-\chapter{La gestione del sistema}
+\chapter{La gestione del sistema, delle risorse, e degli errori}
\label{cha:system}
+In questo capitolo tratteremo varie interfacce che attengono agli aspetti più
+generali del sistema, come quelle per la gestione di parametri e
+configurazione, quelle per la lettura dei limiti e delle carattistiche dello
+stesso, quelle per il controllo dell'uso delle risorse da parte dei processi,
+quelle per la gestione dei tempi e degli errori.
+\section{La configurazione del sistema}
+\label{sec:sys_config}
+
+In questa sezione esamineremo le macro e le funzioni che permettono di
+conoscere e settare i parametri di configurazione del sistema, di ricavarme
+limiti e caratteristiche, e di controllare i filesystem disponibili, montarli
+e rimuoverli da programma.
+
+
+\subsection{Limiti e parametri di sistema}
+\label{sec:sys_limits}
+
+In qualunque sistema sono presenti un gran numero di parametri e costanti il
+cui valore può essere definito dall'architettura dell'hardware,
+dall'implementazione del sistema, dalle opzioni con cui si sono compilati il
+kernel e le librerie o anche configurabili dall'amministratore all'avvio del
+sistema o durente le sue attività.
+
+Chiaramente per scrivere programmi portabili occorre poter determinare opzioni
+disponibili e caratteristiche del sistema (come i valori massimi e minimi dei
+vari tipi di variabili, o la presenza del supporto del supporto per
+l'operazione che interessa). Inoltre alcuni di questi limiti devono poter
+essere determinabili anche in corso di esecuzione del programma, per non dover
+ricompilare tutti i programmi quando si usa una nuova versione del kernel o si
+cambia una delle configurazioni del sistema. Per tutto questo sono necessari
+due tipi di funzionalità:
+\begin{itemize*}
+\item la possibilità di determinare limiti ed opzioni al momento della
+ compilazione.
+\item la possibilità di determinare limiti ed opzioni durante l'esecuzione.
+\end{itemize*}
+
+La prima funzionalità si può ottenere includendo gli opportuni header file,
+mentre per la seconda sono ovviamante necessarie delle funzioni; la situazione
+è complicata dal fatto che ci sono molti casi in cui alcuni di questi limiti
+sono fissi in una implementazione mentre possono variare in un altra.
+Quando i limiti sono fissi vengono definiti come macro nel file
+\file{limits.h}, se invece possono variare, il loro valore sarà ottenibile
+tramite la funzione \func{sysconf}.
+
+Lo standard ANSI C definisce dei limiti che sono tutti fissi e pertanto
+disponibili al momanto della compilazione; un elenco è riportato in
+\tabref{tab:sys_ansic_macro}, come ripreso da \file{limits.h}; come si vede
+per la maggior parte attengono alle dimensioni dei tipi dei dati interi, le
+informazioni analoghe per i dati in virgola mobile sono definite a parte e
+accessibili includendo \file{float.h}. Un'altra costante prevista dallo
+standard (l'unica che può non essere fissa e che pertanto non è definita in
+\file{limits.h}) è \macro{FOPEN\_MAX}, essa deve essere definita in
+\file{stdio.h} ed avere un valore minimo di 8.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
+ \hline
+ \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{MB\_LEN\_MAX}& 16 & massima dimensione di un
+ carattere multibyte\\
+ \macro{CHAR\_BIT} & 8 & bit di \type{char}\\
+ \macro{UCHAR\_MAX}& 255 & massimo di \type{unsigned char}\\
+ \macro{SCHAR\_MIN}& -128 & minimo di \type{signed char}\\
+ \macro{SCHAR\_MAX}& 127 & massimo di \type{signed char}\\
+ \macro{CHAR\_MIN} &\footnotemark& minimo di \type{char}\\
+ \macro{CHAR\_MAX} &\footnotemark& massimo di \type{char}\\
+ \macro{SHRT\_MIN} & -32768 & minimo di \type{short}\\
+ \macro{SHRT\_MAX} & 32767 & massimo di \type{short}\\
+ \macro{USHRT\_MAX}& 65535 & massimo di \type{unsigned short}\\
+ \macro{INT\_MAX} & 2147483647 & minimo di \type{int}\\
+ \macro{INT\_MIN} &-2147483648 & minimo di \type{int}\\
+ \macro{UINT\_MAX} & 4294967295 & massimo di \type{unsigned int}\\
+ \macro{LONG\_MAX} & 2147483647 & massimo di \type{long}\\
+ \macro{LONG\_MIN} &-2147483648 & minimo di \type{long}\\
+ \macro{ULONG\_MAX}& 4294967295 & massimo di \type{unsigned long}\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
+ ANSI C.}
+ \label{tab:sys_ansic_macro}
+\end{table}
+
+\footnotetext[1]{il valore può essere 0 o \macro{SCHAR\_MIN} a seconda che il
+ sistema usi caratteri con segno o meno.}
+
+\footnotetext[2]{il valore può essere \macro{UCHAR\_MAX} o \macro{SCHAR\_MAX}
+ a seconda che il sistema usi caratteri con segno o meno.}
+
+A questi valori lo standard ISO C90 ne aggiunge altri tre, relativi al tipo
+\type{long long} introdotto con il nuovo standard, i relativi valori sono in
+\tabref{tab:sys_isoc90_macro}.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|r|l|}
+ \hline
+ \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{LLONG\_MAX}& 9223372036854775807&massimo di \type{long long}\\
+ \macro{LLONG\_MIN}&-9223372036854775808&minimo di \type{long long}\\
+ \macro{ULLONG\_MAX}&18446744073709551615&
+ massimo di \type{unsigned long long}\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
+ ISO C90.}
+ \label{tab:sys_isoc90_macro}
+\end{table}
+
+Lo standard POSIX.1 definisce 33 diversi limiti o costanti, 15 delle quali,
+riportate in \secref{tab:sys_posix1_base}, devono essere sempre dichiarate,
+in quanto definiscono dei valori minimi che qualunque implementazione che sia
+conforme allo standard deve avere; molti di questi valori sono di scarsa
+utilità, essendo troppo ristretti ed ampiamente superati in tutte le
+implementazioni dello standard.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{\_POSIX\_ARG\_MAX} &4096 & dimensione massima degli argomenti
+ passati ad una funzione della famiglia
+ \func{exec}.\\
+ \macro{\_POSIX\_CHILD\_MAX} &6 & numero massimo di processi contemporanei
+ che un utente può eseguire.\\
+ \macro{\_POSIX\_LINK\_MAX} &8 & numero massimo di link a un file\\
+ \macro{\_POSIX\_MAX\_CANON}&255 & spazio disponibile nella coda di input
+ canonica del terminale\\
+ \macro{\_POSIX\_MAX\_INPUT}&255 & spazio disponibile nella coda di input
+ del terminale\\
+ \macro{\_POSIX\_NGROUPS\_MAX}&0 & numero di gruppi supplementari per
+ processo.\\
+ \macro{\_POSIX\_OPEN\_MAX} &16 & numero massimo di file che un processo
+ può mantenere aperti in contemporanea.\\
+ \macro{\_POSIX\_NAME\_MAX}& 14 & lunghezza in byte di un nome di file. \\
+ \macro{\_POSIX\_PATH\_MAX}& 256 & lunghezza in byte di pathname.\\
+ \macro{\_POSIX\_PIPE\_BUF}& 512 & byte scrivibili atomicamente in una
+ pipe\\
+ \macro{\_POSIX\_SSIZE\_MAX}&32767& valore massimo del tipo
+ \type{ssize\_t}.\\
+ \macro{\_POSIX\_STREAM\_MAX}&8 & massimo numero di stream aperti per
+ processo in contemporanea.\\
+ \macro{\_POSIX\_TZNAME\_MAX}& & dimensione massima del nome di una
+ \texttt{timezone} (vedi ).\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Costanti fisse, definite in \file{limits.h}, richieste
+ obbligatoriamente allo standard POSIX.1.}
+ \label{tab:sys_posix1_base}
+\end{table}
+
+Oltre a questi valori lo standard ne definisce altri a riguardo
+
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|r|p{8cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Macro}&\textbf{Valore}&\textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \macro{\_POSIX\_AIO\_LISTIO\_MAX}& 2& \\
+ \macro{\_POSIX\_AIO\_MAX}& 1& \\
+ \macro{\_POSIX\_DELAYTIMER\_MAX}& 32 & \\
+ \macro{\_POSIX\_MQ\_OPEN\_MAX}& 8& \\
+ \macro{\_POSIX\_MQ\_PRIO\_MAX}& 32& \\
+ \macro{\_POSIX\_FD\_SETSIZE}& 16 & \\
+ \macro{\_POSIX\_NAME\_MAX}& 14& \\
+ \macro{\_POSIX\_PATH\_MAX}& 256& \\
+ \macro{\_POSIX\_PIPE\_BUF}& 512& \\
+ \macro{\_POSIX\_SSIZE\_MAX}& 32767& \\
+ \macro{\_POSIX\_STREAM\_MAX}&8 & \\
+ \macro{\_POSIX\_TZNAME\_MAX}& 6& \\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Macro definite in \file{limits.h} in conformità allo standard
+ POSIX.1.}
+ \label{tab:sys_posix1_macro}
+\end{table}
+
+Lo standard ANSI C definisce dei limiti solo sulle dimensioni dei tipi dei
+dati, che sono ovviamente fissi, gli standard POSIX.1 e POSIX.2 definiscono
+molti altri limiti attinenti a varie caratteristiche del sistema (come il
+numero massimo di figli, la lunghezza di un pathname, ecc.) che possono essere
+fissi o meno: quando sono fissi vengono definiti come macro nel file
+\file{limits.h}, se invece possono variare, il loro valore sarà ottenibile
+tramite la funzione \func{sysconf}.
+
+
+\subsection{La funzione \func{sysconf}}
+\label{sec:sys_sysconf}
+
+Come accennato in \secref{sec:sys_limits} quando uno dei limiti o delle
+carateristiche del sistema può variare, per evitare di dover ricompilare un
+programma tutte le volte che si cambiano le opzioni con cui è compilato il
+kernel, o alcuni dei parametri modificabili a run time, è necessario ottenerne
+il valore attraverso la funzione \func{sysconf}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{unistd.h}{long sysconf(int name)}
+ Restituisce il valore del parametro di sistema \param{name}.
+
+ \bodydesc{La funzione restituisce indietro il valore del parametro
+ richiesto, o 1 se si tratta di un'opzione disponibile, 0 se l'opzione non
+ è disponibile e -1 in caso di errore (ma \var{errno} non viene settata).}
+\end{prototype}
+
+La funzione prende come argomento un intero che specifica quale dei limiti si
+vuole conoscere; uno specchietto contentente tutti quelli disponibili in
+Linux, e la corrispondente macro di \func{limits.h}, è riportato in \ntab.
+
+\begin{table}[htb]
+ \centering
+ \footnotesize
+ \begin{tabular}[c]{|l|l|p{9cm}|}
+ \hline
+ \textbf{Parametro}&\textbf{Macro sostituita} &\textbf{Significato}\\
+ \hline
+ \hline
+ \texttt{\_SC\_ARG\_MAX} &\macro{ARG\_MAX}&
+ La dimensione massima degli argomenti passati ad una funzione
+ della famiglia \func{exec}.\\
+ \texttt{\_SC\_CHILD\_MAX}&\macro{\_CHILD\_MAX}&
+ Il numero massimo di processi contemporanei che un utente può
+ eseguire.\\
+ \texttt{\_SC\_CLK\_TCK}& \macro{CLK\_TCK} &
+ Il numero di \textit{clock tick} al secondo, cioè la frequenza delle
+ interruzioni del timer di sistema (vedi \secref{sec:proc_priority}).\\
+ \texttt{\_SC\_STREAM\_MAX}& \macro{STREAM\_MAX}&
+ Il massimo numero di stream che un processo può mantenere aperti in
+ contemporanea. Questo liminte previsto anche dallo standard ANSI C, che
+ specifica la macro {FOPEN\_MAX}.\\
+ \texttt{\_SC\_TZNAME\_MAX}&\macro{TZNAME\_MAX}&
+ La dimensione massima di un nome di una \texttt{timezone} (vedi ).\\
+ \texttt{\_SC\_OPEN\_MAX}&\macro{\_OPEN\_MAX}&
+ Il numero massimo di file che un processo può mantenere aperti in
+ contemporanea.\\
+ \texttt{\_SC\_JOB\_CONTROL}&\macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}&
+ Indica se è supportato il \textit{job conotrol} (vedi
+ \secref{sec:sess_xxx}) in stile POSIX.\\
+ \texttt{\_SC\_SAVED\_IDS}&\macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS}&
+ Indica se il sistema supporta i \textit{saved id} (vedi
+ \secref{sec:proc_access_id}).\\
+ \texttt{\_SC\_VERSION}& \macro{\_POSIX\_VERSION} &
+ Indica il mese e l'anno di approvazione della revisione dello standard
+ POSIX.1 a cui il sistema fa riferimento, nel formato YYYYMML, la
+ revisione più recente è 199009L, che indica il Settembre 1990.\\
+ \hline
+ \end{tabular}
+ \caption{Parametri del sistema leggibili dalla funzione \func{sysconf}.}
+ \label{tab:sys_sysconf_par}
+\end{table}
+
+
+
+\subsection{Opzioni e configurazione del sistema}
+\label{sec:sys_sys_config}
+
+La funzione \func{sysctl} ...
+
+
+
+\subsection{La configurazione dei filesystem}
+\label{sec:sys_file_config}
+
+La funzione \func{statfs} ...
+
+La funzione \func{pathconf} ...
+
+
+
+
+\section{Limitazione ed uso delle risorse}
+\label{sec:sys_res_limits}
+
+In questa sezione esamimeremo le funzioni che permettono di esaminare e
+controllare come le varie risorse del sistema (CPU, memoria, ecc.) vengono
+utilizzate dai processi, e le modalità con cui è possibile imporre dei limiti
+sul loro utilizzo.
+
+
+
+\subsection{L'uso delle risorse}
+\label{sec:sys_resource_use}
+
+
+\subsection{Limiti sulle risorse}
+\label{sec:sys_resource_limit}
+
+
+\subsection{Le risorse di memoria}
+\label{sec:sys_memory_res}
+
+
+\subsection{Le risorse di processore}
+\label{sec:sys_cpu_load}
+
+
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \footnotesize
+ \centering
+ \begin{minipage}[c]{15cm}
+ \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
+struct rusage {
+ struct timeval ru_utime; /* user time used */
+ struct timeval ru_stime; /* system time used */
+ long ru_maxrss; /* maximum resident set size */
+ long ru_ixrss; /* integral shared memory size */
+ long ru_idrss; /* integral unshared data size */
+ long ru_isrss; /* integral unshared stack size */
+ long ru_minflt; /* page reclaims */
+ long ru_majflt; /* page faults */
+ long ru_nswap; /* swaps */
+ long ru_inblock; /* block input operations */
+ long ru_oublock; /* block output operations */
+ long ru_msgsnd; /* messages sent */
+ long ru_msgrcv; /* messages received */
+ long ru_nsignals; ; /* signals received */
+ long ru_nvcsw; /* voluntary context switches */
+ long ru_nivcsw; /* involuntary context switches */
+};
+ \end{lstlisting}
+ \end{minipage}
+ \normalsize
+ \caption{La struttura \var{rusage} per la lettura delle informazioni dei
+ delle risorse usate da un processo.}
+ \label{fig:sys_rusage_struct}
+\end{figure}
+
+
+
+
+\var{tms\_utime}, \var{tms\_stime}, \var{tms\_cutime}, \var{tms\_uetime}
+
+
+
+\section{La gestione dei tempi del sistema}
+\label{sec:sys_time}
+
+In questa sezione tratteremo le varie funzioni per la gestione delle
+date e del tempo in un sistema unix-like, e quelle per convertire i vari
+tempi nelle differenti rappresentazioni che vengono utilizzate.
\subsection{La misura del tempo in unix}
-\label{sec:intro_unix_time}
+\label{sec:sys_unix_time}
-Storicamente i sistemi unix-like hanno sempre mantenuto due distinti valori
-per i tempi all'interno del sistema, essi sono rispettivamente chiamati
-\textit{calendar time} e \textit{process time}, secondo le definizioni:
+Storicamente i sistemi unix-like hanno sempre mantenuto due distinti
+valori per i tempi all'interno del sistema, essi sono rispettivamente
+chiamati \textit{calendar time} e \textit{process time}, secondo le
+definizioni:
\begin{itemize}
\item \textit{calendar time}: è il numero di secondi dalla mezzanotte del
primo gennaio 1970, in tempo universale coordinato (o UTC), data che viene
dato che l'UTC corrisponde all'ora locale di Greenwich. È il tempo su cui
viene mantenuto l'orologio del calcolatore, e viene usato ad esempio per
indicare le date di modifica dei file o quelle di avvio dei processi. Per
- memorizzare questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \func{time\_t}.
+ memorizzare questo tempo è stato riservato il tipo primitivo \type{time\_t}.
\item \textit{process time}: talvolta anche detto tempo di CPU. Viene misurato
in \textit{clock tick}, corrispondenti al numero di interruzioni effettuate
dal timer di sistema, e che per Linux avvengono ogni centesimo di
secondo\footnote{eccetto per la piattaforma alpha dove avvengono ogni
millesimo di secondo}. Il dato primitivo usato per questo tempo è
- \func{clock\_t}, inoltre la costante \macro{HZ} restituisce la frequenza di
+ \type{clock\_t}, inoltre la costante \macro{HZ} restituisce la frequenza di
operazione del timer, e corrisponde dunque al numero di tick al secondo. Lo
standard POSIX definisce allo stesso modo la costante \macro{CLK\_TCK});
questo valore può comunque essere ottenuto con \func{sysconf} (vedi
+
+
\section{La gestione degli errori}
-\label{sec:intro_errors}
+\label{sec:sys_errors}
La gestione degli errori è in genere una materia complessa. Inoltre il modello
utilizzato dai sistema unix-like è basato sull'architettura a processi, e
Esamineremo in questa sezione le sue caratteristiche principali.
-\subsection{La variabile \func{errno}}
+\subsection{La variabile \var{errno}}
\label{sec:sys_errno}
Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e
problemi (ad esempio nel caso dei thread) ma lo standard ISO C consente
anche di definire \var{errno} come un \textit{modifiable lvalue}, quindi si
può anche usare una macro, e questo è infatti il modo usato da Linux per
- renderla locale ai singoli thread }, definita nell'header \file{errno.h}, la
-variabile è in genere definita come \var{volatile} dato che può essere
+ renderla locale ai singoli thread.}, definita nell'header \file{errno.h}; la
+variabile è in genere definita come \type{volatile} dato che può essere
cambiata in modo asincrono da un segnale (per una descrizione dei segnali si
veda \secref{cha:signals}), ma dato che un manipolatore di segnale scritto
bene salva e ripristina il valore della variabile, di questo non è necessario
\subsection{Le funzioni \func{strerror} e \func{perror}}
-\label{sec:intro_strerror}
+\label{sec:sys_strerror}
Benché gli errori siano identificati univocamente dal valore numerico di
\var{errno} le librerie provvedono alcune funzioni e variabili utili per
prima funzione che si può usare per ricavare i messaggi di errore è
\func{strerror}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{string.h}{char * strerror(int errnum)}
- La funzione ritorna una stringa (statica) che descrive l'errore il cui
- codice è passato come parametro.
+ Ritorna una stringa (statica) che descrive l'errore il cui codice è passato
+ come parametro.
\end{prototype}
In generale \func{strerror} viene usata passando \var{errno} come parametro;
standard POSIX} una versione apposita:
\begin{prototype}{string.h}
{char * strerror\_r(int errnum, char * buff, size\_t size)}
- La funzione è analoga a \func{strerror} ma ritorna il messaggio in un buffer
- specificato da \var{buff} di lunghezza massima (compreso il terminatore)
- \var{size}.
+ Analoga a \func{strerror} ma ritorna il messaggio in un buffer
+ specificato da \param{buff} di lunghezza massima (compreso il terminatore)
+ \param{size}.
\end{prototype}
\noindent
che utilizza un buffer che il singolo thread deve allocare, per evitare i
automatizzata sullo standard error (vedi \secref{sec:file_std_descr}) è
\func{perror}, il cui prototipo è:
\begin{prototype}{stdio.h}{void perror (const char *message)}
- La funzione stampa il messaggio di errore relativo al valore corrente di
- \var{errno} sullo standard error; preceduto dalla stringa \var{message}.
+ Stampa il messaggio di errore relativo al valore corrente di \var{errno}
+ sullo standard error; preceduto dalla stringa \var{message}.
\end{prototype}
i messaggi di errore stampati sono gli stessi di \func{strerror}, (riportati
in \capref{cha:errors}), e, usando il valore corrente di \var{errno}, si
}
\end{lstlisting}
\caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.}
- \label{fig:intro_err_mess}
+ \label{fig:sys_err_mess}
\end{figure}
-\subsection{Valori e limiti del sistema}
-\label{sec:sys_limits}
+\section{La gestione di utenti e gruppi}
+\label{sec:sys_user_group}
+
+%%% Local Variables:
+%%% mode: latex
+%%% TeX-master: "gapil"
+%%% End:
projects / gapil.git / blobdiff