Risistemata tutta la parte sui clock tick (e corrette le fregnacce dette
authorSimone Piccardi <piccardi@gnulinux.it>
Wed, 8 May 2002 23:31:26 +0000 (23:31 +0000)
committerSimone Piccardi <piccardi@gnulinux.it>
Wed, 8 May 2002 23:31:26 +0000 (23:31 +0000)
in precedenza). Scritta la parte sui process time.

prochand.tex
signal.tex
system.tex

index 98a0788..a8be792 100644 (file)
@@ -137,10 +137,12 @@ system call ed ad ogni interrupt,\footnote{pi
   occasioni. NDT completare questa parte.} (ma può essere anche attivato
 esplicitamente). Il timer di sistema provvede comunque a che esso sia invocato
 periodicamente, generando un interrupt periodico secondo la frequenza
-specificata dalla costante \macro{HZ}, definita in \file{asm/param.h}. Il
-valore usuale è 100\footnote{è così per tutte le architetture eccetto l'alpha,
-  per la quale è 1000} ed è espresso in Hertz. Si ha cioè un interrupt dal
-timer ogni centesimo di secondo.
+specificata dalla costante \macro{HZ}, definita in \file{asm/param.h}, ed il
+cui valore è espresso in Hertz.\footnote{Il valore usuale di questa costante è
+  100, per tutte le architetture eccetto l'alpha, per la quale è 1000. Occorre
+  fare attenzione a non confondere questo valore con quello dei clock tick
+  (vedi \secref{sec:sys_unix_time}).}
+%Si ha cioè un interrupt dal timer ogni centesimo di secondo.
 
 Ogni volta che viene eseguito, lo \textit{scheduler} effettua il calcolo delle
 priorità dei vari processi attivi (torneremo su questo in
@@ -619,8 +621,8 @@ le differenze fra padre e figlio dopo la \func{fork} invece sono:
 \item il \textit{process id}. 
 \item il \textit{parent process id} (quello del figlio viene settato al
   \acr{pid} del padre).
-\item i valori dei tempi di esecuzione (vedi \secref{sec:sys_xxx}) che
-  nel figlio sono posti a zero.
+\item i valori dei tempi di esecuzione della struttura \var{tms} (vedi
+  \secref{sec:sys_cpu_times}) che nel figlio sono posti a zero.
 \item i \textit{file lock} (vedi \secref{sec:file_locking}), che non
   vengono ereditati dal figlio.
 \item gli allarmi ed i segnali pendenti (vedi \secref{sec:sig_gen_beha}), che
index f0565a2..7904fa9 100644 (file)
@@ -1141,12 +1141,6 @@ struct itimerval
     struct timeval it_interval; /* next value */
     struct timeval it_value;    /* current value */
 };
-
-struct timeval 
-{
-    long tv_sec;                /* seconds */
-    long tv_usec;               /* microseconds */
-};
     \end{lstlisting}
   \end{minipage} 
   \normalsize 
index 5b645af..fd0284d 100644 (file)
@@ -324,8 +324,8 @@ relative spiegazioni, si pu
       \texttt{\_SC\_SSIZE\_MAX}&\macro{SSIZE\_MAX}& 
       valore massimo del tipo di dato \type{ssize\_t}.\\
       \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}).\\
+      Il numero di \textit{clock tick} al secondo, cioè l'unità di misura del
+      \textit{process time} (vedi \secref{sec:sys_unix_time}).\\
       \texttt{\_SC\_JOB\_CONTROL}&\macro{\_POSIX\_JOB\_CONTROL}&
       Indica se è supportato il \textit{job control} (vedi
       \secref{sec:sess_xxx}) in stile POSIX.\\
@@ -1655,11 +1655,12 @@ anche il massimo valore che pu
 \section{La gestione dei tempi del sistema}
 \label{sec:sys_time}
 
-In questa sezione tratteremo le varie funzioni attinenti alla gestione del
-tempo in un sistema unix-like, a partire da quelle della gestione di data e
-ora, a quelle per convertire i vari tempi nelle differenti rappresentazioni
-che vengono utilizzate, a quelle per misurare i veri tempi di sistema
-associati ai processi.
+In questa sezione, una volta introdotti i concetti base della gestione dei
+tempi da parte del sistema, tratteremo le varie funzioni attinenti alla
+gestione del tempo in un sistema unix-like, a partire da quelle per misurare i
+veri tempi di sistema associati ai processi, a quelle per convertire i vari
+tempi nelle differenti rappresentazioni che vengono utilizzate, a quelle della
+gestione di data e ora.
 
 
 \subsection{La misura del tempo in Unix}
@@ -1670,24 +1671,28 @@ dati per la misure dei tempi all'interno del sistema: essi sono
 rispettivamente chiamati \textit{calendar time} e \textit{process time},
 secondo le definizioni:
 \begin{description}
-\item[\textit{calendar time}]: è il numero di secondi dalla mezzanotte del
-  primo gennaio 1970, in tempo universale coordinato (o UTC), data che viene
-  usualmente indicata con 00:00:00 Jan, 1 1970 (UTC) e chiamata \textit{the
-    Epoch}. Questo tempo viene anche chiamato anche GMT (Greenwich Mean Time)
-  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 \type{time\_t}.
-\item[\textit{process time}]: detto anche tempo di processore. 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
-  \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
-  \secref{sec:sys_limits}).
+\item[\textit{calendar time}]: detto anche \textsl{tempo di calendario}. È il
+  numero di secondi dalla mezzanotte del primo gennaio 1970, in tempo
+  universale coordinato (o UTC), data che viene usualmente indicata con
+  00:00:00 Jan, 1 1970 (UTC) e chiamata \textit{the Epoch}. Questo tempo viene
+  anche chiamato anche GMT (Greenwich Mean Time) dato che l'UTC corrisponde
+  all'ora locale di Greenwich.  È il tempo su cui viene mantenuto l'orologio
+  del kernel, 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 \type{time\_t}.
+\item[\textit{process time}]: detto talvolta \textsl{tempo di processore}.
+  Viene misurato in \textit{clock tick}. Un tempo questo corrispondeva al
+  numero di interruzioni effettuate dal timer di sistema, adesso lo standard
+  POSIX richiede che esso sia pari al valore della costante
+  \macro{CLOCKS\_PER\_SEC}, che deve essere definita come 1000000, qualunque
+  sia la risoluzione reale dell'orologio di sistema e la frequenza delle
+  interruzioni del timer.\footnote{quest'ultima, come accennato in
+    \secref{sec:proc_hierarchy}, è invece data dalla costante \macro{HZ}.} Il
+  dato primitivo usato per questo tempo è \type{clock\_t}, che ha quindi una
+  risoluzione del microsecondo. Il numero di tick al secondo può essere
+  ricavato anche attraverso \func{sysconf} (vedi \secref{sec:sys_sysconf}). Il
+  vecchio simbolo \macro{CLK\_TCK} definito in \file{time.h} è ormai
+  considerato obsoleto.
 \end{description}
 
 In genere si usa il \textit{calendar time} per esprimere le date dei file e le
@@ -1701,10 +1706,11 @@ tempo locale, utilizzando le opportune informazioni di localizzazione
 mantenuto dal sistema e non è detto che corrisponda al tempo tenuto
 dall'orologio hardware del calcolatore.
 
-Anche il \textit{process time} di solito si esprime in secondi, ma provvede una
-precisione ovviamente superiore al \textit{calendar time} (la cui granularità
-minima è il secondo) e viene usato per tenere conto dei tempi di esecuzione
-dei processi. Per ciascun processo il kernel calcola tre tempi diversi:
+Anche il \textit{process time} di solito si esprime in secondi, ma provvede
+una precisione ovviamente superiore al \textit{calendar time} (che è mantenuto
+dal sistema con una granularità di un secondo) e viene usato per tenere conto
+dei tempi di esecuzione dei processi. Per ciascun processo il kernel calcola
+tre tempi diversi:
 \begin{description*}
 \item[\textit{clock time}]: il tempo \textsl{reale} (viene chiamato anche
   \textit{wall clock time}) passato dall'avvio del processo. Chiaramente tale
@@ -1718,15 +1724,117 @@ dei processi. Per ciascun processo il kernel calcola tre tempi diversi:
 
 In genere la somma di \textit{user time} e \textit{system time} indica il
 tempo di processore totale in cui il sistema è stato effettivamente impegnato
-nell'eseguire un certo processo e viene chiamato \textit{CPU time}.
+nell'eseguire un certo processo e viene chiamato \textit{CPU time} o
+\textsl{tempo di CPU}.
 
 
 
-\subsection{I tempi di processore}
+\subsection{La gestione del \textit{process time}}
 \label{sec:sys_cpu_times}
 
+Di norma tutte le operazioni del sistema fanno sempre riferimento al
+\textit{calendar time}, l'uso del \textit{process time} è riservato a quei
+casi in cui serve conoscere i tempi di esecuzione di un processo (ad esempio
+per valutarne l'efficienza). In tal caso infatti fare ricorso al
+\textit{calendar time} è inutile in quanto il tempo può essere trascorso mentre
+un altro processo era in esecuzione o in attesa del risultato di una
+operazione di I/O. 
+
+La funzione più semplice per leggere il \textit{process time} di un processo è
+\func{clock}, che da una valutazione approssimativa del tempo di CPU
+utilizzato dallo stesso; il suo prototipo è:
+\begin{prototype}{time.h}{clock\_t clock(void)}
+  Legge il valore corrente del tempo di CPU.
+  
+  \bodydesc{La funzione ritorna il tempo di CPU usato dal programma e -1 in
+    caso di errore.}
+\end{prototype}
+
+La funzione restituisce il tempo in tick, quindi se si vuole il tempo in
+secondi occorre moltiplicare il risultato per la costante
+\macro{CLOCKS\_PER\_SEC}.\footnote{le \acr{glibc} seguono lo standard ANSI C,
+  POSIX richiede che \macro{CLOCKS\_PER\_SEC} sia definito pari a 1000000
+  indipendetemente dalla risoluzione del timer di sistema.} In genere
+\type{clock\_t} viene rappresentato come intero a 32 bit, il che comporta un
+valore massimo corrispondente a circa 72 minuti, dopo i quali il contatore
+riprenderà lo stesso valore iniziale.
+
+Come accennato in \secref{sec:sys_unix_time} il tempo di CPU è la somma di
+altri due tempi, l'\textit{user time} ed il \textit{system time} che sono
+quelli effettivamente mantenuti dal kernel per ciascun processo. Questi
+possono essere letti attraverso la funzione \func{times}, il cui prototipo è:
+\begin{prototype}{sys/times.h}{clock\_t times(struct tms *buf)}
+  Legge in \param{buf} il valore corrente dei tempi di processore.
+  
+  \bodydesc{La funzione ritorna il numero di clock tick dall'avvio del sistema
+    in caso di successo e -1 in caso di errore.}
+\end{prototype}
+
+La funzione restituisce i valori di process time del processo corrente in una
+struttura di tipo \var{tms}, la cui definizione è riportata in
+\secref{fig:sys_tms_struct}. La struttura prevede quattro campi; i primi due,
+\var{tms\_utime} e \var{tms\_stime}, sono l'\textit{user time} ed il
+\textit{system time} del processo, così come definiti in
+\secref{sec:sys_unix_time}.
+
+\begin{figure}[!htb]
+  \footnotesize
+  \centering
+  \begin{minipage}[c]{15cm}
+    \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
+    struct tms {
+           clock_t tms_utime;  /* user time */
+           clock_t tms_stime;  /* system time */
+           clock_t tms_cutime; /* user time of children */
+           clock_t tms_cstime; /* system time of children */
+    };
+    \end{lstlisting}
+  \end{minipage} 
+  \normalsize 
+  \caption{La struttura \var{tms} dei tempi di processore associati a un
+    processo.} 
+  \label{fig:sys_tms_struct}
+\end{figure}
+
+Gli altri due campi mantengono rispettivamente la somma dell'\textit{user
+  time} ed del \textit{system time} di tutti i processi figli che sono
+terminati; il kernel cioè somma in \var{tms\_cutime} il valore di
+\var{tms\_utime} e \var{tms\_cutime} per ciascun figlio del quale è stato
+ricevuto lo stato di terminazione, e lo stesso vale per \var{tms\_cstime}.
 
-\var{tms\_utime}, \var{tms\_stime}, \var{tms\_cutime}, \var{tms\_uetime}
+Si tenga conto che l'aggiornamento di \var{tms\_cutime} e \var{tms\_cstime}
+viene eseguito solo quando una chiamata a \func{wait} o \func{waitpid} è
+ritornata. Per questo motivo se un figlio termina prima di altri suoi figli,
+questi ``nipoti'' non potranno essere considerati nel calcolo di questi tempi.
+
+
+
+\subsection{Le funzioni per il \textit{calendar time}}
+\label{sec:sys_time_base}
+
+Normalmente il \textit{calendar time} è mantenuto in una variabile di tipo
+\type{time\_t}, che usualmente corrisponde ad un tipo nativo (in Linux è un
+intero a 32 bit).  Le \acr{glibc} provvedono delle rappresentazioni
+alternative che consentono un suo utilizzo per diversi scopi; in particolare
+quando necessita manipolare
+
+
+\begin{figure}[!htb]
+  \footnotesize
+  \centering
+  \begin{minipage}[c]{15cm}
+    \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{}
+struct timeval 
+{
+    long tv_sec;                /* seconds */
+    long tv_usec;               /* microseconds */
+};
+    \end{lstlisting}
+  \end{minipage} 
+  \normalsize 
+  \caption{La struttura \var{timeval} per il calendar time.}
+  \label{fig:sys_timeval_struct}
+\end{figure}