- \chapter{Sessioni di lavoro e terminali}
+\chapter{Terminali e sessioni di lavoro}
\label{cha:session}
-Esamineremo in questo capitolo i concetti base del sistema delle sessioni di
-lavoro, vale a dire il metodo con cui il kernel gestisce l'accesso concorrente
-al sistema da parte di più utenti, permettendo loro di eseguire più programmi
-in contemporanea. Nella seconda parte del capitolo tratteremo poi il
-funzionamento dell'I/O su terminale, e delle varie peculiarità che esso viene
-ad assumere a causa del suo stretto legame con le modalità di accesso al
-sistema da parte degli utenti.
+I terminali per lungo tempo tempo sono stati l'unico modo per accedere al
+sistema, per questo anche oggi che esistono molte altre interfacce, essi
+continuano a coprire un ruolo particolare, restando strettamente legati al
+funzionamento dell'interfaccia a linea di comando.
+
+Mella prima parte del capitolo esamineremo i concetti base del sistema delle
+sessioni di lavoro, vale a dire il metodo con cui il kernel permette ad un
+utente di gestire le capacità multitiasking del sistema, permettendo di
+eseguire più programmi in contemporanea. Nella seconda parte del capitolo
+tratteremo poi il funzionamento dell'I/O su terminale, e delle varie
+peculiarità che esso viene ad assumere a causa del suo stretto legame con il
+suo uso come interfaccia di accesso al sistema da parte degli utenti.
\section{Il \textit{job control}}
ad un altro tipo di porta di comunicazione, o una delle console virtuali
associate allo schermo, viene sempre visto attraverso attraverso un device
driver che ne presenta un'interfaccia comune su un apposito file di
-dispositivo. Storicamente i primi terminali erano appunto terminali di
-telescriventi (\textit{teletype}), da cui deriva sia il nome dell'interfaccia,
-\textit{tty}, che quello dei relativi file di dispositivo, che sono sempre
-della forma \texttt{/dev/tty*}.\footnote{questo vale anche per i terminali
- virtuali associati alle connessioni di rete con \cmd{telnet} o \cmd{ssh}.}
+dispositivo.
Per controllare un terminale si usa di solito il programma \cmd{getty} (od una
delle sue varianti), che permette di mettersi in ascolto su uno di questi
\begin{enumerate}
\item Eseguire una \func{fork} e terminare immediatamente il processo padre
proseguendo l'esecuzione nel figlio. In questo modo si ha la certezza che
- il processo non è un \textit{process group leader}, e si può chiamare
- \func{setsid} con successo.
+ il figlio non è un \textit{process group leader}, (avrà il \acr{pgid} del
+ padre, ma un \acr{pid} diverso) e si può chiamare \func{setsid} con
+ successo. Inoltre la shell considererà terminato il comando all'uscita del
+ padre.
\item Eseguire \func{setsid} per creare una nuova sessione ed un nuovo
- raggruppamento di cui il processo è leader, che non ha associato nessun
- terminale di controllo.
+ raggruppamento di cui il processo diventa automaticamente il leader, che
+ però non ha associato nessun terminale di controllo.
\item Assicurarsi che al processo non venga associato in seguito nessun nuovo
terminale di controllo; questo può essere fatto sia avendo cura di usare
sempre l'opzione \macro{O\_NOCTTY} nell'aprire i file di terminale, che
- eseguendo una ulteriore \func{fork} proseguendo nel figlio, che a questo
- punto non essendo più leader di sessione non può più ottenere un terminale
- di controllo.
-\item Eseguire una \func{chdir} per impostare la directory di lavoro (su
- \file{/} o su una directory che contenga dei file necessari per il
- programma), per evitare che la directory da cui si è lanciato il processo
+ eseguendo una ulteriore \func{fork} uscendo nel padre e proseguendo nel
+ figlio. In questo caso, non essendo più quest'ultimo un leader di sessione
+ non potrà ottenere automaticamente un terminale di controllo.
+\item Eseguire una \func{chdir} per impostare la directory di lavoro del
+ processo (su \file{/} o su una directory che contenga dei file necessari per
+ il programma), per evitare che la directory da cui si è lanciato il processo
resti in uso e non sia possibile rimuoverla o smontare il filesystem che la
contiene.
\item Impostare la maschera dei permessi (di solito con \code{umask(0)}) in
modo da non essere dipendenti dal valore ereditato da chi ha lanciato
originariamente il processo.
-\item Chiudere i file standard (o redirigerli verso \file{/dev/null}).
+\item Chiudere tutti i file aperti che non servono più (in generale tutti); in
+ particolare vanno chiusi i file standard che di norma sono ancora associati
+ al terminale (un'altra opzione è quella di redirigerli verso
+ \file{/dev/null}).
\end{enumerate}
valori impostati dalle sottostanti \func{fork} e \func{setsid}.}
\end{prototype}
-La funzione esegue una \func{fork}, per uscire subito, con \func{\_exit} nel
-padre, mentre l'esecuzione prosegue nel figlio che esegue \func{setsid}. Se
-\param{nochdir} è nullo la funzione imposta anche la directory di lavoro su
-\file{/}, se \param{noclose} è nullo i file standard vengono rediretti su
-\file{dev/null}; in caso di valori non nulli non viene eseguita nessuna altra
-azione.
+La funzione esegue una \func{fork}, per uscire subito, con \func{\_exit}, nel
+padre, mentre l'esecuzione prosegue nel figlio che esegue subito una
+\func{setsid}. In questo modo si compiono automaticamente i passi 1 e 2 della
+precedente lista. Se \param{nochdir} è nullo la funzione imposta anche la
+directory di lavoro su \file{/}, se \param{noclose} è nullo i file standard
+vengono rediretti su \file{/dev/null} (corrispondenti ai passi 4 e 6); in caso
+di valori non nulli non viene eseguita nessuna altra azione.
+
+Dato che un programma demone non può più accedere al terminale, si pone il
+problema di come fare per la notifica di eventuali errori, non potendosi più
+utilizzare lo standard error; per il normale I/O infatti ciascun demone avrà
+le sue modalità di interazione col sistema e gli utenti a seconda dei compiti
+e delle funzionalità che sono sono previste; ma gli errori devono normalmente
+essere notificati all'amministratore del sistema.
+
+Una soluzione può essere quella di scrivere gli eventuali messaggi su uno
+specifico file (cosa che a volte viene fatta comunque) ma questo comporta il
+grande svantaggio che l'amministratore dovrà tenere sotto controllo un file
+diverso per ciascun demone, e che possono anche generarsi conflitti di nomi.
+Per questo in BSD4.2 venne introdotto un servizio di sistema, il
+\textit{syslog}, che oggi si trova su tutti i sistemi Unix, e che permettesse
+ai demoni di inviare messaggi all'amministratore in una maniera
+standardizzata.
+
+Il servizio prevede vari meccanismi di notifica, e, come ogni altro servizio
+in un sistema unix-like, viene gestito attraverso un apposito programma,
+\cmd{syslogd}, che è anch'esso un \textsl{demone}. In generale i messaggi di
+errore vengono raccolti dal file speciale \file{/dev/log}, un \textit{socket}
+locale (vedi \secref{sec:sock_sa_local}) dedicato a questo scopo, o via rete,
+con un \textit{socket} UDP, o da un apposito demone, \cmd{klogd}, che estrae i
+messaggi del kernel.\footnote{i messaggi del kernel sono tenuti in un buffer
+ circolare e scritti tramite la funzione \func{printk}, analoga alla
+ \func{printf} usata in user space; una trattazione eccellente dell'argomento
+ si trova in \cite{LinDevDri}, nel quarto capitolo.}
+
+Il servizio permette poi di trattare i vari messaggi classificandoli
+attraverso due indici; il primo, chiamato \textit{facility}, suddivide in
+diverse categorie i vari demoni in modo di raggruppare i messaggi provenienti
+da operazioni che hanno attinenza fra loro, ed è organizzato in sottosistemi
+(kernel, posta elettronica, demoni di stampa, ecc.). Il secondo, chiamato
+\textit{priority}, identifica l'importanza dei vari messaggi, e permette di
+classificarli e differenziare le modalità di notifica degli stessi.
+
+Il sistema di \textit{syslog} attraverso \cmd{syslogd} provvede poi a
+riportare i messaggi all'amministratore attraverso una serie differenti
+meccanismi come:
+\begin{itemize*}
+\item scrivere sulla console.
+\item inviare via mail ad uno specifico utente.
+\item scrivere su un file (comunemente detto \textit{log file}).
+\item inviare ad un altro demone (anche via rete).
+\item scartare.
+\end{itemize*}
+secondo le modalità che questo preferisce e che possono essere impostate
+attraverso il file di configurazione \file{/etc/syslog.conf} (maggiori
+dettagli si possono trovare sulle pagine di manuale per questo file e per
+\cmd{syslogd}).
+
+Le \acr{glibc} definiscono una serie di funzioni standard con cui un processo
+può accedere in maniera generica al servizio di \textit{syslog}, che però
+funzionano solo localmente; se si vogliono inviare i messaggi ad un'altro
+sistema occorre farlo esplicitamente con un socket UDP, o utilizzare le
+capacità di reinvio del servizio.
+
+La prima funzione definita dall'interfaccia è \func{openlog}, che apre una
+connessione al servizio di \textit{syslog}; essa in generale non è necessaria
+per l'uso del servizio, ma permette di impostare alcuni valori che controllano
+gli effetti delle chiamate successive; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{syslog.h}{void openlog(const char *ident, int option,
+int facility)}
+
+Apre una connessione al sistema di \textit{syslog}.
+
+\bodydesc{La funzione non restituisce nulla.}
+\end{prototype}
+La funzione permette di specificare, tramite \param{ident}, l'identità di chi
+ha inviato il messaggio (di norma si passa il nome del programma, come
+specificato da \code{argv[0]}); la stringa verrà preposta all'inizio di ogni
+messaggio. Si tenga presente che il valore di \param{ident} che si passa alla
+funzione è un puntatore, se la stringa cui punta viene cambiata lo sarà pure
+nei successivi messaggi, e se viene cancellata i risultati potranno essere
+impredicibili, per questo è sempre opportuno usare una stringa costante.
+
+L'argomento \param{facility} permette invece di preimpostare per le successive
+chiamate l'omonimo indice che classifica la categoria del messaggio.
+L'argomento è interpretato come una maschera binaria, e pertanto è possibile
+inviare i messaggi su più categorie alla volta; i valori delle costanti che
+identificano ciascuna categoria sono riportati in
+\tabref{tab:sess_syslog_facility}, il valore di \param{facility} deve essere
+specificato con un OR aritmetico.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore}& \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{LOG\_AUTH} & Messaggi relativi ad autenticazione e sicurezza,
+ obsoleto, è sostituito da \macro{LOG\_AUTHPRIV}. \\
+ \macro{LOG\_AUTHPRIV} & Sostituisce \macro{LOG\_AUTH}.\\
+ \macro{LOG\_CRON} & Messaggi dei demoni di gestione dei comandi
+ programmati (\cmd{cron} e \cmd{at}).\\
+ \macro{LOG\_DAEMON} & Demoni di sistema.\\
+ \macro{LOG\_FTP} & Server FTP.\\
+ \macro{LOG\_KERN} & Messaggi del kernel\\
+ \macro{LOG\_LOCAL0} & Riservato all'amministratore per uso locale\\
+ --- & \\
+ \macro{LOG\_LOCAL7} & Riservato all'amministratore per uso locale\\
+ \macro{LOG\_LPR} & Messaggi del sistema di gestione delle stampanti \\
+ \macro{LOG\_MAIL} & Messaggi del sistema di posta elettronica\\
+ \macro{LOG\_NEWS} & Messaggi del sistema di gestione delle news
+ (USENET) \\
+ \macro{LOG\_SYSLOG} & Messaggi generati dallo stesso \cmd{syslogd}\\
+ \macro{LOG\_USER} & Messaggi generici a livello utente\\
+ \macro{LOG\_UUCP} & Messaggi del sistema UUCP\\
+\hline
+\end{tabular}
+\caption{Valori possibili per l'argomento \param{facility} di \func{openlog}.}
+\label{tab:sess_syslog_facility}
+\end{table}
+
+L'argomento \param{option} serve invece per controllare il comportamento della
+funzione \func{openlog} e delle modalità con cui le successive chiamate
+scriveranno i messaggi, esso viene specificato come maschera binaria composta
+con un OR aritmetico di una qualunque delle costanti riportate in
+\tabref{tab:sess_openlog_option}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+\centering
+\begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
+\hline
+\textbf{Valore}& \textbf{Significato}\\
+\hline
+\hline
+\macro{LOG\_CONS} & Scrive sulla console quando. \\
+\macro{LOG\_NDELAY} & Sostituisce \macro{LOG\_AUTH}.\\
+\macro{LOG\_NOWAIT} & Messaggi dei demoni di gestione dei comandi
+ programmati (\cmd{cron} e \cmd{at}).\\
+\macro{LOG\_ODELAY} & .\\
+\macro{LOG\_PERROR} & Stampa anche su \file{stderr}.\\
+\macro{LOG\_PID} & Inserisce nei messaggi il \acr{pid} del processo
+ chiamante. \\
+\hline
+\end{tabular}
+\caption{Valori possibili per l'argomento \param{option} di \func{openlog}.}
+\label{tab:sess_openlog_option}
+\end{table}
+
+La funzione che si usa per generare un messaggio è \func{syslog}, dato che
+l'uso di \func{openlog} è ozionale, sarà quest'ultima a provvede a chiamare la
+prima qualora ciò non sia stato fatto (nel qual caso il valore di
+\param{ident} è nullo). Il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{syslog.h}
+{void syslog(int priority, const char *format, ...)}
+
+Genera un messaggio di priorità \param{priority}.
+
+\bodydesc{La funzione non restituisce nulla.}
+\end{prototype}
+
+Il comportamento della funzione è analogo quello di \func{printf}, e il valore
+dell'argomento \param{format} è identico a quello descritto nella pagina di
+manuale di quest'ultima (per i valori principali si può vedere la trattazione
+sommaria che se ne è fatto in \secref{sec:file_formatted_io}); l'unica
+differenza è che la sequenza \cmd{\%m} viene rimpiazzata dalla stringa
+restituita da \code{strerror(errno)}. Gli argomenti seguenti i primi due
+devono essere forniti secondo quanto richiesto da \func{format}.
+
+L'argomento \param{priority} permette di impostare sia la \textit{facility}
+che la \textit{priority} del messaggio. In realtà viene prevalentemente usato
+per specificare solo quest'ultima in quanto la prima viene di norma
+preimpostata con \func{openlog}. La priorità è indicata con un valore
+numerico\footnote{le \acr{glibc}, seguendo POSIX.1-2001, prevedono otto
+ diverse priorità ordinate da 0 a 7, in ordine di importanza decrescente;
+ questo comporta che i tre bit meno significativi dell'argomento
+ \param{priority} sono occupati da questo valore, mentre i restanti bit più
+ significativi vengono usati per specificare la \textit{facility}.}
+specificabile attraverso le costanti riportate in
+\secref{tab:sess_syslog_priority}. Nel caso si voglia specificare anche la
+\textit{facility} basta eseguire un OR aritmetico del valore della priorità
+con la maschera binaria delle costanti di \tabref{tab:sess_syslog_facility}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore}& \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{LOG\_EMERG} & Il sistema è inutilizzabile. \\
+ \macro{LOG\_ALERT} & C'è una emergenza che richiede intervento
+ immediato.\\
+ \macro{LOG\_CRIT} & Si è in una condizione critica.\\
+ \macro{LOG\_ERR} & Si è in una condizione di errore.\\
+ \macro{LOG\_WARNING} & Messaggio di avvertimento.\\
+ \macro{LOG\_NOTICE} & Notizia significativa relativa al comportamento.\\
+ \macro{LOG\_INFO} & Messaggio informativo. \\
+ \macro{LOG\_DEBUG} & Messaggio di debug.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Valori possibili per l'indice di importanza del messaggio da
+ specificare nell'argomento \param{priority} di \func{syslog}.}
+ \label{tab:sess_syslog_priority}
+\end{table}
+
+Una ulteriore funzione, \func{setlogmask}, permette di filtrare
+preliminarmente i messaggi in base alla loro priorità; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{syslog.h}
+{int setlogmask(int mask)}
+
+Imposta la maschera dei log al valore specificato.
+
+\bodydesc{La funzione restituisce il precedente valore.}
+\end{prototype}
+
+Le routine di gestione mantengono per ogni processo una maschera che
+determina quale delle chiamate effettuate a \func{syslog} verrà
+effettivamente registrata. La registrazione viene disabilitata per tutte
+quelle priorità che non rientrano nella maschera; questa viene settata
+usando la macro \code{LOG\_MASK(p)} dove \code{p} è una delle costanti di
+\secref{tab:sess_syslog_priority}. É inoltre disponibile anche la macro
+\code{LOG\_UPTO(p)} che permette di specificare automaticamente tutte le
+priorità fino ad un certo valore.
\section{L'I/O su terminale}
\label{sec:sess_terminal_io}
-Esamineremo in questa sezione le peculiarità dell'I/O eseguito sui terminali,
-tenendo conto delle differenze che quest'ultimi presentano rispetto ai normali
-file su disco.
+Benché come ogni altro dispositivo i terminali siano accessibili come file,
+essi hanno assunto storicamente (essendo stati a lungo l'unico modo di
+accedere al sistema) una loro rilevanza specifica, che abbiamo già avuto modo
+di incontrare nella precedente sezione.
+
+Esamineremo qui le peculiarità dell'I/O eseguito sui terminali, che per la
+loro particolare natura presenta delle differenze rispetto ai normali file su
+disco e agli altri dispositivi.
+
+
+
+\subsection{L'architettura}
+\label{sec:term_design}
+
+
+I terminali sono una classe speciale di dispositivi a caratteri (si rammenti
+la classificazione di \secref{sec:file_file_types}); un terminale ha infatti
+una caratteristica che lo contraddistingue da un qualunque altro dispositivo,
+e cioè che è destinato a gestire l'interazione con un utente (deve essere in
+grado di fare da terminale di controllo per una sessione), che comportano la
+presenza di ulteriori capacità.
+
+L'interfaccia per i terminali è una delle più oscure e complesse, essendosi
+stratificata dagli inizi dei sistemi Unix fino ad oggi. Questo comporta una
+grande quantità di opzioni e controlli relativi ad un insieme di
+caratteristiche (come ad esempio la velocità della linea) necessarie per
+dispositivi, come i terminali seriali, che al giorno d'oggi sono praticamente
+in disuso.
+
+Storicamente i primi terminali erano appunto terminali di telescriventi
+(\textit{teletype}), da cui deriva sia il nome dell'interfaccia, \textit{TTY},
+che quello dei relativi file di dispositivo, che sono sempre della forma
+\texttt{/dev/tty*}.\footnote{ciò vale solo in parte per i terminali virtuali,
+ essi infatti hanno due lati, un \textit{master}, che può assumere i nomi
+ \file{/dev/pty[p-za-e][0-9a-f]} ed un corrispondente \textit{slave} con nome
+ \file{/dev/tty[p-za-e][0-9a-f]}.} Oggi essi includono le porte seriali, le
+console virtuali dello schermo, i terminali virtuali che vengono creati come
+canali di comunicazione dal kernel e che di solito vengono associati alle
+connessioni di rete (ad esempio per trattare i dati inviati con \cmd{telnet} o
+\cmd{ssh}).
+
+% In generale tutti i terminali hanno un insieme di funzionalità comuni, che
+% vengono chiamate \textsl{discipline di linea}; esse contraddistinguono le
+% modalità con cui il kernel manipola (ad esempio la reazione ad un carattere di
+% cancellazione per la tastiera, o la gestione della linea tramite PPP o SLIP) i
+% dati grezzi che vengono immessi sul dispositivo;
+
+
+L'I/O sui terminali si effettua con le stesse modalità dei file normali, si
+apre il relativo file di dispositivo, e si leggono e scriveno i dati con le
+usuali funzioni di lettura e scrittura, occorre però tenere conto delle loro
+caratteristiche specifiche, essi infatti prevedono due modalità di operazione,
+dette rispettivamente \textsl{modo canonico} e \textsl{modo non canonico}, che
+prevedono dei comportamenti nettamente diversi.
+
+La modalità preimpostata all'apertura del terminale è quella canonica, in cui
+le operazioni di lettura vengono sempre effettuate assemblando i dati in una
+linea;\footnote{per cui eseguendo una \func{read} su un terminale in modo
+ canonico la funzione si bloccherà, anche se si sono scritti dei caratteri,
+ fintanto che non si preme il tasto di ritorno a capo: a questo punto la
+ linea sarà completa e la funzione ritornerà.} ed in cui alcuni caratteri
+vengono interpretati per compiere operazioni (come la generazione dei segnali
+illustrati in \secref{sec:sig_job_control}), questa di norma è la modalità in
+cui funziona la shell.
+
+Un terminale in modo non canonico invece non effettua nessun accorpamento dei
+dati in linee né li interpreta; esso viene di solito usato dai programmi (gli
+editor ad esempio) che necessitano di poter leggere un carattere alla volta e
+che gestiscono al loro interno i vari comandi.
+
+La struttura dell'I/O, come di solito viene gestito dal driver del terminale è
+mostrata in \secref{fig:term_struct}
+
+\begin{figure}[htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=13cm]{img/term_struct}
+ \caption{Struttura interna generica di un driver per un terminale.}
+ \label{fig:term_struct}
+\end{figure}
+
+
+L'I/O viene controllato attraverso una serie di attributi mantenuti per
+ciascun terminale in una struttura \var{termios}, i cui campi
+
+
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}
+struct termios {
+ tcflag_t c_iflag; /* input modes */
+ tcflag_t c_oflag; /* output modes */
+ tcflag_t c_cflag; /* control modes */
+ tcflag_t c_lflag; /* local modes */
+ cc_t c_cc[NCCS]; /* control chars */
+};
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La struttura \var{termios}, che identifica le proprietà di un
+ terminale.}
+ \label{fig:term_termios}
+\end{figure}
+
+
+
+\subsection{Il \textsl{modo canonico}}
+\label{sec:term_canonic_mode}
+
+Il modo canonico
+
+
+\subsection{Il \textsl{modo non canonico}}
+\label{sec:term_noncanonic_mode}
+
+Il modo non canonico
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