\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
+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
% 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
+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,
+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
-prevedono dei comportamenti nettamente diversi.
+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
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}
+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}
+ \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}
-L'I/O viene controllato attraverso una serie di attributi mantenuti per
-ciascun terminale in una struttura \var{termios}, i cui campi
+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}
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 */
+ cc_t c_cc[NCCS]; /* control characters */
};
\end{lstlisting}
\end{minipage}
\normalsize
\caption{La struttura \var{termios}, che identifica le proprietà di un
- terminale.}
+ 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 detto \textsl{flag di
+ input} e controlla le modalità di funzionamento dell'input dei caratteri 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} o \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} o \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 detto \textsl{flag di
+ output} e controlla le modalità di funzionamento dell'output 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{CLOCAL} & Se impostato indica che il terminale è connesso in locale
+ e che le linee di controllo del modem devono venire
+ ignorate. Se questo flag non è impostato una chiamata ad
+ \func{open} per la quale non si sia impostato
+ \macro{O\_NOBLOCK} si bloccherà finché non si sia
+ stabilita una connessione con il modem, e se viene
+ rilevata una disconessione viene inviato un
+ \macro{SIGHUP} al processo di controllo del terminale. La
+ lettura su un terminale sconnesso comporta una condizione
+ di \textit{end of file} e la scrittura un errore di
+ \macro{EIO}. \\
+ \macro{HUPCL} & Se è impostato vengono staccate le linee di
+ connessione del modem quando non resta più nessun
+ processo che ha un file aperto sul terminale.\\
+ \macro{CREAD} & Se non è impostato l'input del terminale viene scartato.\\
+ \macro{CSTOPB} & Se impostato vengono usati due bit di stop sulla linea
+ seriale invece di uno.\\
+ \macro{PARENB} & Se impostato abilita la generazione il controllo di
+ parità. Se non è impostato i bit di parità non vengono
+ generati e i caratteri non vengono controllati.\\
+ \macro{PARODD} & Ha senso solo se è impostato \macro{PARENB}. Se impostato
+ la parità è dispari, altrimenti è pari.\\
+ \macro{CSIZE} & Maschera per i bit che indicano la dimensione del
+ carattere, i valori possibili sono
+ \macro{CS5}, \macro{CS6}, \macro{CS7} e \macro{CS8}.\\
+ \macro{CBAUD} & Maschera dei bit (4+1) usati per impostare della velocità
+ della linea (il \textit{baud rate}). In Linux viene
+ usato un apposito campo di \var{termios}.\\
+ \macro{CBAUDEX}& Bit aggiuntivo per l'impostazione della velocità della
+ linea.\\
+ \macro{CIBAUD} & Maschera dei bit della velocità della linea in
+ ingresso. Analogo a \macro{CBAUD}, anch'esso in Linux è
+ mantenuto in un apposito campo di \var{termios}. \\
+ \macro{CRTSCTS}& Abilita il controllo di flusso hardware (RTS/CTS).\\
+ \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, mantenuto nel campo \var{c\_cflag}, è detto \textsl{flag di
+ controllo} ed è legato al funzionamento delle linee seriali, permettendo di
+impostarne varie caratteristiche, come il numero di bit di stop, i settaggi
+della parità, il funzionamento del controllo di flusso; esso ha senso solo per
+i terminali connessi a linee seriali. 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{ICANON} & Se impostato il terminale opera in modo canonico,
+ altrimenti opera in modo non canonico.\\
+ \macro{ECHO} & Se è impostato viene attivato l'eco dei caratteri in
+ input sull'output del terminale.\\
+ \macro{ECHOE} & .\\
+ \macro{ISIG} & .\\
+ \macro{XCASE} & .\\
+ \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, mantenuto nel campo \var{c\_lflag}, è detto \textsl{flag
+ locale}, e serve per controllare il funzionamento dell'interfaccia fra il
+driver e l'utente, come abilitare l'eco, gestire i caratteri di controllo e
+l'emissione dei segnali, impostare modo canonico o non canonico; 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}}
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