto in sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, il processo di avvio
+(\cmd{init}) ha sempre il \acr{pid} uguale a uno.
Tutti i processi inoltre memorizzano anche il \acr{pid} del genitore da cui
sono stati creati, questo viene chiamato in genere \acr{ppid} (da
-\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 usando le due funzioni \funcd{getpid} e \funcd{getppid}, i cui
+prototipi sono:
\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
- corrente.
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \funcdecl{pid\_t getpid(void)}
+
+ Restituisce il \acr{pid} del processo corrente.
+
+ \funcdecl{pid\_t getppid(void)}
+
+ Restituisce il \acr{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
+fig.~\ref{fig:proc_fork_code}, nel programma \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
-cui diventa possibile garantire l'unicità: ad esempio la funzione
-\func{tmpname} (si veda \secref{sec:file_temp_file}) usa il \acr{pid} per
-generare un pathname univoco, che non potrà essere replicato da un'altro
-processo che usi la stessa funzione.
+Il fatto che il \acr{pid} sia un numero univoco per il sistema lo rende un
+candidato per generare ulteriori indicatori associati al processo di cui
+diventa possibile garantire l'unicità: ad esempio in alcune implementazioni la
+funzione \func{tempnam} (si veda sez.~\ref{sec:file_temp_file}) usa il
+\acr{pid} per generare un \index{\textit{pathname}}\textit{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
+cap.~\ref{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 che vedremo in
+sez.~\ref{sec:sess_proc_group}, relativi al controllo di sessione), ad ogni
+processo vengono associati degli altri identificatori che vengono usati per il
+controllo di accesso. Questi servono per determinare se un processo può
+eseguire o meno le operazioni richieste, a seconda dei privilegi e
+dell'identità di chi lo ha posto in esecuzione; l'argomento è complesso e sarà
+affrontato in dettaglio in sez.~\ref{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 \funcd{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{In caso di successo restituisce il \acr{pid} del figlio al padre e
+ zero al figlio; ritorna -1 al padre (senza creare il figlio) in caso di
+ errore; \var{errno} può assumere i valori:
\begin{errlist}
- \item \macro{EAGAIN} non ci sono risorse sufficienti per creare un'altro
+ \item[\errcode{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[\errcode{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 a partire
+dall'istruzione successiva alla \func{fork}; il processo figlio è però una
+copia del padre, e riceve una copia dei segmenti di testo, stack e dati (vedi
+sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}), ed esegue esattamente lo stesso codice del
+padre. Si tenga presente però che la memoria è copiata, non condivisa,
+pertanto padre e figlio vedono variabili diverse.
+
+Per quanto riguarda la gestione della memoria, in generale il segmento di
+testo, che è identico per i due processi, è condiviso e tenuto in read-only
+per il padre e per i figli. Per gli altri segmenti Linux utilizza la tecnica
+del \textit{copy on write}\index{\textit{copy~on~write}}; questa tecnica
+comporta che una pagina di memoria viene effettivamente copiata per il nuovo
+processo solo quando ci viene effettuata sopra una scrittura (e si ha quindi
+una reale differenza fra padre e figlio). In questo modo si rende molto più
+efficiente il meccanismo della creazione di un nuovo processo, non essendo più
+necessaria la copia di tutto lo spazio degli indirizzi virtuali del padre, ma
+solo delle pagine di memoria che sono state modificate, e solo al momento
+della modifica stessa.
La differenza che si ha nei due processi è che nel processo padre il valore di
-ritorno della funzione 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.
+ritorno della funzione \func{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. Si noti come la funzione \func{fork} ritorni
+\textbf{due} volte: una nel padre e una nel figlio.
+
+La scelta di questi valori di ritorno non è casuale, un processo infatti può
+avere più figli, ed il valore di ritorno di \func{fork} è l'unico modo che gli
+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 sez.~\ref{sec:proc_pid}) per cui si usa il valore nullo,
+che non è il \acr{pid} di nessun processo.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includecodesample{listati/ForkTest.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{Esempio di codice per la creazione di nuovi processi.}
+ \label{fig:proc_fork_code}
+\end{figure}
+
+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 (vedi
+sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}, ed in particolare
+tab.~\ref{tab:sys_rlimit_values}).
+
+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 cui viene
+affidata l'esecuzione di una certa sezione di codice, mentre il processo padre
+ne esegue un'altra. È il caso tipico dei programmi server (il modello
+\textit{client-server} è illustrato in sez.~\ref{sec:net_cliserv}) in cui il
+padre riceve ed accetta le richieste da parte dei programmi 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 di fare una \func{exec} (di
+cui parleremo in sez.~\ref{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 per la prima modalità
+d'uso, esistono numerosi scenari in cui si può usare una \func{fork} senza
+aver bisogno di eseguire una \func{exec}. Inoltre, anche nel caso della
+seconda modalità d'uso, avere le due funzioni separate permette al figlio di
+cambiare gli attributi del processo (maschera dei segnali, redirezione
+dell'output, identificatori) prima della \func{exec}, rendendo così
+relativamente facile intervenire sulle le modalità di esecuzione del nuovo
+programma.
+
+In fig.~\ref{fig:proc_fork_code} è riportato il corpo del codice del programma
+di esempio \cmd{forktest}, che permette di illustrare molte caratteristiche
+dell'uso della funzione \func{fork}. Il programma crea un numero di figli
+specificato da linea di comando, e prende anche alcune opzioni per indicare
+degli eventuali tempi di attesa in secondi (eseguiti tramite la funzione
+\func{sleep}) per il padre ed il figlio (con \cmd{forktest -h} si ottiene la
+descrizione delle opzioni); il codice completo, compresa la parte che gestisce
+le opzioni a riga di comando, è disponibile nel file \file{ForkTest.c},
+distribuito insieme agli altri sorgenti degli esempi su
+\href{http://gapil.truelite.it/gapil_source.tgz}
+{\textsf{http://gapil.truelite.it/gapil\_source.tgz}}.
+
+Decifrato il numero di figli da creare, il ciclo principale del programma
+(\texttt{\small 24--40}) esegue in successione la creazione dei processi figli
+controllando il successo della chiamata a \func{fork} (\texttt{\small
+ 25--29}); ciascun figlio (\texttt{\small 31--34}) si limita a stampare il
+suo numero di successione, eventualmente attendere il numero di secondi
+specificato e scrivere un messaggio prima di uscire. Il processo padre invece
+(\texttt{\small 36--38}) stampa un messaggio di creazione, eventualmente
+attende il numero di secondi specificato, e procede nell'esecuzione del ciclo;
+alla conclusione del ciclo, prima di uscire, può essere specificato un altro
+periodo di attesa.
+
+Se eseguiamo il comando\footnote{che è preceduto dall'istruzione \code{export
+ LD\_LIBRARY\_PATH=./} per permettere l'uso delle librerie dinamiche.}
+senza specificare attese (come si può notare in (\texttt{\small 17--19}) i
+valori predefiniti specificano di non attendere), otterremo come output sul
+terminale:
+
+\footnotesize
+\begin{verbatim}
+[piccardi@selidor sources]$ export LD_LIBRARY_PATH=./; ./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
+Child 2, parent 1963, exiting
+Go to next child
+Child 3 successfully executing
+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 che non
+si può dire quale processo fra il padre ed il figlio venga eseguito per
+primo\footnote{a partire dal kernel 2.5.2-pre10 è stato introdotto il nuovo
+ scheduler\index{\textit{scheduler}} di Ingo Molnar che esegue sempre per
+ primo il figlio; per mantenere la portabilità è opportuno non fare comunque
+ affidamento su questo comportamento.} dopo la chiamata a \func{fork};
+dall'esempio si può notare infatti come nei primi due cicli sia stato eseguito
+per primo il padre (con la stampa del \acr{pid} del nuovo processo) per poi
+passare all'esecuzione del figlio (completata con i due avvisi di esecuzione
+ed uscita), e tornare all'esecuzione del padre (con la stampa del passaggio al
+ciclo successivo), mentre la terza volta è stato prima eseguito il figlio
+(fino alla conclusione) e poi il padre.
+
+In generale l'ordine di esecuzione dipenderà, oltre che dall'algoritmo di
+scheduling usato dal kernel, dalla particolare situazione in cui si trova la
+macchina al momento della chiamata, risultando del tutto impredicibile.
+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, né sull'ordine in cui questi potranno
+essere messi in esecuzione. Se è necessaria una qualche forma di precedenza
+occorrerà provvedere ad espliciti meccanismi di sincronizzazione, pena il
+rischio di incorrere nelle cosiddette
+\textit{race condition}\index{\textit{race~condition}}
+(vedi sez.~\ref{sec:proc_race_cond}).
+
+Si noti inoltre che essendo i segmenti di memoria utilizzati dai singoli
+processi completamente separati, le modifiche delle variabili nei processi
+figli (come l'incremento di \var{i} in \texttt{\small 31}) sono visibili solo
+a loro (ogni processo vede solo la propria copia della memoria), e non hanno
+alcun effetto sul valore che le stesse variabili hanno nel processo padre (ed
+in eventuali altri processi figli che eseguano lo stesso codice).
+
+Un secondo aspetto molto importante nella creazione dei processi figli è
+quello dell'interazione dei vari processi con i file; per illustrarlo meglio
+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 cap.~\ref{cha:file_unix_interface} e in
+cap.~\ref{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 (trattata in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_buffering})
+varia a seconda che si tratti di un file su disco (in cui il buffer viene
+scaricato su disco solo quando necessario) o di un terminale (nel qual caso il
+buffer viene scaricato ad ogni carattere di a capo).
+
+Nel primo esempio allora avevamo che ad ogni chiamata a \func{printf} il
+buffer veniva scaricato, e le singole righe erano stampate a video subito dopo
+l'esecuzione della \func{printf}. Ma con la redirezione su file la scrittura
+non avviene più alla fine di ogni riga e l'output resta nel buffer. Dato che
+ogni figlio riceve una copia della memoria del padre, esso riceverà anche
+quanto c'è nel buffer delle funzioni di I/O, comprese le linee scritte dal
+padre fino allora. Così quando il buffer viene scritto su disco all'uscita del
+figlio, troveremo nel file anche tutto quello che il processo padre aveva
+scritto prima della sua creazione. E alla fine del file (dato che in questo
+caso il padre esce per ultimo) troveremo anche l'output completo del padre.
+
+L'esempio ci mostra un altro aspetto fondamentale dell'interazione con i file,
+valido anche per l'esempio precedente, ma meno evidente: il fatto cioè che non
+solo processi diversi possono scrivere in contemporanea sullo stesso file
+(l'argomento della condivisione dei file è trattato in dettaglio in
+sez.~\ref{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 nei figli tutti i file descriptor aperti nel
+padre (allo stesso modo in cui lo fa la funzione \func{dup}, trattata in
+sez.~\ref{sec:file_dup}), il che comporta che padre e figli condividono le
+stesse voci della \textit{file table} (per la spiegazione di questi termini si
+veda sez.~\ref{sec:file_sharing}) fra cui c'è anche la posizione corrente nel
+file.
+
+In questo modo se un processo scrive sul file aggiornerà la posizione corrente
+sulla \textit{file table}, e tutti gli altri processi, che vedono la stessa
+\textit{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 e attende la sua conclusione per proseguire, ed entrambi
+scrivono sullo stesso file (un caso tipico è la shell quando lancia un
+programma, il cui output va sullo standard output).
+
+In questo modo, anche se l'output viene rediretto, il padre potrà sempre
+continuare a scrivere in coda a quanto scritto dal figlio in maniera
+automatica; se così non fosse ottenere questo comportamento sarebbe
+estremamente complesso necessitando di una qualche forma di comunicazione fra
+i due processi per far riprendere al padre la scrittura al punto giusto.
+
+In generale comunque non è buona norma far scrivere più processi sullo stesso
+file senza una qualche forma di sincronizzazione in quanto, come visto anche
+con il nostro esempio, le varie scritture risulteranno mescolate fra loro in
+una sequenza impredicibile. Per questo 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
+ della posizione corrente 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 processi 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}\index{\textit{close-on-exec}} impostati (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_exec} e sez.~\ref{sec:file_fcntl});
+\item gli identificatori per il controllo di accesso: l'\textsl{user-ID
+ reale}, il \textsl{group-ID reale}, l'\textsl{user-ID effettivo}, il
+ \textsl{group-ID effettivo} ed i \textit{group-ID supplementari} (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_access_id});
+\item gli identificatori per il controllo di sessione: il \textit{process
+ group-ID} e il \textit{session id} ed il terminale di controllo (vedi
+ sez.~\ref{sec:sess_proc_group});
+\item la directory di lavoro e la directory radice (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_work_dir} e sez.~\ref{sec:file_chroot});
+\item la maschera dei permessi di creazione (vedi sez.~\ref{sec:file_umask});
+\item la maschera dei segnali bloccati (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask}) e le
+ azioni installate (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha});
+\item i segmenti di memoria condivisa agganciati al processo (vedi
+ sez.~\ref{sec:ipc_sysv_shm});
+\item i limiti sulle risorse (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit});
+\item le priorità real-time e le affinità di processore (vedi
+ sez.~\ref{sec:proc_real_time});
+\item le variabili di ambiente (vedi sez.~\ref{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 \acr{pid} (\textit{process id});
+\item il \acr{ppid} (\textit{parent process id}), quello del figlio viene
+ impostato al \acr{pid} del padre;
+\item i valori dei tempi di esecuzione della struttura \struct{tms} (vedi
+ sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}) che nel figlio sono posti a zero;
+\item i \textit{lock} sui file (vedi sez.~\ref{sec:file_locking}), che non
+ vengono ereditati dal figlio;
+\item gli allarmi ed i segnali pendenti (vedi sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}), 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 fatta solo per poi eseguire una \func{exec}. La funzione
+venne introdotta in BSD per migliorare le prestazioni.
-Si noti come la funzione \fucn{fork} ritorni \textbf{due} volte: nel padre e
-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 idenficare 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.
+Dato che Linux supporta il \textit{copy on
+ write}\index{\textit{copy~on~write}} la perdita di prestazioni è
+assolutamente trascurabile, e l'uso di questa funzione (che resta un caso
+speciale della system call \func{\_\_clone}) è deprecato; per questo eviteremo
+di trattarla ulteriormente.
-In generale non si può dire se il quale fra il padre ed il figlio venga
-eseguito per primo\footnote{anche se nel kernel 2.4.x è stato introdotto un
- meccanismo che metteva in esecuzione sempre il xxx per primo (TODO
- recuperare le informazioni esatte)}, per cui se i due processi devono essere
-sincronizzati occorre ricorrere ad un qualche meccanismo di
-intercomunicazione.
+\subsection{La conclusione di un processo}
+\label{sec:proc_termination}
+In sez.~\ref{sec:proc_conclusion} abbiamo già affrontato le modalità con cui
+chiudere un programma, ma dall'interno del programma stesso; avendo a che fare
+con un sistema multitasking resta da affrontare l'argomento dal punto di vista
+di come il sistema gestisce la conclusione dei processi.
+Abbiamo visto in sez.~\ref{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).
-\subsection{Le funzioni \texttt{wait} e \texttt{waitpid}}
+Ma abbiamo accennato che oltre alla conclusione normale esistono anche delle
+modalità di conclusione anomala; queste sono in sostanza due: il programma può
+chiamare la funzione \func{abort} per invocare una chiusura anomala, o essere
+terminato da un segnale. In realtà anche la prima modalità si riconduce alla
+seconda, dato che \func{abort} si limita a generare il segnale
+\const{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 file descriptor sono chiusi;
+\item viene memorizzato lo stato di terminazione del processo;
+\item ad ogni processo figlio viene assegnato un nuovo padre (in genere
+ \cmd{init});
+\item viene inviato il segnale \const{SIGCHLD} al processo padre (vedi
+ sez.~\ref{sec:sig_sigchld});
+\item se il processo è un leader di sessione ed il suo terminale di controllo
+ è quello della sessione viene mandato un segnale di \const{SIGHUP} a tutti i
+ processi del gruppo di \textit{foreground} e il terminale di controllo viene
+ disconnesso (vedi sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term});
+\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 \const{SIGHUP} e \const{SIGCONT}
+ (vedi ancora sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term}).
+\end{itemize*}
+
+Oltre queste operazioni è però necessario poter disporre di un meccanismo
+ulteriore che consenta di sapere come la terminazione è avvenuta: dato che in
+un sistema unix-like tutto viene gestito attraverso i processi, il meccanismo
+scelto consiste nel riportare lo stato di terminazione (il cosiddetto
+\textit{termination status}) al processo padre.
+
+Nel caso di conclusione normale, abbiamo visto in
+sez.~\ref{sec:proc_conclusion} che 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
+sez.~\ref{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 orfano
+venga \textsl{adottato} da \cmd{init}. Come già accennato quando un processo
+termina, il kernel controlla se è il padre di altri processi in esecuzione: in
+caso positivo allora il \acr{ppid} di tutti questi processi viene sostituito
+con il \acr{pid} di \cmd{init} (e cioè con 1); in questo modo ogni processo
+avrà sempre un padre (nel caso possiamo parlare di un padre \textsl{adottivo})
+cui riportare il suo stato di terminazione. Come verifica di questo
+comportamento possiamo eseguire il nostro programma \cmd{forktest} imponendo a
+ciascun processo figlio due secondi di attesa prima di uscire, il risultato è:
+
+\footnotesize
+\begin{verbatim}
+[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 sez.~\ref{sec:sys_unix_time}) e lo stato di terminazione,
+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}\index{zombie}, essi
+restano presenti nella tabella dei processi ed in genere possono essere
+identificati dall'output di \cmd{ps} per la presenza di una \texttt{Z} nella
+colonna che ne indica lo stato (vedi tab.~\ref{tab:proc_proc_states}). 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 \textit{background} (vedi
+sez.~\ref{sec:sess_job_control}), 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\index{zombie} e l'indicazione che sono stati
+terminati.
+
+La possibilità di avere degli zombie\index{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 sez.~\ref{sec:sig_sigchld} e sez.~\ref{sec:proc_wait}).
+Questa operazione è necessaria perché anche se gli
+\textit{zombie}\index{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}\index{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\index{zombie}: alla sua terminazione
+infatti tutti i suoi figli (compresi gli zombie\index{zombie}) verranno
+adottati da \cmd{init}, il quale provvederà a completarne la terminazione.
+
+Si tenga presente infine che siccome gli zombie\index{zombie} sono processi
+già usciti, non c'è modo di eliminarli con il comando \cmd{kill}; l'unica
+possibilità di cancellarli dalla tabella dei processi è quella di terminare il
+processo che li ha generati, in modo che \cmd{init} possa adottarli e
+provvedere a concluderne la terminazione.
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{wait} e \func{waitpid}}
\label{sec:proc_wait}
+Uno degli usi più comuni delle capacità multitasking di un sistema unix-like
+consiste nella creazione di programmi di tipo server, in cui un processo
+principale attende le richieste che vengono poi soddisfatte da una serie di
+processi figli. Si è già sottolineato al paragrafo precedente come in questo
+caso diventi necessario gestire esplicitamente la conclusione dei figli onde
+evitare di riempire di \textit{zombie}\index{zombie} la tabella dei processi;
+le funzioni deputate a questo compito sono sostanzialmente due, \funcd{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.
+
+\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[\errcode{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 non appena un
+processo figlio termina. Se un figlio è già terminato la funzione ritorna
+immediatamente, se più di un figlio è terminato occorre chiamare la funzione
+più volte se si vuole recuperare lo stato di terminazione di tutti quanti.
+
+Al ritorno della funzione lo stato di terminazione del figlio viene salvato
+nella variabile puntata da \param{status} e tutte le risorse del kernel
+relative al processo (vedi sez.~\ref{sec:proc_termination}) vengono rilasciate.
+Nel caso un processo abbia più figli il valore di ritorno (il \acr{pid} del
+figlio) 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 qualunque processo figlio. Nelle occasioni in cui è
+necessario attendere la conclusione di un processo specifico occorrerebbe
+predisporre un meccanismo che tenga conto dei processi già terminati, e
+provvedere 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
+\funcd{waitpid} che effettua lo stesso servizio, ma dispone di una serie di
+funzionalità più ampie, legate anche al controllo di sessione (si veda
+sez.~\ref{sec:sess_job_control}). Dato che è possibile ottenere lo stesso
+comportamento di \func{wait} si consiglia di utilizzare sempre questa
+funzione, il cui 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 \const{WNOHANG} e il processo non è uscito e
+ -1 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINTR}] se non è stata specificata l'opzione \const{WNOHANG} e
+ la funzione è stata interrotta da un segnale.
+ \item[\errcode{ECHILD}] il processo specificato da \param{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 \const{WNOHANG} che ne previene il
+blocco; inoltre \func{waitpid} può specificare in maniera flessibile quale
+processo attendere, sulla base del valore fornito dall'argomento \param{pid},
+secondo lo specchietto riportato in tab.~\ref{tab:proc_waidpid_pid}.
+
+\begin{table}[!htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|c|c|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore} & \textbf{Opzione} &\textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ $<-1$& -- & attende per un figlio il cui \textit{process group} (vedi
+ sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) è uguale al
+ valore assoluto di \param{pid}. \\
+ $-1$ & \const{WAIT\_ANY} & attende per un figlio qualsiasi, usata in
+ questa maniera è equivalente a \func{wait}.\\
+ $0$ & \const{WAIT\_MYPGRP} & attende per un figlio il cui \textit{process
+ group} è uguale a quello del processo chiamante. \\
+ $>0$ & -- &attende per un figlio il cui \acr{pid} è uguale al
+ valore di \param{pid}.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Significato dei valori dell'argomento \param{pid} della funzione
+ \func{waitpid}.}
+ \label{tab:proc_waidpid_pid}
+\end{table}
+
+Il comportamento di \func{waitpid} può inoltre essere modificato passando
+delle opportune opzioni tramite l'argomento \param{option}. I valori possibili
+sono il già citato \const{WNOHANG}, che previene il blocco della funzione
+quando il processo figlio non è terminato, e \const{WUNTRACED} che permette di
+tracciare i processi bloccati. Il valore dell'opzione deve essere specificato
+come maschera binaria ottenuta con l'OR delle suddette costanti con zero.
+
+In genere si utilizza \const{WUNTRACED} all'interno del controllo di sessione,
+(l'argomento è trattato in sez.~\ref{sec:sess_job_control}). In tal caso
+infatti la funzione ritorna, restituendone il \acr{pid}, quando c'è un
+processo figlio che è entrato in stato di sleep (vedi
+tab.~\ref{tab:proc_proc_states}) e del quale non si è ancora letto lo stato
+(con questa stessa opzione). In Linux sono previste altre opzioni non standard
+relative al comportamento con i thread, che riprenderemo in
+sez.~\ref{sec:thread_xxx}.
+
+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 accennato nella sezione precedente, una delle
+azioni prese dal kernel alla conclusione di un processo è quella di mandare un
+segnale di \const{SIGCHLD} al padre. L'azione predefinita (si veda
+sez.~\ref{sec:sig_base}) per questo segnale è di essere ignorato, ma la sua
+generazione costituisce il meccanismo di comunicazione asincrona con cui il
+kernel avverte il processo padre che uno dei suoi figli è terminato.
+
+In genere in un programma non si vuole essere forzati ad attendere la
+conclusione di un processo per proseguire, specie se tutto questo serve solo
+per leggerne lo stato di chiusura (ed evitare la presenza di
+\textit{zombie}\index{zombie}), per questo la modalità più usata per chiamare
+queste funzioni è quella di utilizzarle all'interno di un \textit{signal
+ handler} (vedremo un esempio di come gestire \const{SIGCHLD} con i segnali
+in sez.~\ref{sec:sig_example}). In questo caso infatti, dato che il segnale è
+generato dalla terminazione di un figlio, avremo la certezza che la chiamata a
+\func{wait} non si bloccherà.
+
+\begin{table}[!htb]
+ \centering
+ \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 \val{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
+ sez.~\ref{sec:sig_notification}).\\
+ \macro{WTERMSIG(s)} & Restituisce il numero del segnale che ha causato
+ la terminazione anomala del processo. Può essere
+ valutata solo se \val{WIFSIGNALED} ha restituito
+ un valore non nullo.\\
+ \macro{WCOREDUMP(s)} & Vera se il processo terminato ha generato un
+ file di \textit{core dump}. Può essere valutata
+ solo se \val{WIFSIGNALED} ha restituito un valore
+ non nullo.\footnotemark \\
+ \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 \const{WUNTRACED}. \\
+ \macro{WSTOPSIG(s)} & Restituisce il numero del segnale che ha bloccato
+ il processo. Può essere valutata solo se
+ \val{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}
+
+\footnotetext{questa macro non è definita dallo standard POSIX.1, ma è
+ presente come estensione sia in Linux che in altri Unix.}
+
+Entrambe le funzioni di attesa restituiscono lo stato di terminazione del
+processo tramite il puntatore \param{status} (se non interessa memorizzare lo
+stato si può passare un puntatore nullo). Il valore restituito da entrambe le
+funzioni dipende dall'implementazione, e tradizionalmente alcuni bit (in
+genere 8) sono riservati per memorizzare lo stato di uscita, e altri per
+indicare il segnale che ha causato la terminazione (in caso di conclusione
+anomala), uno per indicare se è stato generato un core file, ecc.\footnote{le
+ definizioni esatte si possono trovare in \file{<bits/waitstatus.h>} ma
+ questo file non deve mai essere usato direttamente, esso viene incluso
+ attraverso \file{<sys/wait.h>}.}
+
+Lo standard POSIX.1 definisce una serie di macro di preprocessore da usare per
+analizzare lo stato di uscita. Esse sono definite sempre in
+\file{<sys/wait.h>} ed elencate in tab.~\ref{tab:proc_status_macro} (si tenga
+presente che queste macro prendono come parametro la variabile di tipo
+\ctyp{int} puntata da \param{status}).
-\subsection{Le funzioni \texttt{exec}}
+Si tenga conto che nel caso di conclusione anomala il valore restituito da
+\val{WTERMSIG} può essere confrontato con le costanti definite in
+\file{signal.h} ed elencate in tab.~\ref{tab:sig_signal_list}, e stampato
+usando le apposite funzioni trattate in sez.~\ref{sec:sig_strsignal}.
+
+
+\subsection{Le funzioni \func{wait3} e \func{wait4}}
+\label{sec:proc_wait4}
+
+Linux, seguendo un'estensione di BSD, supporta altre due funzioni per la
+lettura dello stato di terminazione di un processo, analoghe alle precedenti
+ma che prevedono un ulteriore argomento attraverso il quale il kernel può
+restituire al padre informazioni sulle risorse usate dal processo terminato e
+dai vari figli. Le due funzioni sono \funcd{wait3} e \funcd{wait4}, che
+diventano accessibili definendo la macro \macro{\_USE\_BSD}; i loro prototipi
+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 degli
+ argomenti, ma restituisce in \param{rusage} un sommario delle risorse usate
+ dal processo.
+
+ \funcdecl{pid\_t wait3(int *status, int options, struct rusage *rusage)}
+ Prima versione, equivalente a \code{wait4(-1, \&status, opt, rusage)} è
+ ormai deprecata in favore di \func{wait4}.
+\end{functions}
+\noindent
+la struttura \struct{rusage} è definita in \file{sys/resource.h}, e viene
+utilizzata anche dalla funzione \func{getrusage} (vedi
+sez.~\ref{sec:sys_resource_use}) per ottenere le risorse di sistema usate da un
+processo; la sua definizione è riportata in fig.~\ref{fig:sys_rusage_struct}.
+
+
+\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, lo
+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, in realtà
+(come mostrato in fig.~\ref{fig:proc_exec_relat}), sono tutte un front-end a
+\funcd{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 solo in caso di errore, restituendo -1; nel
+ qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EACCES}] il file non è eseguibile, oppure il filesystem è
+ montato in \cmd{noexec}, oppure non è un file regolare o un interprete.
+ \item[\errcode{EPERM}] il file ha i bit \acr{suid} o \acr{sgid}, l'utente
+ non è root, il processo viene tracciato, o il filesystem è montato con
+ l'opzione \cmd{nosuid}.
+ \item[\errcode{ENOEXEC}] il file è in un formato non eseguibile o non
+ riconosciuto come tale, o compilato per un'altra architettura.
+ \item[\errcode{ENOENT}] il file o una delle librerie dinamiche o l'interprete
+ necessari per eseguirlo non esistono.
+ \item[\errcode{ETXTBSY}] l'eseguibile è aperto in scrittura da uno o più
+ processi.
+ \item[\errcode{EINVAL}] l'eseguibile ELF ha più di un segmento
+ \const{PF\_INTERP}, cioè chiede di essere eseguito da più di un
+ interprete.
+ \item[\errcode{ELIBBAD}] un interprete ELF non è in un formato
+ riconoscibile.
+ \item[\errcode{E2BIG}] la lista degli argomenti è troppo grande.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre anche \errval{EFAULT}, \errval{ENOMEM}, \errval{EIO},
+ \errval{ENAMETOOLONG}, \errval{ELOOP}, \errval{ENOTDIR}, \errval{ENFILE},
+ \errval{EMFILE}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione \func{exec} esegue il file o lo script indicato da
+\param{filename}, passandogli la lista di argomenti indicata da \param{argv}
+e come ambiente la lista di stringhe indicata da \param{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
+\code{main(int argc, char *argv[], char *envp[])}.
+
+Le altre funzioni della famiglia servono per fornire all'utente una serie di
+possibili 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. Gli argomenti 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} assumerà 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 tab.~\ref{tab:proc_exec_scheme}. La
+prima differenza riguarda le modalità di passaggio dei valori che poi andranno
+a costituire gli argomenti a linea di comando (cioè i valori di
+\param{argv} e \param{argc} visti dalla funzione \func{main} del programma
+chiamato).
+
+Queste modalità sono due e sono riassunte dagli mnemonici \code{v} e \code{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:
+\includecodesnip{listati/char_list.c}
+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}\texttt{ }&\func{execlp}&\func{execle}
+ &\func{execv}\texttt{ }& \func{execvp}& \func{execve} \\
+ \hline
+ \hline
+ argomenti a lista &$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$&&& \\
+ argomenti a vettore &&&&$\bullet$&$\bullet$&$\bullet$\\
+ \hline
+ filename completo &$\bullet$&&$\bullet$&$\bullet$&&$\bullet$\\
+ ricerca su \var{PATH} &&$\bullet$&&&$\bullet$& \\
+ \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 \code{p} si
+indicano le due funzioni che replicano il comportamento della shell nello
+specificare il comando da eseguire; quando l'argomento \param{file} non
+contiene una ``\texttt{/}'' 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
+relativo a permessi di accesso insufficienti (cioè l'esecuzione della
+sottostante \func{execve} ritorna un \errcode{EACCES}), la ricerca viene
+proseguita nelle eventuali ulteriori directory indicate in \var{PATH}; solo se
+non viene trovato nessun altro file viene finalmente restituito
+\errcode{EACCES}.
+
+Le altre quattro funzioni si limitano invece a cercare di eseguire il file
+indicato dall'argomento \param{path}, che viene interpretato come il
+\index{\textit{pathname}}\textit{pathname} del programma.
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=15cm]{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 \texttt{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 \val{NULL}), le altre
+usano il valore della variabile \var{environ} (vedi
+sez.~\ref{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 l'\textsl{user-ID reale}, il \textit{group-ID reale} ed i
+ \textsl{group-ID supplementari} (vedi sez.~\ref{sec:proc_access_id});
+\item il \textit{session id} (\acr{sid}) ed il \textit{process group-ID}
+ (\acr{pgid}), vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group};
+\item il terminale di controllo (vedi sez.~\ref{sec:sess_ctrl_term});
+\item il tempo restante ad un allarme (vedi sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort});
+\item la directory radice e la directory di lavoro corrente (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_work_dir});
+\item la maschera di creazione dei file (\var{umask}, vedi
+ sez.~\ref{sec:file_umask}) ed i \textit{lock} sui file (vedi
+ sez.~\ref{sec:file_locking});
+\item i segnali sospesi (\textit{pending}) e la maschera dei segnali (si veda
+ sez.~\ref{sec:sig_sigmask});
+\item i limiti sulle risorse (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit});
+\item i valori delle variabili \var{tms\_utime}, \var{tms\_stime},
+ \var{tms\_cutime}, \var{tms\_ustime} (vedi sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}).
+\end{itemize*}
+
+Inoltre i segnali che sono stati impostati per essere ignorati nel processo
+chiamante mantengono la stessa impostazione pure nel nuovo programma, tutti
+gli altri segnali vengono impostati alla loro azione predefinita. Un caso
+speciale è il segnale \const{SIGCHLD} che, quando impostato a
+\const{SIG\_IGN}, può anche non essere reimpostato a \const{SIG\_DFL} (si veda
+sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}).
+
+La gestione dei file aperti dipende dal valore che ha il flag di
+\textit{close-on-exec}\index{\textit{close-on-exec}} (vedi anche
+sez.~\ref{sec:file_fcntl}) per ciascun file descriptor. I file per cui è
+impostato vengono chiusi, tutti gli altri file restano aperti. Questo
+significa che il comportamento predefinito è che i file restano aperti
+attraverso una \func{exec}, a meno di una chiamata esplicita a \func{fcntl}
+che imposti il suddetto flag.
+
+Per le directory, lo standard POSIX.1 richiede che esse vengano chiuse
+attraverso una \func{exec}, in genere questo è fatto dalla funzione
+\func{opendir} (vedi sez.~\ref{sec:file_dir_read}) che effettua da sola
+l'impostazione del flag di
+\textit{close-on-exec}\index{\textit{close-on-exec}} sulle directory che apre,
+in maniera trasparente all'utente.
+
+Abbiamo detto che l'\textsl{user-ID reale} ed il \textsl{group-ID reale}
+restano gli stessi all'esecuzione di \func{exec}; lo stesso vale per
+l'\textsl{user-ID effettivo} ed il \textsl{group-ID effettivo} (il significato
+di questi identificatori è trattato in sez.~\ref{sec:proc_access_id}), tranne
+quando il file che si va ad eseguire abbia o il \acr{suid} bit o lo \acr{sgid}
+bit impostato, in questo caso l'\textsl{user-ID effettivo} ed il
+\textsl{group-ID effettivo} vengono impostati rispettivamente all'utente o al
+gruppo cui il file appartiene (per i dettagli vedi sez.~\ref{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{/lib/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 \const{PT\_INTERP},
+in genere questo è \file{/lib/ld-linux.so.1} per programmi linkati con le
+\acr{libc5}, e \file{/lib/ld-linux.so.2} per programmi linkati con le
+\acr{glibc}.
+
+Infine nel caso il file sia uno script esso deve iniziare con una linea nella
+forma \cmd{\#!/path/to/interpreter [argomenti]} dove l'interprete indicato
+deve essere un programma valido (binario, non un altro script) che verrà
+chiamato come se si fosse eseguito il comando \cmd{interpreter [argomenti]
+ filename}.\footnote{si tenga presente che con Linux quanto viene scritto
+ come \texttt{argomenti} viene passato all'inteprete come un unico argomento
+ con una unica stringa di lunghezza massima di 127 caratteri e se questa
+ dimensione viene ecceduta la stringa viene troncata; altri Unix hanno
+ dimensioni massime diverse, e diversi comportamenti, ad esempio FreeBSD
+ esegue la scansione della riga e la divide nei vari argomenti e se è troppo
+ lunga restitituisce un errore di \const{ENAMETOOLONG}, una comparazione dei
+ vari comportamenti si trova su
+ \href{http://www.in-ulm.de/~mascheck/various/shebang/}
+ {\texttt{http://www.in-ulm.de/\tild mascheck/various/shebang/}}.}
+
+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 lancia un nuovo programma, con \func{exit} e
+\func{wait} si effettua e verifica la conclusione dei processi. Tutte le
+altre funzioni sono ausiliarie e servono per la lettura e l'impostazione 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 dei processi; vedremo quali sono gli identificatori
+usati, come questi possono essere modificati nella creazione e nel lancio di
+nuovi processi, le varie funzioni per la loro manipolazione diretta e tutte le
+problematiche connesse ad una gestione accorta dei privilegi.
+
+\subsection{Gli identificatori del controllo di accesso}
+\label{sec:proc_access_id}
-\subsection{Utente e gruppo di un processo}
-\label{sec:proc_user_group}
+Come accennato in sez.~\ref{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; inoltre basandosi sul
+ lavoro effettuato con SELinux, a partire dal kernel 2.5.x, è iniziato lo
+ sviluppo di una infrastruttura di sicurezza, il \textit{Linux Security
+ Modules}, o LSM, in grado di fornire diversi agganci a livello del kernel
+ per modularizzare tutti i possibili controlli di accesso.} 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.
-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.
+%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 user-ID ed il group-ID; 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 sez.~\ref{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 programma, e pertanto
+anche a ciascun processo dovrà essere associato un utente e un gruppo.
+
+Un semplice controllo di una corrispondenza fra identificativi non garantisce
+però sufficiente flessibilità per tutti quei casi in cui è necessario poter
+disporre di privilegi diversi, o dover impersonare un altro utente per un
+limitato insieme di operazioni. Per questo motivo in generale tutti gli Unix
+prevedono che i processi abbiano almeno due gruppi di identificatori, chiamati
+rispettivamente \textit{real} ed \textit{effective} (cioè \textsl{reali} ed
+\textsl{effettivi}). Nel caso di Linux si aggiungono poi altri due gruppi, il
+\textit{saved} (\textsl{salvati}) ed il \textit{filesystem} (\textsl{di
+ filesystem}), secondo la situazione illustrata in
+tab.~\ref{tab:proc_uid_gid}.
-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.
\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
\centering
- \begin{tabular}[c]{|c|l|l|}
- \hline
- Sigla & Significato & Utilizzo \\
- \hline
- \hline
- \acr{ruid} & \textit{real user id} & indica l'utente reale che ha lanciato
- il programma\\
- \acr{rgid} & \textit{real group id} & indica il gruppo reale 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
- l'utente appartiene \\
- \acr{suid} & \textit{saved user id} & indica l'utente \\
- \acr{sgid} & \textit{daved group id} & indica il gruppo \\
- \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 \\
+ \begin{tabular}[c]{|c|c|l|p{7.3cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Suffisso} & \textbf{Gruppo} & \textbf{Denominazione}
+ & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \acr{uid} & \textit{real} & \textsl{user-ID reale}
+ & indica l'utente che ha lanciato il programma\\
+ \acr{gid} & '' &\textsl{group-ID reale}
+ & indica il gruppo principale dell'utente che ha lanciato
+ il programma \\
+ \hline
+ \acr{euid} & \textit{effective} &\textsl{user-ID effettivo}
+ & indica l'utente usato nel controllo di accesso \\
+ \acr{egid} & '' & \textsl{group-ID effettivo}
+ & indica il gruppo usato nel controllo di accesso \\
+ -- & -- & \textsl{group-ID supplementari}
+ & indicano gli ulteriori gruppi cui l'utente appartiene \\
+ \hline
+ -- & \textit{saved} & \textsl{user-ID salvato}
+ & è una copia dell'\acr{euid} iniziale\\
+ -- & '' & \textsl{group-ID salvato}
+ & è una copia dell'\acr{egid} iniziale \\
+ \hline
+ \acr{fsuid} & \textit{filesystem} &\textsl{user-ID di filesystem}
+ & indica l'utente effettivo per l'accesso al filesystem \\
+ \acr{fsgid} & '' & \textsl{group-ID di filesystem}
+ & indica il gruppo effettivo per l'accesso al 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 usati 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.
-
-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}.
-
-
-\subsection{Le funzioni \texttt{setuid} e \texttt{setgid}}
+Al primo gruppo appartengono l'\textsl{user-ID reale} ed il \textsl{group-ID
+ reale}: questi vengono impostati al login ai valori corrispondenti
+all'utente con cui si accede al sistema (e relativo gruppo principale).
+Servono per l'identificazione dell'utente e normalmente non vengono mai
+cambiati. In realtà vedremo (in sez.~\ref{sec:proc_setuid}) che è possibile
+modificarli, ma solo ad un processo che abbia i privilegi di amministratore;
+questa possibilità è usata proprio dal programma \cmd{login} che, una volta
+completata la procedura di autenticazione, lancia una shell per la quale
+imposta questi identificatori ai valori corrispondenti all'utente che entra
+nel sistema.
+
+Al secondo gruppo appartengono lo \textsl{user-ID effettivo} ed il
+\textsl{group-ID effettivo} (a cui si aggiungono gli eventuali \textsl{group-ID
+ supplementari} dei gruppi dei quali l'utente fa parte). Questi sono invece
+gli identificatori usati nelle verifiche dei permessi del processo e per il
+controllo di accesso ai file (argomento affrontato in dettaglio in
+sez.~\ref{sec:file_perm_overview}).
+
+Questi identificatori normalmente sono identici ai corrispondenti del gruppo
+\textit{real} tranne nel caso in cui, come accennato in
+sez.~\ref{sec:proc_exec}, il programma che si è posto in esecuzione abbia i bit
+\acr{suid} o \acr{sgid} impostati (il significato di questi bit è affrontato
+in dettaglio in sez.~\ref{sec:file_suid_sgid}). In questo caso essi saranno
+impostati 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}, anche tutti questi
+identificatori possono essere letti attraverso le rispettive funzioni:
+\funcd{getuid}, \funcd{geteuid}, \funcd{getgid} e \funcd{getegid}, i loro
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{unistd.h}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \funcdecl{uid\_t getuid(void)} Restituisce l'\textsl{user-ID reale} del
+ processo corrente.
+
+ \funcdecl{uid\_t geteuid(void)} Restituisce l'\textsl{user-ID effettivo} del
+ processo corrente.
+
+ \funcdecl{gid\_t getgid(void)} Restituisce il \textsl{group-ID reale} del
+ processo corrente.
+
+ \funcdecl{gid\_t getegid(void)} Restituisce il \textsl{group-ID effettivo}
+ 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}. 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.
+
+L'\textsl{user-ID salvato} ed il \textsl{group-ID salvato} sono copie
+dell'\textsl{user-ID effettivo} e del \textsl{group-ID effettivo} del processo
+padre, e vengono impostati dalla funzione \func{exec} all'avvio del processo,
+come copie dell'\textsl{user-ID effettivo} e del \textsl{group-ID effettivo}
+dopo che questi sono stati impostati 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.
+
+L'\textsl{user-ID di filesystem} e il \textsl{group-ID di filesystem} sono
+un'estensione introdotta in Linux per rendere più sicuro l'uso di NFS
+(torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:proc_setuid}). Essi sono una
+replica dei corrispondenti identificatori del gruppo \textit{effective}, ai
+quali si sostituiscono per tutte le operazioni di verifica dei permessi
+relativi ai file (trattate in sez.~\ref{sec:file_perm_overview}). Ogni
+cambiamento effettuato sugli identificatori effettivi viene automaticamente
+riportato su di essi, per cui in condizioni normali si può tranquillamente
+ignorarne l'esistenza, in quanto saranno del tutto equivalenti ai precedenti.
+
+
+\subsection{Le funzioni di gestione degli identificatori dei processi}
\label{sec:proc_setuid}
+Le due funzioni più comuni che vengono usate per cambiare identità (cioè
+utente e gruppo di appartenenza) ad un processo sono rispettivamente
+\funcd{setuid} e \funcd{setgid}; come accennato in
+sez.~\ref{sec:proc_access_id} in Linux esse seguono la semantica POSIX che
+prevede l'esistenza dell'\textit{user-ID salvato} e del \textit{group-ID
+ salvato}; i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\headdecl{sys/types.h}
+
+\funcdecl{int setuid(uid\_t uid)} Imposta l'\textsl{user-ID} del processo
+corrente.
+
+\funcdecl{int setgid(gid\_t gid)} Imposta il \textsl{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 \errval{EPERM}.}
+\end{functions}
+
+Il funzionamento di queste due funzioni è analogo, per cui considereremo solo
+la prima; la seconda si comporta esattamente allo stesso modo facendo
+riferimento al \textsl{group-ID} invece che all'\textsl{user-ID}. Gli
+eventuali \textsl{group-ID supplementari} non vengono modificati.
+
+L'effetto della chiamata è diverso a seconda dei privilegi del processo; se
+l'\textsl{user-ID effettivo} è zero (cioè è quello dell'amministratore di
+sistema) allora tutti gli identificatori (\textit{real}, \textit{effective} e
+\textit{saved}) vengono impostati al valore specificato da \param{uid},
+altrimenti viene impostato solo l'\textsl{user-ID effettivo}, e soltanto se il
+valore specificato corrisponde o all'\textsl{user-ID reale} o
+all'\textsl{user-ID salvato}. Negli altri casi viene segnalato un errore (con
+\errcode{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} impostati (vedi
+sez.~\ref{sec:file_suid_sgid}) di riportare l'\textsl{user-ID effettivo} 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 l'uso di queste funzioni prendiamo quello con cui
+viene gestito l'accesso al file \file{/var/log/utmp}. In questo file viene
+registrato chi sta usando il sistema al momento corrente; chiaramente non può
+essere lasciato aperto in scrittura a qualunque utente, che potrebbe
+falsificare la registrazione. Per questo motivo questo file (e l'analogo
+\file{/var/log/wtmp} su cui vengono registrati login e logout) appartengono ad
+un gruppo dedicato (\acr{utmp}) ed i programmi che devono accedervi (ad
+esempio tutti i programmi di terminale in X, o il programma \cmd{screen} che
+crea terminali multipli su una console) appartengono a questo gruppo ed hanno
+il bit \acr{sgid} impostato.
+
+Quando uno di questi programmi (ad esempio \cmd{xterm}) viene lanciato, la
+situazione degli identificatori è la seguente:
+\begin{eqnarray*}
+ \label{eq:1}
+ \textsl{group-ID reale} &=& \textrm{\acr{gid} (del chiamante)} \\
+ \textsl{group-ID effettivo} &=& \textrm{\acr{utmp}} \\
+ \textsl{group-ID salvato} &=& \textrm{\acr{utmp}}
+\end{eqnarray*}
+in questo modo, dato che il \textsl{group-ID effettivo} è quello giusto, il
+programma può accedere a \file{/var/log/utmp} in scrittura ed aggiornarlo. A
+questo punto il programma può eseguire una \code{setgid(getgid())} per
+impostare il \textsl{group-ID effettivo} a quello dell'utente (e dato che il
+\textsl{group-ID reale} 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}
+ \textsl{group-ID reale} &=& \textrm{\acr{gid} (invariato)} \\
+ \textsl{group-ID effettivo} &=& \textrm{\acr{gid}} \\
+ \textsl{group-ID salvato} &=& \textrm{\acr{utmp} (invariato)}
+\end{eqnarray*}
+e ogni processo lanciato dal terminale avrebbe comunque \acr{gid} come
+\textsl{group-ID effettivo}. All'uscita dal terminale, per poter di nuovo
+aggiornare lo stato di \file{/var/log/utmp} il programma eseguirà una
+\code{setgid(utmp)} (dove \var{utmp} è il valore numerico associato al gruppo
+\acr{utmp}, ottenuto ad esempio con una precedente \func{getegid}), dato che
+in questo caso il valore richiesto corrisponde al \textsl{group-ID salvato} la
+funzione avrà successo e riporterà la situazione a:
+\begin{eqnarray*}
+ \label{eq:3}
+ \textsl{group-ID reale} &=& \textrm{\acr{gid} (invariato)} \\
+ \textsl{group-ID effettivo} &=& \textrm{\acr{utmp}} \\
+ \textsl{group-ID salvato} &=& \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 amministratore, in tal caso infatti l'esecuzione di 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'\textsl{user-ID effettivo} del processo per cedere i privilegi occorre
+ricorrere ad altre funzioni.
+
+Le due funzioni \funcd{setreuid} e \funcd{setregid} derivano da BSD che, non
+supportando\footnote{almeno fino alla versione 4.3+BSD TODO, FIXME verificare
+ e aggiornare la nota.} gli identificatori del gruppo \textit{saved}, le usa
+per poter scambiare fra di loro \textit{effective} e \textit{real}. I
+rispettivi prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\headdecl{sys/types.h}
+
+\funcdecl{int setreuid(uid\_t ruid, uid\_t euid)} Imposta l'\textsl{user-ID
+ reale} e l'\textsl{user-ID effettivo} del processo corrente ai valori
+specificati da \param{ruid} e \param{euid}.
+
+\funcdecl{int setregid(gid\_t rgid, gid\_t egid)} Imposta il \textsl{group-ID
+ reale} ed il \textsl{group-ID effettivo} del processo corrente ai valori
+specificati da \param{rgid} e \param{egid}.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
+ di fallimento: l'unico errore possibile è \errval{EPERM}.}
+\end{functions}
+
+La due funzioni sono analoghe ed il loro comportamento è identico; quanto
+detto per la prima riguardo l'user-ID, si applica immediatamente alla seconda
+per il group-ID. I processi non privilegiati possono impostare solo i valori
+del loro user-ID effettivo o reale; valori diversi comportano il fallimento
+della chiamata; l'amministratore invece può specificare un valore qualunque.
+Specificando un argomento di valore -1 l'identificatore corrispondente verrà
+lasciato inalterato.
+
+Con queste funzioni si possono scambiare fra loro gli user-ID reale e
+effettivo, 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 user-ID reale 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 l'user-ID reale a quello effettivo) in
+caso contrario il nuovo programma potrebbe a sua volta effettuare uno scambio
+e riottenere privilegi non previsti.
+
+Lo stesso problema di propagazione dei privilegi ad eventuali processi figli
+si pone per l'user-ID salvato: questa funzione deriva da un'implementazione che
+non ne prevede la presenza, e quindi non è possibile usarla per correggere la
+situazione come nel caso precedente. Per questo motivo in Linux tutte le volte
+che si imposta un qualunque valore diverso da quello dall'user-ID reale
+corrente, l'user-ID salvato viene automaticamente uniformato al valore
+dell'user-ID effettivo.
+
+Altre due funzioni, \funcd{seteuid} e \funcd{setegid}, sono un'estensione
+dello standard POSIX.1, ma sono comunque supportate dalla maggior parte degli
+Unix; esse vengono usate per cambiare gli identificatori del gruppo
+\textit{effective} ed i loro prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\headdecl{sys/types.h}
+
+\funcdecl{int seteuid(uid\_t uid)} Imposta l'user-ID effettivo del processo
+corrente a \param{uid}.
+
+\funcdecl{int setegid(gid\_t gid)} Imposta il group-ID effettivo del processo
+corrente a \param{gid}.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
+ di fallimento: l'unico errore è \errval{EPERM}.}
+\end{functions}
+
+Come per le precedenti le due funzioni sono identiche, per cui tratteremo solo
+la prima. Gli utenti normali possono impostare l'user-ID effettivo solo al
+valore dell'user-ID reale o dell'user-ID salvato, l'amministratore può
+specificare qualunque valore. Queste funzioni sono usate per permettere
+all'amministratore di impostare solo l'user-ID effettivo, dato che l'uso
+normale di \func{setuid} comporta l'impostazione di tutti gli identificatori.
+
+
+Le due funzioni \funcd{setresuid} e \funcd{setresgid} sono invece
+un'estensione introdotta in Linux,\footnote{per essere precisi a partire dal
+ kernel 2.1.44.} e permettono un completo controllo su tutti e tre i gruppi
+di identificatori (\textit{real}, \textit{effective} e \textit{saved}), i loro
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\headdecl{sys/types.h}
+
+\funcdecl{int setresuid(uid\_t ruid, uid\_t euid, uid\_t suid)} Imposta
+l'user-ID reale, l'user-ID effettivo e l'user-ID salvato del processo corrente
+ai valori specificati rispettivamente da \param{ruid}, \param{euid} e
+\param{suid}.
+
+\funcdecl{int setresgid(gid\_t rgid, gid\_t egid, gid\_t sgid)} Imposta il
+group-ID reale, il group-ID effettivo ed il group-ID salvato del processo
+corrente ai valori specificati rispettivamente da \param{rgid}, \param{egid} e
+\param{sgid}.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
+ di fallimento: l'unico errore è \errval{EPERM}.}
+\end{functions}
+
+Le due funzioni sono identiche, quanto detto per la prima riguardo gli user-ID
+si applica alla seconda per i group-ID. I processi non privilegiati possono
+cambiare uno qualunque degli user-ID solo ad un valore corrispondente o
+all'user-ID reale, o a quello effettivo o a quello salvato, l'amministratore
+può specificare i valori che vuole; un valore di -1 per un qualunque argomento
+lascia inalterato l'identificatore corrispondente.
+
+Per queste funzioni esistono anche due controparti che permettono di leggere
+in blocco i vari identificatori: \funcd{getresuid} e \funcd{getresgid}; i loro
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+\headdecl{unistd.h}
+\headdecl{sys/types.h}
+
+\funcdecl{int getresuid(uid\_t *ruid, uid\_t *euid, uid\_t *suid)} Legge
+l'user-ID reale, l'user-ID effettivo e l'user-ID salvato del processo corrente.
+
+\funcdecl{int getresgid(gid\_t *rgid, gid\_t *egid, gid\_t *sgid)} Legge il
+group-ID reale, il group-ID effettivo e il group-ID salvato del processo
+corrente.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ fallimento: l'unico errore possibile è \errval{EFAULT} se gli indirizzi delle
+ variabili di ritorno non sono validi.}
+\end{functions}
+
+Anche queste funzioni sono un'estensione specifica di Linux, e non richiedono
+nessun privilegio. I valori sono restituiti negli argomenti, che vanno
+specificati come puntatori (è un altro esempio di
+\index{\textit{value~result~argument}}\textit{value result argument}). Si noti
+che queste funzioni sono le uniche in grado di leggere gli identificatori del
+gruppo \textit{saved}.
+
+
+Infine le funzioni \func{setfsuid} e \func{setfsgid} servono per impostare gli
+identificatori del gruppo \textit{filesystem} che sono usati da Linux per il
+controllo dell'accesso ai file. Come già accennato in
+sez.~\ref{sec:proc_access_id} Linux definisce questo ulteriore gruppo di
+identificatori, che in circostanze normali sono assolutamente equivalenti a
+quelli del gruppo \textit{effective}, dato che ogni cambiamento di questi
+ultimi viene immediatamente riportato su di essi.
+
+C'è un solo caso in cui si ha necessità di introdurre una differenza fra gli
+identificatori dei gruppi \textit{effective} e \textit{filesystem}, 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'user-ID effettivo o l'user-ID reale il server si espone alla
+ricezione di eventuali segnali ostili da parte dell'utente di cui ha
+temporaneamente assunto l'identità. Cambiando solo l'user-ID di filesystem si
+ottengono i privilegi necessari per accedere ai file, mantenendo quelli
+originari per quanto riguarda tutti gli altri controlli di accesso, così che
+l'utente non possa inviare segnali al server NFS.
+
+Le due funzioni usate per cambiare questi identificatori sono \funcd{setfsuid}
+e \funcd{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)} Imposta l'user-ID di filesystem del
+processo corrente a \param{fsuid}.
+
+\funcdecl{int setfsgid(gid\_t fsgid)} Imposta il group-ID di filesystem del
+processo corrente a \param{fsgid}.
+
+\bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso
+ di fallimento: l'unico errore possibile è \errval{EPERM}.}
+\end{functions}
+\noindent 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 di quelli del gruppo \textit{real}, \textit{effective} o
+\textit{saved}.
+
+
+\subsection{Le funzioni per la gestione dei gruppi associati a un processo}
+\label{sec:proc_setgroups}
+
+Le ultime funzioni che esamineremo sono quelle che permettono di operare sui
+gruppi supplementari cui un utente può appartenere. Ogni processo può avere
+almeno \const{NGROUPS\_MAX} gruppi supplementari\footnote{il numero massimo di
+ gruppi secondari può essere ottenuto con \func{sysconf} (vedi
+ sez.~\ref{sec:sys_sysconf}), leggendo il parametro
+ \texttt{\_SC\_NGROUPS\_MAX}.} in aggiunta al gruppo primario; questi vengono
+ereditati dal processo padre e possono essere cambiati con queste funzioni.
+
+La funzione che permette di leggere i gruppi supplementari associati ad un
+processo è \funcd{getgroups}; questa funzione è definita nello standard
+POSIX.1, ed il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{unistd.h}
+
+ \funcdecl{int getgroups(int size, gid\_t list[])}
+
+ Legge gli identificatori dei gruppi supplementari.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce il numero di gruppi letti in caso di
+ successo e -1 in caso di fallimento, nel qual caso \var{errno} assumerà
+ i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EFAULT}] \param{list} non ha un indirizzo valido.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{size} è diverso da zero ma
+ minore del numero di gruppi supplementari del processo.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+La funzione legge gli identificatori dei gruppi supplementari del processo sul
+vettore \param{list} di dimensione \param{size}. Non è specificato se la
+funzione inserisca o meno nella lista il group-ID effettivo del processo. Se si
+specifica un valore di \param{size} uguale a 0 \param{list} non viene
+modificato, ma si ottiene il numero di gruppi supplementari.
+
+Una seconda funzione, \funcd{getgrouplist}, può invece essere usata per
+ottenere tutti i gruppi a cui appartiene un certo utente; il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{grp.h}
+
+ \funcdecl{int getgrouplist(const char *user, gid\_t group, gid\_t *groups,
+ int *ngroups)} Legge i gruppi supplementari.
+
+ \bodydesc{La funzione legge fino ad un massimo di \param{ngroups} valori,
+ restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di fallimento.}
+\end{functions}
+
+La funzione legge i gruppi supplementari dell'utente specificato da
+\param{user}, eseguendo una scansione del database dei gruppi (si veda
+sez.~\ref{sec:sys_user_group}). Ritorna poi in \param{groups} la lista di
+quelli a cui l'utente appartiene. Si noti che \param{ngroups} è passato come
+puntatore perché, qualora il valore specificato sia troppo piccolo, la
+funzione ritorna -1, passando indietro il numero dei gruppi trovati.
+
+Per impostare i gruppi supplementari di un processo ci sono due funzioni, che
+possono essere usate solo se si hanno i privilegi di amministratore. La prima
+delle due è \funcd{setgroups}, ed il suo prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{grp.h}
+
+ \funcdecl{int setgroups(size\_t size, gid\_t *list)}
+
+ Imposta i gruppi supplementari del processo.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ fallimento, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EFAULT}] \param{list} non ha un indirizzo valido.
+ \item[\errcode{EPERM}] il processo non ha i privilegi di amministratore.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{size} è maggiore del valore
+ massimo consentito.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+La funzione imposta i gruppi supplementari del processo corrente ai valori
+specificati nel vettore passato con l'argomento \param{list}, di dimensioni
+date dall'argomento \param{size}. Il numero massimo di gruppi supplementari è
+un parametro di sistema, che può essere ricavato con le modalità spiegate in
+sez.~\ref{sec:sys_characteristics}.
+
+Se invece si vogliono impostare i gruppi supplementari del processo a quelli di
+un utente specifico, si può usare \funcd{initgroups} il cui prototipo è:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sys/types.h}
+ \headdecl{grp.h}
+
+ \funcdecl{int initgroups(const char *user, gid\_t group)}
+
+ Inizializza la lista dei gruppi supplementari.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
+ fallimento, nel qual caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di
+ \func{setgroups} più \errval{ENOMEM} quando non c'è memoria sufficiente
+ per allocare lo spazio per informazioni dei gruppi.}
+\end{functions}
+
+La funzione esegue la scansione del database dei gruppi (usualmente
+\file{/etc/groups}) cercando i gruppi di cui è membro l'utente \param{user}
+con cui costruisce una lista di gruppi supplementari, a cui aggiunge anche
+\param{group}, infine imposta questa lista per il processo corrente usando
+\func{setgroups}. Si tenga presente che sia \func{setgroups} che
+\func{initgroups} non sono definite nello standard POSIX.1 e che pertanto non
+è possibile utilizzarle quando si definisce \macro{\_POSIX\_SOURCE} o si
+compila con il flag \cmd{-ansi}, è pertanto meglio evitarle se si vuole
+scrivere codice portabile.
+
+
+%\subsection{La gestione delle capabilities}
+%\label{sec:proc_capabilities}
+
+
+
+
+\section{La gestione della priorità di esecuzione}
+\label{sec:proc_priority}
+
+In questa sezione tratteremo più approfonditamente i meccanismi con il quale
+lo \textit{scheduler}\index{\textit{scheduler}} assegna la CPU ai vari
+processi attivi. In particolare prenderemo in esame i vari meccanismi con cui
+viene gestita l'assegnazione del tempo di CPU, ed illustreremo le varie
+funzioni di gestione.
+
+
+\subsection{I meccanismi di \textit{scheduling}}
+\label{sec:proc_sched}
+
+La scelta di un meccanismo che sia in grado di distribuire in maniera efficace
+il tempo di CPU per l'esecuzione dei processi è sempre una questione delicata,
+ed oggetto di numerose ricerche; in generale essa dipende in maniera
+essenziale anche dal tipo di utilizzo che deve essere fatto del sistema, per
+cui non esiste un meccanismo che sia valido per tutti gli usi.
+
+La caratteristica specifica di un sistema multitasking come Linux è quella del
+cosiddetto \textit{prehemptive multitasking}: questo significa che al
+contrario di altri sistemi (che usano invece il cosiddetto \textit{cooperative
+ multitasking}) non sono i singoli processi, ma il kernel stesso a decidere
+quando la CPU deve essere passata ad un altro processo. Come accennato in
+sez.~\ref{sec:proc_hierarchy} questa scelta viene eseguita da una sezione
+apposita del kernel, lo \textit{scheduler}\index{\textit{scheduler}}, il cui
+scopo è quello di distribuire al meglio il tempo di CPU fra i vari processi.
+
+La cosa è resa ancora più complicata dal fatto che con le architetture
+multi-processore si deve anche scegliere quale sia la CPU più opportuna da
+utilizzare.\footnote{nei processori moderni la presenza di ampie cache può
+ rendere poco efficiente trasferire l'esecuzione di un processo da una CPU ad
+ un'altra, per cui effettuare la migliore scelta fra le diverse CPU non è
+ banale.} Tutto questo comunque appartiene alle sottigliezze
+dell'implementazione del kernel; dal punto di vista dei programmi che girano
+in user space, anche quando si hanno più processori (e dei processi che sono
+eseguiti davvero in contemporanea), le politiche di scheduling riguardano
+semplicemente l'allocazione della risorsa \textsl{tempo di esecuzione}, la cui
+assegnazione sarà governata dai meccanismi di scelta delle priorità che
+restano gli stessi indipendentemente dal numero di processori.
+
+Si tenga conto poi che i processi non devono solo eseguire del codice: ad
+esempio molto spesso saranno impegnati in operazioni di I/O, o potranno
+venire bloccati da un comando dal terminale, o sospesi per un certo periodo di
+tempo. In tutti questi casi la CPU diventa disponibile ed è compito dello
+kernel provvedere a mettere in esecuzione un altro processo.
+
+Tutte queste possibilità sono caratterizzate da un diverso \textsl{stato} del
+processo, in Linux un processo può trovarsi in uno degli stati riportati in
+tab.~\ref{tab:proc_proc_states}; ma soltanto i processi che sono nello stato
+\textit{runnable} concorrono per l'esecuzione. Questo vuol dire che, qualunque
+sia la sua priorità, un processo non potrà mai essere messo in esecuzione
+fintanto che esso si trova in uno qualunque degli altri stati.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|p{2.8cm}|c|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Stato} & \texttt{STAT} & \textbf{Descrizione} \\
+ \hline
+ \hline
+ \textbf{Runnable}& \texttt{R} & Il processo è in esecuzione o è pronto ad
+ essere eseguito (cioè è in attesa che gli
+ venga assegnata la CPU). \\
+ \textbf{Sleep} & \texttt{S} & Il processo è in attesa di un
+ risposta dal sistema, ma può essere
+ interrotto da un segnale. \\
+ \textbf{Uninterrutible Sleep}& \texttt{D} & Il processo è in
+ attesa di un risposta dal sistema (in
+ genere per I/O), e non può essere
+ interrotto in nessuna circostanza. \\
+ \textbf{Stopped} & \texttt{T} & Il processo è stato fermato con un
+ \const{SIGSTOP}, o è tracciato.\\
+ \textbf{Zombie}\index{zombie} & \texttt{Z} & Il processo è terminato ma il
+ suo stato di terminazione non è ancora
+ stato letto dal padre. \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Elenco dei possibili stati di un processo in Linux, nella colonna
+ \texttt{STAT} si è riportata la corrispondente lettera usata dal comando
+ \cmd{ps} nell'omonimo campo.}
+ \label{tab:proc_proc_states}
+\end{table}
+
+Si deve quindi tenere presente che l'utilizzo della CPU è soltanto una delle
+risorse che sono necessarie per l'esecuzione di un programma, e a seconda
+dello scopo del programma non è detto neanche che sia la più importante (molti
+programmi dipendono in maniera molto più critica dall'I/O). Per questo motivo
+non è affatto detto che dare ad un programma la massima priorità di esecuzione
+abbia risultati significativi in termini di prestazioni.
+
+Il meccanismo tradizionale di scheduling di Unix (che tratteremo in
+sez.~\ref{sec:proc_sched_stand}) è sempre stato basato su delle
+\textsl{priorità dinamiche}, in modo da assicurare che tutti i processi, anche
+i meno importanti, possano ricevere un po' di tempo di CPU. In sostanza quando
+un processo ottiene la CPU la sua priorità viene diminuita. In questo modo
+alla fine, anche un processo con priorità iniziale molto bassa, finisce per
+avere una priorità sufficiente per essere eseguito.
+
+Lo standard POSIX.1b però ha introdotto il concetto di \textsl{priorità
+ assoluta}, (chiamata anche \textsl{priorità statica}, in contrapposizione
+alla normale priorità dinamica), per tenere conto dei sistemi
+real-time,\footnote{per sistema real-time si intende un sistema in grado di
+ eseguire operazioni in un tempo ben determinato; in genere si tende a
+ distinguere fra l'\textit{hard real-time} in cui è necessario che i tempi di
+ esecuzione di un programma siano determinabili con certezza assoluta (come
+ nel caso di meccanismi di controllo di macchine, dove uno sforamento dei
+ tempi avrebbe conseguenze disastrose), e \textit{soft-real-time} in cui un
+ occasionale sforamento è ritenuto accettabile.} in cui è vitale che i
+processi che devono essere eseguiti in un determinato momento non debbano
+aspettare la conclusione di altri che non hanno questa necessità.
+
+Il concetto di priorità assoluta dice che quando due processi si contendono
+l'esecuzione, vince sempre quello con la priorità assoluta più alta.
+Ovviamente questo avviene solo per i processi che sono pronti per essere
+eseguiti (cioè nello stato \textit{runnable}). La priorità assoluta viene in
+genere indicata con un numero intero, ed un valore più alto comporta una
+priorità maggiore. Su questa politica di scheduling torneremo in
+sez.~\ref{sec:proc_real_time}.
+
+In generale quello che succede in tutti gli Unix moderni è che ai processi
+normali viene sempre data una priorità assoluta pari a zero, e la decisione di
+assegnazione della CPU è fatta solo con il meccanismo tradizionale della
+priorità dinamica. In Linux tuttavia è possibile assegnare anche una priorità
+assoluta, nel qual caso un processo avrà la precedenza su tutti gli altri di
+priorità inferiore, che saranno eseguiti solo quando quest'ultimo non avrà
+bisogno della CPU.
+
+
+\subsection{Il meccanismo di \textit{scheduling} standard}
+\label{sec:proc_sched_stand}
+
+A meno che non si abbiano esigenze specifiche, l'unico meccanismo di
+scheduling con il quale si avrà a che fare è quello tradizionale, che prevede
+solo priorità dinamiche. È di questo che, di norma, ci si dovrà preoccupare
+nella programmazione.
+
+Come accennato in Linux tutti i processi ordinari hanno la stessa priorità
+assoluta. Quello che determina quale, fra tutti i processi in attesa di
+esecuzione, sarà eseguito per primo, è la priorità dinamica, che è chiamata
+così proprio perché varia nel corso dell'esecuzione di un processo. Oltre a
+questo la priorità dinamica determina quanto a lungo un processo continuerà ad
+essere eseguito, e quando un processo potrà subentrare ad un altro
+nell'esecuzione.
+
+Il meccanismo usato da Linux è piuttosto semplice,\footnote{in realtà nella
+ serie 2.6.x lo \textit{scheduler} è stato riscritto da zero e può usare
+ diversi algoritmi, selezionabili sia in fase di compilazione, che, nelle
+ versioni più recenti, all'avvio (addirittura è stato ideato un sistema
+ modulare che permette di cambiare lo scheduler al volo, che comunque non è
+ incluso nel kernel ufficiale).} ad ogni processo è assegnata una
+\textit{time-slice}, cioè un intervallo di tempo (letteralmente una fetta) per
+il quale esso deve essere eseguito. Il valore della \textit{time-slice} è
+controllato dalla cosiddetta \textit{nice} (o \textit{niceness}) del processo.
+Essa è contenuta nel campo \var{nice} di \struct{task\_struct}; tutti i
+processi vengono creati con lo stesso valore, ed essa specifica il valore
+della durata iniziale della \textit{time-slice} che viene assegnato ad un
+altro campo della struttura (\var{counter}) quando il processo viene eseguito
+per la prima volta e diminuito progressivamente ad ogni interruzione del
+timer.
+
+Durante la sua esecuzione lo scheduler\index{\textit{scheduler}} scandisce la
+coda dei processi in stato \textit{runnable} associando, in base al valore di
+\var{counter}, un peso ad ogni processo in attesa di esecuzione,\footnote{il
+ calcolo del peso in realtà è un po' più complicato, ad esempio nei sistemi
+ multiprocessore viene favorito un processo eseguito sulla stessa CPU, e a
+ parità del valore di \var{counter} viene favorito chi ha una priorità più
+ elevata.} chi ha il peso più alto verrà posto in esecuzione, ed il
+precedente processo sarà spostato in fondo alla coda. Dato che ad ogni
+interruzione del timer il valore di \var{counter} del processo corrente viene
+diminuito, questo assicura che anche i processi con priorità più bassa
+verranno messi in esecuzione.
+
+La priorità di un processo è così controllata attraverso il valore di
+\var{nice}, che stabilisce la durata della \textit{time-slice}; per il
+meccanismo appena descritto infatti un valore più lungo assicura una maggiore
+attribuzione di CPU. L'origine del nome di questo parametro sta nel fatto che
+generalmente questo viene usato per diminuire la priorità di un processo, come
+misura di cortesia nei confronti degli altri. I processi infatti vengono
+creati dal sistema con lo stesso valore di \var{nice} (nullo) e nessuno è
+privilegiato rispetto agli altri; il valore può essere modificato solo
+attraverso la funzione \funcd{nice}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}
+{int nice(int inc)}
+ Aumenta il valore di \var{nice} per il processo corrente.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna zero in caso di successo e -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EPERM}] un processo senza i privilegi di amministratore ha
+ specificato un valore di \param{inc} negativo.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+L'argomento \param{inc} indica l'incremento del valore di \var{nice}:
+quest'ultimo può assumere valori compresi fra \const{PRIO\_MIN} e
+\const{PRIO\_MAX} (che nel caso di Linux sono $-19$ e $20$), ma per
+\param{inc} si può specificare un valore qualunque, positivo o negativo, ed il
+sistema provvederà a troncare il risultato nell'intervallo consentito. Valori
+positivi comportano maggiore \textit{cortesia} e cioè una diminuzione della
+priorità, ogni utente può solo innalzare il valore di un suo processo. Solo
+l'amministratore può specificare valori negativi che permettono di aumentare
+la priorità di un processo.
+
+In SUSv2 la funzione ritorna il nuovo valore di \var{nice}; Linux non segue
+questa convenzione, e per leggere il nuovo valore occorre invece usare la
+funzione \funcd{getpriority}, derivata da BSD, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/resource.h}
+{int getpriority(int which, int who)}
+
+Restituisce il valore di \var{nice} per l'insieme dei processi specificati.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESRCH}] non c'è nessun processo che corrisponda ai valori di
+ \param{which} e \param{who}.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{which} non è valido.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+\noindent nelle vecchie versioni può essere necessario includere anche
+\file{<sys/time.h>}, questo non è più necessario con versioni recenti delle
+librerie, ma è comunque utile per portabilità.
+
+La funzione permette, a seconda del valore di \param{which}, di leggere la
+priorità di un processo, di un gruppo di processi (vedi
+sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) o di un utente, specificando un corrispondente
+valore per \param{who} secondo la legenda di tab.~\ref{tab:proc_getpriority};
+un valore nullo di quest'ultimo indica il processo, il gruppo di processi o
+l'utente correnti.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|c|c|l|}
+ \hline
+ \param{which} & \param{who} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \const{PRIO\_PROCESS} & \type{pid\_t} & processo \\
+ \const{PRIO\_PRGR} & \type{pid\_t} & process group \\
+ \const{PRIO\_USER} & \type{uid\_t} & utente \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Legenda del valore dell'argomento \param{which} e del tipo
+ dell'argomento \param{who} delle funzioni \func{getpriority} e
+ \func{setpriority} per le tre possibili scelte.}
+ \label{tab:proc_getpriority}
+\end{table}
+
+La funzione restituisce la priorità più alta (cioè il valore più basso) fra
+quelle dei processi specificati; dato che -1 è un valore possibile, per poter
+rilevare una condizione di errore è necessario cancellare sempre \var{errno}
+prima della chiamata alla funzione, per verificare che essa resti uguale a
+zero.
+
+Analoga a \func{getpriority} la funzione \funcd{setpriority} permette di
+impostare la priorità di uno o più processi; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/resource.h}
+{int setpriority(int which, int who, int prio)}
+ Imposta la priorità per l'insieme dei processi specificati.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso di
+ errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESRCH}] non c'è nessun processo che corrisponda ai valori di
+ \param{which} e \param{who}.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{which} non è valido.
+ \item[\errcode{EPERM}] un processo senza i privilegi di amministratore ha
+ specificato un valore di \param{inc} negativo.
+ \item[\errcode{EACCES}] un processo senza i privilegi di amministratore ha
+ cercato di modificare la priorità di un processo di un altro utente.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione imposta la priorità al valore specificato da \param{prio} per
+tutti i processi indicati dagli argomenti \param{which} e \param{who}. La
+gestione dei permessi dipende dalle varie implementazioni; in Linux, secondo
+le specifiche dello standard SUSv3, e come avviene per tutti i sistemi che
+derivano da SysV, è richiesto che l'user-ID reale o effettivo del processo
+chiamante corrispondano al real user-ID (e solo quello) del processo di cui si
+vuole cambiare la priorità; per i sistemi derivati da BSD invece (SunOS,
+Ultrix, *BSD) la corrispondenza può essere anche con l'user-ID effettivo.
+
+
+
+\subsection{Il meccanismo di \textit{scheduling real-time}}
+\label{sec:proc_real_time}
+
+Come spiegato in sez.~\ref{sec:proc_sched} lo standard POSIX.1b ha introdotto
+le priorità assolute per permettere la gestione di processi real-time. In
+realtà nel caso di Linux non si tratta di un vero hard real-time, in quanto in
+presenza di eventuali interrupt il kernel interrompe l'esecuzione di un
+processo qualsiasi sia la sua priorità,\footnote{questo a meno che non si
+ siano installate le patch di RTLinux, RTAI o Adeos, con i quali è possibile
+ ottenere un sistema effettivamente hard real-time. In tal caso infatti gli
+ interrupt vengono intercettati dall'interfaccia real-time (o nel caso di
+ Adeos gestiti dalle code del nano-kernel), in modo da poterli controllare
+ direttamente qualora ci sia la necessità di avere un processo con priorità
+ più elevata di un \textit{interrupt handler}.} mentre con l'incorrere in un
+page fault\index{\textit{page~fault}} si possono avere ritardi non previsti.
+Se l'ultimo problema può essere aggirato attraverso l'uso delle funzioni di
+controllo della memoria virtuale (vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_lock}), il primo
+non è superabile e può comportare ritardi non prevedibili riguardo ai tempi di
+esecuzione di qualunque processo.
+
+Occorre usare le priorità assolute con molta attenzione: se si dà ad un
+processo una priorità assoluta e questo finisce in un loop infinito, nessun
+altro processo potrà essere eseguito, ed esso sarà mantenuto in esecuzione
+permanentemente assorbendo tutta la CPU e senza nessuna possibilità di
+riottenere l'accesso al sistema. Per questo motivo è sempre opportuno, quando
+si lavora con processi che usano priorità assolute, tenere attiva una shell
+cui si sia assegnata la massima priorità assoluta, in modo da poter essere
+comunque in grado di rientrare nel sistema.
+
+Quando c'è un processo con priorità assoluta lo
+scheduler\index{\textit{scheduler}} lo metterà in esecuzione prima di ogni
+processo normale. In caso di più processi sarà eseguito per primo quello con
+priorità assoluta più alta. Quando ci sono più processi con la stessa priorità
+assoluta questi vengono tenuti in una coda e tocca al kernel decidere quale
+deve essere eseguito. Il meccanismo con cui vengono gestiti questi processi
+dipende dalla politica di scheduling che si è scelto; lo standard ne prevede
+due:
+\begin{basedescript}{\desclabelwidth{1.2cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
+\item[\textit{FIFO}] \textit{First In First Out}. Il processo viene eseguito
+ fintanto che non cede volontariamente la CPU (con \func{sched\_yield}), si
+ blocca, finisce o viene interrotto da un processo a priorità più alta. Se il
+ processo viene interrotto da uno a priorità più alta esso resterà in cima
+ alla lista e sarà il primo ad essere eseguito quando i processi a priorità
+ più alta diverranno inattivi. Se invece lo si blocca volontariamente sarà
+ posto in coda alla lista (ed altri processi con la stessa priorità potranno
+ essere eseguiti).
+\item[\textit{RR}] \textit{Round Robin}. Il comportamento è del tutto analogo
+ a quello precedente, con la sola differenza che ciascun processo viene
+ eseguito al massimo per un certo periodo di tempo (la cosiddetta
+ \textit{time slice}) dopo di che viene automaticamente posto in fondo alla
+ coda dei processi con la stessa priorità. In questo modo si ha comunque una
+ esecuzione a turno di tutti i processi, da cui il nome della politica. Solo
+ i processi con la stessa priorità ed in stato \textit{runnable} entrano nel
+ \textsl{girotondo}.
+\end{basedescript}
+
+La funzione per impostare le politiche di scheduling (sia real-time che
+ordinarie) ed i relativi parametri è \funcd{sched\_setscheduler}; il suo
+prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+{int sched\_setscheduler(pid\_t pid, int policy, const struct sched\_param *p)}
+ Imposta priorità e politica di scheduling.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo e -1 in caso
+ di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{policy} non esiste o il
+ relativo valore di \param{p} non è valido.
+ \item[\errcode{EPERM}] il processo non ha i privilegi per attivare la
+ politica richiesta.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione esegue l'impostazione per il processo specificato dall'argomento
+\param{pid}; un valore nullo esegue l'impostazione per il processo corrente.
+La politica di scheduling è specificata dall'argomento \param{policy} i cui
+possibili valori sono riportati in tab.~\ref{tab:proc_sched_policy}; un valore
+negativo per \param{policy} mantiene la politica di scheduling corrente.
+Solo un processo con i privilegi di amministratore può impostare priorità
+assolute diverse da zero o politiche \const{SCHED\_FIFO} e \const{SCHED\_RR}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|}
+ \hline
+ \textbf{Policy} & \textbf{Significato} \\
+ \hline
+ \hline
+ \const{SCHED\_FIFO} & Scheduling real-time con politica \textit{FIFO} \\
+ \const{SCHED\_RR} & Scheduling real-time con politica \textit{Round
+ Robin} \\
+ \const{SCHED\_OTHER}& Scheduling ordinario\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori dell'argomento \param{policy} per la funzione
+ \func{sched\_setscheduler}.}
+ \label{tab:proc_sched_policy}
+\end{table}
+
+Il valore della priorità è passato attraverso la struttura
+\struct{sched\_param} (riportata in fig.~\ref{fig:sig_sched_param}), il cui
+solo campo attualmente definito è \var{sched\_priority}, che nel caso delle
+priorità assolute deve essere specificato nell'intervallo fra un valore
+massimo ed uno minimo, che nel caso sono rispettivamente 1 e 99; il valore
+nullo è legale, ma indica i processi normali.
+
+\begin{figure}[!bht]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \includestruct{listati/sched_param.c}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La struttura \structd{sched\_param}.}
+ \label{fig:sig_sched_param}
+\end{figure}
+
+Si tenga presente che quando si imposta una politica di scheduling real-time
+per un processo (o se ne cambia la priorità con \func{sched\_setparam}) questo
+viene messo in cima alla lista dei processi con la stessa priorità; questo
+comporta che verrà eseguito subito, interrompendo eventuali altri processi con
+la stessa priorità in quel momento in esecuzione.
+
+Lo standard POSIX.1b prevede comunque che i due valori della massima e minima
+priorità statica possano essere ottenuti, per ciascuna delle politiche di
+scheduling \textit{real-time}, tramite le due funzioni
+\funcd{sched\_get\_priority\_max} e \funcd{sched\_get\_priority\_min}, i cui
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sched.h}
+
+ \funcdecl{int sched\_get\_priority\_max(int policy)} Legge il valore
+ massimo della priorità statica per la politica di scheduling \param{policy}.
+
+
+ \funcdecl{int sched\_get\_priority\_min(int policy)} Legge il valore minimo
+ della priorità statica per la politica di scheduling \param{policy}.
+
+ \bodydesc{La funzioni ritornano il valore della priorità in caso di successo
+ e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{policy} non è valido.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+
+I processi con politica di scheduling \const{SCHED\_OTHER} devono specificare
+un valore nullo (altrimenti si avrà un errore \errcode{EINVAL}), questo valore
+infatti non ha niente a che vedere con la priorità dinamica determinata dal
+valore di \var{nice}, che deve essere impostato con le funzioni viste in
+precedenza.
+
+Il kernel mantiene i processi con la stessa priorità assoluta in una lista, ed
+esegue sempre il primo della lista, mentre un nuovo processo che torna in
+stato \textit{runnable} viene sempre inserito in coda alla lista. Se la
+politica scelta è \const{SCHED\_FIFO} quando il processo viene eseguito viene
+automaticamente rimesso in coda alla lista, e la sua esecuzione continua
+fintanto che non viene bloccato da una richiesta di I/O, o non rilascia
+volontariamente la CPU (in tal caso, tornando nello stato \textit{runnable}
+sarà reinserito in coda alla lista); l'esecuzione viene ripresa subito solo
+nel caso che esso sia stato interrotto da un processo a priorità più alta.
+
+Se si intende operare solo sulla priorità assoluta di un processo si possono
+usare le funzioni \funcd{sched\_setparam} e \funcd{sched\_getparam}, i cui
+prototipi sono:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sched.h}
+
+ \funcdecl{int sched\_setparam(pid\_t pid, const struct sched\_param *p)}
+ Imposta la priorità assoluta del processo \param{pid}.
+
+ \funcdecl{int sched\_getparam(pid\_t pid, struct sched\_param *p)}
+ Legge la priorità assoluta del processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la priorità in caso di successo
+ e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{p} non ha senso per la
+ politica scelta.
+ \item[\errcode{EPERM}] il processo non ha i privilegi sufficienti per
+ eseguire l'operazione.
+ \end{errlist}}
+\end{functions}
+
+L'uso di \func{sched\_setparam} che è del tutto equivalente a
+\func{sched\_setscheduler} con \param{priority} uguale a -1. Come per
+\func{sched\_setscheduler} specificando 0 come valore di \param{pid} si opera
+sul processo corrente. La disponibilità di entrambe le funzioni può essere
+verificata controllando la macro \macro{\_POSIX\_PRIORITY\_SCHEDULING} che è
+definita nell'header \file{sched.h}.
+
+Si tenga presente che per eseguire la funzione il processo chiamante deve
+avere un user-ID effettivo uguale all'user-ID reale o a quello effettivo del
+processo di cui vuole cambiare la priorità, oppure deve avere i privilegi di
+amministratore (con la capacità \const{CAP\_SYS\_NICE}).
+
+La priorità assoluta può essere riletta indietro dalla funzione
+\funcd{sched\_getscheduler}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+{int sched\_getscheduler(pid\_t pid)}
+ Legge la politica di scheduling per il processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna la politica di scheduling in caso di successo
+ e -1 in caso di errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{pid} è negativo.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione restituisce il valore (secondo quanto elencato in
+tab.~\ref{tab:proc_sched_policy}) della politica di scheduling per il processo
+specificato; se \param{pid} è nullo viene restituito quello del processo
+chiamante.
+
+L'ultima funzione che permette di leggere le informazioni relative ai processi
+real-time è \funcd{sched\_rr\_get\_interval}, che permette di ottenere la
+lunghezza della \textit{time slice} usata dalla politica \textit{round robin};
+il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+ {int sched\_rr\_get\_interval(pid\_t pid, struct timespec *tp)} Legge in
+ \param{tp} la durata della \textit{time slice} per il processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
+ nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\errcode{ENOSYS}] la system call non è stata implementata.
+ \end{errlist}}
+\end{prototype}
+
+La funzione restituisce il valore dell'intervallo di tempo usato per la
+politica \textit{round robin} in una struttura \struct{timespec}, (la cui
+definizione si può trovare in fig.~\ref{fig:sys_timeval_struct}). In realtà
+dato che in Linux questo intervallo di tempo è prefissato e non modificabile,
+questa funzione ritorna sempre un valore di 150 millisecondi, e non importa
+specificare il PID di un processo reale.
+
+
+Come accennato ogni processo che usa lo scheduling real-time può rilasciare
+volontariamente la CPU; questo viene fatto attraverso la funzione
+\funcd{sched\_yield}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+ {int sched\_yield(void)}
+
+ Rilascia volontariamente l'esecuzione.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
+ nel qual caso \var{errno} viene impostata opportunamente.}
+\end{prototype}
+
+La funzione fa sì che il processo rilasci la CPU, in modo da essere rimesso in
+coda alla lista dei processi da eseguire, e permettere l'esecuzione di un
+altro processo; se però il processo è l'unico ad essere presente sulla coda
+l'esecuzione non sarà interrotta. In genere usano questa funzione i processi
+in modalità \textit{fifo}, per permettere l'esecuzione degli altri processi
+con pari priorità quando la sezione più urgente è finita.
+
+Infine con il supporto dei sistemi multiprocessore sono state introdotte delle
+funzioni che permettono di controllare in maniera più dettagliata la scelta di
+quale processore utilizzare per eseguire un certo programma. Uno dei problemi
+che si pongono nei sistemi multiprocessore è infatti quello
+dell'\textsl{effetto ping-pong}.\index{\textsl{effetto ping-pong}} Può
+accadere cioè che lo scheduler, quando riavvia un processo precedentemente
+interrotto, scegliendo il primo processore disponibile lo faccia eseguire da
+un processore diverso rispetto a quello su cui era stato eseguito in
+precedenza. Se il processo passa da un processore all'altro in questo modo
+(cosa che avveniva abbastanza di frequente con i kernel della seria 2.4.x) si
+ha l'\textsl{effetto ping-pong}.
+
+Questo tipo di comportamento può generare dei seri problemi di prestazioni;
+infatti tutti i processori moderni utilizzano una memoria interna (la
+\textit{cache}) contenente i dati più usati, che permette di evitare di
+eseguire un accesso (molto più lento) alla memoria principale sulla scheda
+madre. Chiaramente un processo sarà favorito se i suoi dati sono nella cache
+del processore, ma è ovvio che questo può essere vero solo per un processore
+alla volta, perché in presenza di più copie degli stessi dati su più
+processori, non si potrebbe determinare quale di questi ha la versione dei
+dati aggiornata rispetto alla memoria principale.
+
+Questo comporta che quando un processore inserisce un dato nella sua cache,
+tutti gli altri processori che hanno lo stesso dato devono invalidarlo, e
+questa operazione è molto costosa in termini di prestazioni. Il problema
+diventa serio quando si verifica l'\textsl{effetto ping-pong}, in tal caso
+infatti un processo \textsl{rimbalza} continuamente da un processore all'altro
+e si ha una continua invalidazione della cache, che non diventa mai
+disponibile.
+
+Per ovviare a questo tipo di problemi è nato il concetto di \textsl{affinità
+ di processore} (o \index{\textit{CPU~affinity}}\textit{CPU affinity}); la
+possibilità cioè di far sì che un processo possa essere assegnato per
+l'esecuzione sempre allo stesso processore. Lo scheduler dei kernel della
+serie 2.4.x aveva una scarsa \textit{CPU affinity}, e l'effetto ping-pong era
+comune; con il nuovo scheduler dei kernel della 2.6.x questo problema è stato
+risolto ed esso cerca di mantenere il più possibile ciascun processo sullo
+stesso processore.
+
+In certi casi però resta l'esigenza di poter essere sicuri che un processo sia
+sempre eseguito dallo stesso processore,\footnote{quella che viene detta
+ \textit{hard CPU affinity}, in contrasto con quella fornita dallo scheduler,
+ detta \textit{soft CPU affinity}, che di norma indica solo una preferenza,
+ non un requisito assoluto.} e per poter risolvere questo tipo di
+problematiche nei nuovi kernel\footnote{le due system call per la gestione
+ della \textit{CPU affinity} sono state introdotte nel kernel 2.5.8, e le
+ funzioni di libreria nelle \textsl{glibc} 2.3.} è stata introdotta
+l'opportuna infrastruttura ed una nuova system call che permette di impostare
+su quali processori far eseguire un determinato processo attraverso una
+\textsl{maschera di affinità}. La corrispondente funzione di libreria è
+\funcd{sched\_setaffinity} ed il suo prototipo\footnote{di questa funzione (e
+ della corrispondente \func{sched\_setaffinity}) esistono versioni diverse
+ per gli argomenti successivi a \param{pid}: la prima (quella riportata nella
+ pagina di manuale) prevedeva due ulteriori argomenti di tipo
+ \texttt{unsigned int len} e \texttt{unsigned long *mask}, poi l'argomento
+ \texttt{len} è stato eliminato, successivamente si è introdotta la versione
+ riportata con però un secondo argomento di tipo \texttt{size\_t cpusetsize}
+ (anche questa citata nella pagina di manuale); la versione citata è quella
+ riportata nel manuale delle \textsl{glibc} e corripondente alla definizione
+ presente in \file{sched.h}.} è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+ {int sched\_setaffinity (pid\_t pid, const cpu\_set\_t *cpuset)}
+ Imposta la maschera di affinità del processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
+ nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\errcode{EINVAL}] il valore di \param{cpuset} contiene riferimenti a
+ processori non esistenti nel sistema.
+ \item[\errcode{EPERM}] il processo non ha i privilegi sufficienti per
+ eseguire l'operazione.
+ \end{errlist}
+ ed inoltre anche \errval{EFAULT}.}
+\end{prototype}
+
+La funzione imposta, con l'uso del valore contenuto all'indirizzo
+\param{cpuset}, l'insieme dei processori sui quali deve essere eseguito il
+processo identificato tramite il valore passato in \param{pid}. Come in
+precedenza il valore nullo di \param{pid} indica il processo corrente. Per
+poter utilizzare questa funzione sono richiesti i privilegi di amministratore
+(è necessaria la capacità \const{CAP\_SYS\_NICE}) altrimenti essa fallirà con
+un errore di \errcode{EPERM}. Una volta impostata una maschera di affinità,
+questa viene ereditata attraverso una \func{fork}, in questo modo diventa
+possibile legare automaticamente un gruppo di processi ad un singolo
+processore.
+
+Nell'uso comune, almeno con i kernel della serie 2.6.x, l'uso di questa
+funzione non è necessario, in quanto è lo scheduler stesso che provvede a
+mantenere al meglio l'affinità di processore. Esistono però esigenze
+particolari, ad esempio quando un processo (o un gruppo di processi) è
+utilizzato per un compito importante (ad esempio per applicazioni real-time o
+la cui risposta è critica) e si vuole la massima velocità, con questa
+interfaccia diventa possibile selezionare gruppi di processori utilizzabili in
+maniera esclusiva. Lo stesso dicasi quando l'accesso a certe risorse (memoria
+o periferiche) può avere un costo diverso a seconda del processore (come
+avviene nelle architetture NUMA).
+
+Infine se un gruppo di processi accede alle stesse risorse condivise (ad
+esempio una applicazione con più thread) può avere senso usare lo stesso
+processore in modo da sfruttare meglio l'uso della sua cache; questo
+ovviamente riduce i benefici di un sistema multiprocessore nell'esecuzione
+contemporanea dei thread, ma in certi casi (quando i thread sono inerentemente
+serializzati nell'accesso ad una risorsa) possono esserci sufficienti vantaggi
+nell'evitare la perdita della cache da rendere conveniente l'uso dell'affinità
+di processore.
+
+Per facilitare l'uso dell'argomento \param{cpuset} le \acr{glibc} hanno
+introdotto un apposito dato di tipo, \ctyp{cpu\_set\_t},\footnote{questa è una
+ estensione specifica delle \acr{glibc}, da attivare definendo la macro
+ \macro{\_GNU\_SOURCE}, non esiste infatti una standardardizzazione per
+ questo tipo di interfaccia e POSIX al momento non prevede nulla al
+ riguardo.} che permette di identificare un insieme di processori. Il dato è
+una maschera binaria: in generale è un intero a 32 bit in cui ogni bit
+corrisponde ad un processore, ma dato che per architetture particolari il
+numero di bit di un intero può non essere sufficiente, è stata creata questa
+che è una interfaccia generica che permette di usare a basso livello un tipo
+di dato qualunque rendendosi indipendenti dal numero di bit e dalla loro
+disposizione.
+
+Questa interfaccia, oltre alla definizione del tipo di dato apposito, prevede
+anche una serie di macro di preprocessore per la manipolazione dello stesso,
+che consentono di svuotare un insieme, aggiungere o togliere un processore da
+esso o verificare se vi è già presente:
+\begin{functions}
+ \headdecl{sched.h}
+ \funcdecl{void \macro{CPU\_ZERO}(cpu\_set\_t *set)}
+ Inizializza l'insieme (vuoto).
+
+ \funcdecl{void \macro{CPU\_SET}(int cpu, cpu\_set\_t *set)}
+ Inserisce il processore \param{cpu} nell'insieme.
+
+ \funcdecl{void \macro{CPU\_CLR}(int cpu, cpu\_set\_t *set)}
+ Rimuove il processore \param{cpu} nell'insieme.
+
+ \funcdecl{int \macro{CPU\_ISSET}(int cpu, cpu\_set\_t *set)}
+ Controlla se il processore \param{cpu} è nell'insieme.
+\end{functions}
+
+Oltre a queste macro, simili alle analoghe usate per gli insiemi di file
+descriptor (vedi sez.~\ref{sec:file_select}) è definita la costante
+\const{CPU\_SETSIZE} che indica il numero massimo di processori che possono
+far parte dell'insieme, e che costituisce un limite massimo al valore
+dell'argomento \param{cpu}.
+
+In generale la maschera di affinità è preimpostata in modo che un processo
+possa essere eseguito su qualunque processore, se può comunque leggere il
+valore per un processo specifico usando la funzione
+\funcd{sched\_getaffinity}, il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{sched.h}
+ {int sched\_getaffinity (pid\_t pid, const cpu\_set\_t *cpuset)}
+ Legge la maschera di affinità del processo \param{pid}.
+
+ \bodydesc{La funzione ritorna 0 in caso di successo e -1 in caso di errore,
+ nel qual caso \var{errno} può assumere i valori:
+ \begin{errlist}
+ \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
+ \item[\errcode{EFAULT}] il valore di \param{cpuset} non è un indirizzo
+ valido.
+ \end{errlist} }
+\end{prototype}
+
+La funzione restituirà all'indirizzo specificato da \param{cpuset} il valore
+della maschera di affinità del processo, così da poterla riutilizzare per una
+successiva reimpostazione. In questo caso non sono necessari privilegi
+paricolari.
+
+È chiaro che queste funzioni per la gestione dell'affinità hanno significato
+soltanto su un sistema multiprocessore, esse possono comunque essere
+utilizzate anche in un sistema con un processore singolo, nel qual caso però
+non avranno alcun risultato effettivo.
+
+
+\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 multitasking
+occorre tenere conto di una serie di problematiche che normalmente non
+esistono quando si ha a che fare con un sistema in cui viene eseguito un solo
+programma alla volta.
+
+Pur essendo questo argomento di carattere generale, ci è parso opportuno
+introdurre sinteticamente queste problematiche, che ritroveremo a più riprese
+in capitoli successivi, in questa sezione conclusiva del capitolo in cui
+abbiamo affrontato la gestione dei processi.
+
+
+\subsection{Le operazioni atomiche}
+\label{sec:proc_atom_oper}
+
+La nozione di \textsl{operazione atomica} deriva dal significato greco della
+parola atomo, cioè indivisibile; si dice infatti che un'operazione è atomica
+quando si ha la certezza che, qualora essa venga effettuata, tutti i passaggi
+che devono essere compiuti per realizzarla verranno eseguiti senza possibilità
+di interruzione in una fase intermedia.
+
+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}\index{\textit{race~condition}} (vedi
+sez.~\ref{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
+cap.~\ref{cha:IPC}) o nelle operazioni con i file (vedremo alcuni esempi in
+sez.~\ref{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
+il solo accesso o l'assegnazione di una variabile possono non essere più
+operazioni atomiche (torneremo su questi aspetti in
+sez.~\ref{sec:sig_control}).
+
+In questo caso il sistema provvede un tipo di dato, il \type{sig\_atomic\_t},
+il cui accesso è assicurato essere atomico. In pratica comunque si può
+assumere che, in ogni piattaforma su cui è implementato Linux, il tipo
+\ctyp{int}, gli altri interi di dimensione inferiore ed i puntatori sono
+atomici. Non è affatto detto che lo stesso valga per interi di dimensioni
+maggiori (in cui l'accesso può comportare più istruzioni in assembler) o per
+le strutture. In tutti questi casi è anche opportuno marcare come
+\direct{volatile} le variabili che possono essere interessate ad accesso
+condiviso, onde evitare problemi con le ottimizzazioni del codice.
+
+
+
+\subsection{Le \textit{race condition} ed i \textit{deadlock}}
+\label{sec:proc_race_cond}
+
+\index{\textit{race~condition}|(}
+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 quello di un'operazione che viene eseguita da un processo in più
+passi, e può essere compromessa dall'intervento di un altro processo che
+accede alla stessa risorsa quando ancora non tutti i passi sono stati
+completati.
+
+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 consapevoli di queste problematiche, e del fatto
+che l'unico modo per evitarle è quello di riconoscerle come tali e prendere
+gli adeguati provvedimenti per far sì che non si verifichino. Casi tipici di
+\textit{race condition} si hanno quando diversi processi accedono allo stesso
+file, o nell'accesso a meccanismi di intercomunicazione come la memoria
+condivisa. In questi casi, se non si dispone della possibilità di eseguire
+atomicamente le operazioni necessarie, occorre che quelle parti di codice in
+cui si compiono le operazioni sulle risorse condivise (le cosiddette
+\textsl{sezioni critiche}\index{sezioni~critiche}) del programma, siano
+opportunamente protette da meccanismi di sincronizzazione (torneremo su queste
+problematiche di questo tipo in cap.~\ref{cha:IPC}).
+
+\index{\textit{deadlock}|(}
+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. Per
+definizione un \textit{deadlock} è una situazione in cui due o più processi
+non sono più in grado di proseguire perché ciascuno aspetta il risultato di
+una operazione che dovrebbe essere eseguita dall'altro.
+
+
+L'esempio tipico di una situazione che può condurre ad un
+\textit{deadlock} è quello in cui un flag di
+``\textsl{occupazione}'' viene rilasciato da un evento asincrono (come un
+segnale o un altro processo) fra il momento in cui lo si è controllato
+(trovandolo 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 sez.~\ref{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.
+\index{\textit{race~condition}|)}
+\index{\textit{deadlock}|)}
+
+
+\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
+nell'esecuzione della stessa. La problematica è comune nella programmazione
+multi-thread, ma si hanno gli stessi problemi quando si vogliono chiamare
+delle funzioni all'interno dei gestori dei segnali.
+
+Fintanto che una funzione opera soltanto con le variabili locali è rientrante;
+queste infatti vengono allocate nello stack, e un'altra invocazione non fa
+altro che allocarne un'altra copia. Una funzione può non essere rientrante
+quando opera su memoria che non è nello stack. Ad esempio una funzione non è
+mai rientrante se usa una variabile globale o statica.
+
+Nel caso invece la funzione operi su un oggetto allocato dinamicamente, la
+cosa viene a dipendere da come avvengono le operazioni: se l'oggetto è creato
+ogni volta e ritornato indietro la funzione può essere rientrante, se invece
+esso viene individuato dalla funzione stessa due chiamate alla stessa funzione
+potranno interferire quando entrambe faranno riferimento allo stesso oggetto.
+Allo stesso modo una funzione può non essere rientrante se usa e modifica un
+oggetto che le viene fornito dal chiamante: due chiamate possono interferire
+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
+\code{\_r} al nome della versione normale.
+
-\subsection{Le funzioni \texttt{seteuid} e \texttt{setegid}}
-\label{sec:proc_seteuid}
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / blobdiff