Rifirmattate tabelle e riorganizzato il capitolo su limiti e risorse
[gapil.git] / system.tex
index 2ca86bf8b3cb74ebaaf0204f6befd77ebcb305f2..b5a6ae14f0bde8edb9d3c5a76d0076b757e0283f 100644 (file)
-\chapter{La gestione del sistema}
+\chapter{La gestione del sistema, delle risorse, e degli errori}
 \label{cha:system}
 
 \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_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; ci sono molti
+casi però in cui alcuni di questi limiti sono fissi in una implementazione
+mentre possono variare in un altra.
+
+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 ne definiscono
+molti altri attinenti alle 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 la macro corrispondente deve essere indefinita, ed il
+loro valore sarà ottenibile tramite 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}
+\noindent ed i valori possibili disponibili in Linux per \param{name} sono
+definiti 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}&
+              The  maximum  length of the arguments to the exec()
+              family of functions;  the  corresponding  macro  is
+              . \\
+       \texttt{\_SC\_CHILD\_MAX}&\macro{\_POSIX\_CHILD\_MAX}&
+              The  number  of simultaneous processes per user id,
+              the corresponding macro is .\\
+       \texttt{\_SC\_CLK\_TCK}& \macro{CLK\_TCK} &
+              The number of clock ticks per  second;  the  corre­
+              sponding macro is.\\
+       \texttt{\_SC\_STREAM\_MAX}& \macro{STREAM\_MAX}&
+              The  maximum  number  of streams that a process can
+              have open at any  time.    the corresponding standard C
+              macro is \macro{FOPEN\_MAX}.\\
+       \texttt{\_SC\_TZNAME\_MAX}&\macro{TZNAME\_MAX}&
+              The maximum number of bytes in a timezone name, the
+              corresponding macro is .\\
+       \texttt{\_SC\_OPEN\_MAX}&\macro{\_POSIX\_OPEN\_MAX}&
+              The maximum number of files that a process can have
+              open  at  any  time,  the  corresponding  macro  is
+              .\\
+       \texttt{\_SC\_JOB\_CONTROL}&\macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}&
+              This indicates whether POSIX - style job control is
+              supported,    the    corresponding     macro     is
+              .\\
+       \texttt{\_SC\_SAVED\_IDS}&\macro{\_POSIX\_SAVED\_IDS}&
+              This  indicates  whether a process has a saved set-
+              user-ID and a saved set-group-ID; the corresponding
+              macro is\\
+       \texttt{\_SC\_VERSION}& nessuna &
+              indicates  the  year and month the POSIX.1 standard
+              was  approved  in  the  format  YYYYMML;the   value
+              199009L indicates the most recent revision, 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_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}
 
 
 \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
 \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
@@ -19,13 +217,13 @@ per i tempi all'interno del sistema, essi sono rispettivamente chiamati
   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
   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
 \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
   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
@@ -60,8 +258,10 @@ time viene chiamato \textit{CPU time}.
 
 
 
 
 
 
+
+
 \section{La gestione degli errori}
 \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
 
 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
@@ -69,8 +269,8 @@ presenta una serie di problemi nel caso lo si debba usare con i thread.
 Esamineremo in questa sezione le sue caratteristiche principali.
 
 
 Esamineremo in questa sezione le sue caratteristiche principali.
 
 
-\subsection{La variabile \func{errno}}
-\label{sec:intro_errno}
+\subsection{La variabile \var{errno}}
+\label{sec:sys_errno}
 
 Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e
 riportare condizioni di errore, ed è una buona norma di programmazione
 
 Quasi tutte le funzioni delle librerie del C sono in grado di individuare e
 riportare condizioni di errore, ed è una buona norma di programmazione
@@ -86,8 +286,8 @@ Per riportare il tipo di errore il sistema usa la variabile globale
   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
   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
 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
@@ -115,7 +315,7 @@ verificato il fallimento della funzione attraverso il suo codice di ritorno.
 
 
 \subsection{Le funzioni \func{strerror} e \func{perror}}
 
 
 \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
 
 Benché gli errori siano identificati univocamente dal valore numerico di
 \var{errno} le librerie provvedono alcune funzioni e variabili utili per
@@ -123,8 +323,8 @@ riportare in opportuni messaggi le condizioni di errore verificatesi.  La
 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)} 
 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;
 \end{prototype}
 
 In generale \func{strerror} viene usata passando \var{errno} come parametro;
@@ -136,10 +336,11 @@ provvista\footnote{questa funzione 
   standard POSIX} una versione apposita:
 \begin{prototype}{string.h}
 {char * strerror\_r(int errnum, char * buff, size\_t size)} 
   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}
 \end{prototype}
+\noindent
 che utilizza un buffer che il singolo thread deve allocare, per evitare i
 problemi connessi alla condivisione del buffer statico. Infine, per completare
 la caratterizzazione dell'errore, si può usare anche la variabile
 che utilizza un buffer che il singolo thread deve allocare, per evitare i
 problemi connessi alla condivisione del buffer statico. Infine, per completare
 la caratterizzazione dell'errore, si può usare anche la variabile
@@ -151,8 +352,8 @@ Una seconda funzione usata per riportare i codici di errore in maniera
 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)} 
 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{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
@@ -205,10 +406,15 @@ o la macro (\texttt{\small 15--17}) associate a quel codice.
     }
   \end{lstlisting}
   \caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.}
     }
   \end{lstlisting}
   \caption{Codice per la stampa del messaggio di errore standard.}
-  \label{fig:intro_err_mess}
+  \label{fig:sys_err_mess}
 \end{figure}
 
 
 \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: