+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 ricordi 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 cioè
+in grado di fare da terminale di controllo per una sessione), che comporta 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, così se apriamo una console virtuale
+avremo che \func{read} leggerà quanto immesso dalla tastiera, mentre
+\func{write} scriverà sullo schermo. In realtà questo è vero solo a grandi
+linee, perché non tiene conto delle caratteristiche specifiche dei terminali;
+una delle principali infatti è che essi prevedono due modalità di operazione,
+dette rispettivamente \textsl{modo canonico} e \textsl{modo non canonico}, che
+comportano 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.
+
+Per capire le caratteristiche dell'I/O sui terminali, occorre esaminare le
+modalità con cui esso viene effettuato; l'accesso, come per tutti i
+dispositivi, viene gestito da un driver apposito, la cui struttura generica è
+mostrata in \secref{fig:term_struct}. Ad un terminale sono sempre associate
+due code per gestire l'input e l'output, che ne implementano una
+bufferizzazione\footnote{completamente indipendente dalla eventuale ulteriore
+ bufferizzazione fornita dall'interfaccia standard dei file.} all'interno del
+kernel.
+
+\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}
+
+La coda di ingresso mantiene i caratteri che sono stati letti dal terminale ma
+non ancora letti da un processo, la sua dimensione è definita dal parametro di
+sistema \macro{MAX\_INPUT}, che ne specifica il limite minimo, in realtà la
+coda può essere più grande e cambiare dimensione dinamicamente. Se è stato
+abilitato il controllo di flusso in ingresso il driver emette i caratteri di
+STOP e START per bloccare e sbloccare l'ingresso dei dati; altrimenti i
+caratteri immessi oltre le dimensioni massime vengono persi; in alcuni casi il
+driver provvede ad inviare automaticamente un avviso (un carattere di BELL,
+che provoca un beep) sull'output quando si eccedono le dimensioni della coda.
+Se è abilitato il modo canonico i caratteri in ingresso restano nella coda
+fintanto che non viene ricevuto un a capo; un'altra costante,
+\macro{MAX\_CANON}, specifica la dimensione massima di una riga in modo
+canonico.
+
+La coda di uscita è analoga a quella di ingresso e contiene i caratteri
+scritti dai processi ma non ancora inviati al terminale. Se è abilitato il
+controllo di flusso in uscita il driver risponde ai caratteri di START e STOP
+inviati dal terminale. Le dimensioni della coda non sono specificate, ma non
+hanno molta importanza, in quanto qualora esse vengano eccedute il driver
+provvede automaticamente a bloccare la funzione chiamante.
+
+
+
+\subsection{La gestione delle caratteristiche di un terminale}
+\label{sec:term_attr}
+
+
+Data le loro peculiarità, fin dall'inizio si è posto il problema di come
+gestire le caratteristiche specifiche dei terminali; storicamente i vari
+dialetti di Unix hanno utilizzato diverse funzioni, alla fine con POSIX.1, è
+stata effettuata una standardizzazione, unificando le differenze fra BSD e
+System V in una unica interfaccia, che è quella usata dal Linux.
+
+Alcune di queste funzioni prendono come argomento un file descriptor (in
+origine molte operazioni venivano effettuate con \func{ioctl}), ma ovviamente
+possono essere usate solo con file che corrispondano effettivamente ad un
+terminale; questo che può essere verificato utilizzando la funzione
+\func{isatty}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{int isatty(int desc)}
+
+ Controlla se il file descriptor \param{desc} è un terminale.
+
+\bodydesc{La funzione restituisce 1 se \param{desc} è connesso ad un
+ terminale, 0 altrimenti.}
+\end{prototype}
+
+Un'altra funzione che fornisce informazioni su un terminale è \func{ttyname},
+che permette anche di ottenere il nome del terminale associato ad un file
+descriptor; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{char *ttyname(int desc)}
+
+ Restituisce il nome di un terminale.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce il puntatore alla stringa contenente il
+ nome del terminale associato \param{desc} e \macro{NULL} in caso di
+ errore.}
+\end{prototype}
+
+Si tenga presente che la funzione restituisce un indirizzo di dati statici,
+che pertanto possono essere sovrascritti da successive chiamate. La funzione è
+prevista da POSIX.1, che non definisce \func{isatty}.
+
+I vari attributi vengono mantenuti per ciascun terminale in una struttura
+\var{termios}, (la cui definizione è in \figref{fig:term_termios}), usata
+dalle varie funzioni dell'interfaccia. In \figref{fig:term_termios} si sono
+riportati solo i campi previsti dallo standard POSIX.1, in genere le varie
+implementazioni ne aggiungono degli altri (in Linux e BSD ci sono quelli che
+specificano le velocità della linea) per mantenere ulteriori informazioni.
+
+\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 characters */
+};
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La struttura \var{termios}, che identifica le proprietà di un
+ terminale.}
+ \label{fig:term_termios}
+\end{figure}
+
+I primi quattro campi sono quattro flag che controllano il comportamento del
+terminale; essi sono realizzati come maschera binaria, pertanto il tipo
+\type{tcflag\_t} è di norma realizzato con un intero senza segno di lunghezza
+opportuna. I valori devono essere specificati bit per bit, avendo cura di non
+modificare i bit su cui non si interviene.
+
+\begin{table}[b!ht]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{13cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore}& \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{INPCK} & Abilita il controllo di parità in ingresso. Se non viene
+ impostato non viene fatto nessun controllo ed i caratteri
+ vengono passati in input direttamente.\\
+ \macro{IGNPAR} & Ignora gli errori di parità, il carattere viene passato
+ come ricevuto. Ha senso solo se si è impostato
+ \macro{INPCK}.\\
+ \macro{PARMRK} & Controlla come vengono riportati gli errori di parità. Ha
+ senso solo se \macro{INPCK} è impostato e \macro{IGNPAR}
+ no. Se impostato inserisce una sequenza \texttt{0xFF
+ 0x00} prima di ogni carattere che presenta errori di
+ parità, se non impostato un carattere con errori di
+ parità viene letto come uno \texttt{0x00}. Se un
+ carattere ha il valore \texttt{0xFF} e \macro{ISTRIP}
+ non è settato, per evitare ambiguità esso viene sempre
+ riportato come \texttt{0xFF 0xFF}.\\
+ \macro{ISTRIP} & Se impostato i caratteri in input sono tagliati a sette
+ bit mettendo a zero il bit più significativo, altrimenti
+ vengono passati tutti gli otto bit.\\
+ \macro{IGNBRK} & Ignora le condizioni di BREAK sull'input. Una
+ \textit{condizione di BREAK} è definita nel contesto di
+ una trasmissione seriale asincrona come una sequenza di
+ bit nulli più lunga di un byte. \\
+ \macro{BRKINT} & Controlla la reazione ad un BREAK quando
+ \macro{IGNBRK} non è impostato. Se \macro{BRKINT} è
+ impostato il BREAK causa lo scarico delle code,
+ e se il terminale è il terminale di controllo per un
+ gruppo in foreground anche l'invio di \macro{SIGINT} ai
+ processi di quest'ultimo. Se invece \macro{BRKINT} non è
+ impostato un BREAK viene letto come un carattere
+ NUL, a meno che non sia settato \macro{PARMRK}
+ nel qual caso viene letto come la sequenza di caratteri
+ \texttt{0xFF 0x00 0x00}.\\
+ \macro{IGNCR} & Se impostato il carattere di ritorno carrello
+ (\textit{carriage return}, \verb|'\r'|) viene scartato
+ dall'input. Può essere utile per i terminali che inviano
+ entrambi i caratteri di ritorno carrello e a capo
+ (\textit{newline}, \verb|'\n'|). \\
+ \macro{ICRNL} & Se impostato un carattere di ritorno carrello
+ (\verb|'\r'|) sul terminale viene automaticamente
+ trasformato in un a capo (\verb|'\n'|) sulla coda di
+ input. \\
+ \macro{INLCR} & Se impostato il carattere di a capo
+ (\verb|'\n'|) viene automaticamente trasformato in un
+ ritorno carello (\verb|'\r'|).\\
+ \macro{IUCLC} & Se impostato trasforma i caratteri maiuscoli dal
+ terminale in minuscoli sull'ingresso (opzione non
+ POSIX).\\
+ \macro{IXON} & Se impostato attiva il controllo di flusso in uscita con i
+ caratteri di START e STOP. se si riceve
+ uno STOP l'output viene bloccato, e viene fatto
+ ripartire solo da uno START, e questi due
+ caratteri non vengono passati alla coda di input. Se non
+ impostato i due caratteri sono passati alla coda di input
+ insieme agli altri.\\
+ \macro{IXANY} & Se impostato con il controllo di flusso permette a
+ qualunque carattere di far ripartire l'output bloccato da
+ un carattere di STOP.\\
+ \macro{IXOFF} & Se impostato abilita il controllo di flusso in
+ ingresso. Il computer emette un carattere di STOP per
+ bloccare l'input dal terminale e lo sblocca con il
+ carattere START. \\
+ \macro{IMAXBEL}& Se impostato fa suonare il cicalino se si riempie la cosa
+ di ingresso; in Linux non è implementato e il kernel si
+ comporta cose se fosse sempre settato (è una estensione
+ BSD). \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Costanti identificative dei vari bit del flag di controllo
+ \var{c\_iflag} delle modalità di input di un terminale.}
+ \label{tab:sess_termios_iflag}
+\end{table}
+
+Il primo flag, mantenuto nel campo \var{c\_iflag}, è flag di input che
+controlla le modalità dell'ingresso dei dati sul terminale, come il controllo
+di parità, il controllo di flusso, la gestione dei caratteri speciali; un
+elenco dei vari bit, del loro significato e delle costanti utilizzate per
+identificarli è riportato in \tabref{tab:sess_termios_iflag}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{13cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore}& \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{OPOST} & Se impostato i caratteri vengono convertiti opportunamente
+ per la visulizzazione sul terminale, ad esempio al
+ carattere di a capo (NL) può venire aggiunto un ritorno
+ carrello (CR).\\
+ \macro{OCRNL} & Se impostato converte automaticamente il carattere di a
+ capo (NL) nella coppia ritorno carrello, a capo (CR-LF).\\
+ \macro{OLCUC} & Se impostato trasforma i caratteri minuscoli in caratteri
+ maiuscoli sull'uscita.\\
+ \macro{ONLCR} & Se impostato converte il carattere di a capo (NL) in
+ ritorno carrello (CR).\\
+ \macro{ONOCR} & Se impostato converte il ritorno carrello (CR) nella
+ coppia CR-LF.\\
+ \macro{ONLRET}& Se impostato rimuove dall'output il carattere di ritorno
+ carrello (CR).\\
+ \macro{OFILL} & Se impostato in caso di ritardo sulla linea invia dei
+ caratteri di riempimento invece di attendere.\\
+ \macro{OFDEL} & Se impostato il carattere di riempimento è DEL
+ (\texttt{0x3F}), invece che NUL (\texttt{0x00}).\\
+ \macro{NLDLY} & Maschera per i bit che indicano il ritardo per il
+ carattere di a capo, i valori possibili sono \macro{NL0} o
+ \macro{NL1}.\\
+ \macro{CRDLY} & Maschera per i bit che indicano il ritardo per il
+ carattere ritorno carrello, i valori possibili sono
+ \macro{CR0}, \macro{CR1}, \macro{CR2}, \macro{CR3}.\\
+ \macro{TABDLY}& Maschera per i bit che indicano il ritardo per il
+ carattere di tabulazione, i valori possibili sono
+ \macro{TAB0}, \macro{TAB1}, \macro{TAB2}, \macro{TAB3}.\\
+ \macro{BSDLY} & Maschera per i bit che indicano il ritardo per il
+ carattere di ritorno indietro (\textit{backspace}), i
+ valori possibili sono \macro{BS0} o \macro{BS1}.\\
+ \macro{VTDLY} & Maschera per i bit che indicano il ritardo per il
+ carattere di tabulazione verticale, i valori possibili sono
+ \macro{VT0} o \macro{VT1}.\\
+ \macro{FFDLY} & Maschera per i bit che indicano il ritardo per il
+ carattere di pagina nuova (\textit{form feed}), i valori
+ possibili sono \macro{FF0} o \macro{FF1}.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Costanti identificative dei vari bit del flag di controllo
+ \var{c\_oflag} delle modalità di outputdi un terminale.}
+ \label{tab:sess_termios_oflag}
+\end{table}
+
+
+Il secondo flag, mantenuto nel campo \var{c\_oflag}, è il flag di output che
+controlla le modalità dell'uscita dei caratteri, come l'impacchettamento dei
+caratteri sullo schermo, la traslazione degli a capo, la conversione dei
+caratteri speciali; un elenco dei vari bit, del loro significato e delle
+costanti utilizzate per identificarli è riportato in
+\tabref{tab:sess_termios_oflag}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore}& \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{CBAUD} & . \\
+ \macro{CBAUDEX}& .\\
+ \macro{CSIZE} & .\\
+ \macro{CSTOPB} & .\\
+ \macro{CREAD} & .\\
+ \macro{PARENB} & .\\
+ \macro{PARODD} & . \\
+ \macro{HUPCL} & .\\
+ \macro{CLOCAL} & .\\
+ \macro{LOBLK} & .\\
+ \macro{CIBAUD} & .\\
+ \macro{CRTSCTS}& .\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Costanti identificative dei vari bit del flag di controllo
+ \var{c\_cflag} delle modalità di controllo di un terminale.}
+ \label{tab:sess_termios_cflag}
+\end{table}
+
+Il terzo flag, \var{c\_cflag}, o flag di controllo è legato al funzionamento
+delle linee seriali permette di impostarne varie caratteristiche, come il
+numero di bit di stop, i settaggi della parità, il funzionamento del controllo
+di flusso; un elenco dei vari bit, del loro significato e delle costanti
+utilizzate per identificarli è riportato in \tabref{tab:sess_termios_cflag}.
+
+
+\begin{table}[htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Valore}& \textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{ISIG} & . \\
+ \macro{ICANON} & .\\
+ \macro{XCASE} & .\\
+ \macro{ECHO} & .\\
+ \macro{ECHOE} & .\\
+ \macro{ECHOK} & .\\
+ \macro{ECHONL} & . \\
+ \macro{ECHOPRT} & .\\
+ \macro{ECHOKE} & .\\
+ \macro{DEFECHO} & .\\
+ \macro{FLUSHO} & .\\
+ \macro{NOFLSH} & .\\
+ \macro{TOSTOP} & .\\
+ \macro{PENDIN} & .\\
+ \macro{IEXTEN} & .\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Costanti identificative dei vari bit del flag di controllo
+ \var{c\_lflag} delle modalità locali di un terminale.}
+ \label{tab:sess_termios_lflag}
+\end{table}
+
+
+Il quarto flag, \var{c\_lflag}, o flag locale, serve per modificare il
+funzionamento dell'interfaccia fra il driver e l'utente, come abilitare l'eco,
+controllare l'emissione dei segnali generati dal terminale, attivare i
+caratteri per il job control; un elenco dei vari bit, del loro significato e
+delle costanti utilizzate per identificarli è riportato in
+\tabref{tab:sess_termios_lflag}.
+
+
+
+
+
+\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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