alpha: Include errno.h in sysdep.h
[glibc.git] / manual / nss.texi
blobbf3e69dee537a716f406a54fd74de500b8d97140
1 @node Name Service Switch, Users and Groups, Job Control, Top
2 @chapter System Databases and Name Service Switch
3 @c %MENU% Accessing system databases
4 @cindex Name Service Switch
5 @cindex NSS
6 @cindex databases
8 Various functions in the C Library need to be configured to work
9 correctly in the local environment.  Traditionally, this was done by
10 using files (e.g., @file{/etc/passwd}), but other nameservices (like the
11 Network Information Service (NIS) and the Domain Name Service (DNS))
12 became popular, and were hacked into the C library, usually with a fixed
13 search order.
15 @Theglibc{} contains a cleaner solution of this problem.  It is
16 designed after a method used by Sun Microsystems in the C library of
17 @w{Solaris 2}.  @Theglibc{} follows their name and calls this
18 scheme @dfn{Name Service Switch} (NSS).
20 Though the interface might be similar to Sun's version there is no
21 common code.  We never saw any source code of Sun's implementation and
22 so the internal interface is incompatible.  This also manifests in the
23 file names we use as we will see later.
26 @menu
27 * NSS Basics::                  What is this NSS good for.
28 * NSS Configuration File::      Configuring NSS.
29 * NSS Module Internals::        How does it work internally.
30 * Extending NSS::               What to do to add services or databases.
31 @end menu
33 @node NSS Basics, NSS Configuration File, Name Service Switch, Name Service Switch
34 @section NSS Basics
36 The basic idea is to put the implementation of the different services
37 offered to access the databases in separate modules.  This has some
38 advantages:
40 @enumerate
41 @item
42 Contributors can add new services without adding them to @theglibc{}.
43 @item
44 The modules can be updated separately.
45 @item
46 The C library image is smaller.
47 @end enumerate
49 To fulfill the first goal above the ABI of the modules will be described
50 below.  For getting the implementation of a new service right it is
51 important to understand how the functions in the modules get called.
52 They are in no way designed to be used by the programmer directly.
53 Instead the programmer should only use the documented and standardized
54 functions to access the databases.
56 @noindent
57 The databases available in the NSS are
59 @cindex ethers
60 @cindex group
61 @cindex hosts
62 @cindex netgroup
63 @cindex networks
64 @cindex protocols
65 @cindex passwd
66 @cindex rpc
67 @cindex services
68 @cindex shadow
69 @vtable @code
70 @item aliases
71 Mail aliases
72 @comment @pxref{Mail Aliases}.
73 @item ethers
74 Ethernet numbers,
75 @comment @pxref{Ethernet Numbers}.
76 @item group
77 Groups of users, @pxref{Group Database}.
78 @item hosts
79 Host names and numbers, @pxref{Host Names}.
80 @item netgroup
81 Network wide list of host and users, @pxref{Netgroup Database}.
82 @item networks
83 Network names and numbers, @pxref{Networks Database}.
84 @item protocols
85 Network protocols, @pxref{Protocols Database}.
86 @item passwd
87 User passwords, @pxref{User Database}.
88 @item rpc
89 Remote procedure call names and numbers,
90 @comment @pxref{RPC Database}.
91 @item services
92 Network services, @pxref{Services Database}.
93 @item shadow
94 Shadow user passwords,
95 @comment @pxref{Shadow Password Database}.
96 @end vtable
98 @noindent
99 There will be some more added later (@code{automount}, @code{bootparams},
100 @code{netmasks}, and @code{publickey}).
102 @node NSS Configuration File, NSS Module Internals, NSS Basics, Name Service Switch
103 @section The NSS Configuration File
105 @cindex @file{/etc/nsswitch.conf}
106 @cindex @file{nsswitch.conf}
107 Somehow the NSS code must be told about the wishes of the user.  For
108 this reason there is the file @file{/etc/nsswitch.conf}.  For each
109 database this file contain a specification how the lookup process should
110 work.  The file could look like this:
112 @example
113 @include nsswitch.texi
114 @end example
116 The first column is the database as you can guess from the table above.
117 The rest of the line specifies how the lookup process works.  Please
118 note that you specify the way it works for each database individually.
119 This cannot be done with the old way of a monolithic implementation.
121 The configuration specification for each database can contain two
122 different items:
124 @itemize @bullet
125 @item
126 the service specification like @code{files}, @code{db}, or @code{nis}.
127 @item
128 the reaction on lookup result like @code{[NOTFOUND=return]}.
129 @end itemize
131 @menu
132 * Services in the NSS configuration::  Service names in the NSS configuration.
133 * Actions in the NSS configuration::  React appropriately to the lookup result.
134 * Notes on NSS Configuration File::  Things to take care about while
135                                      configuring NSS.
136 @end menu
138 @node Services in the NSS configuration, Actions in the NSS configuration, NSS Configuration File, NSS Configuration File
139 @subsection Services in the NSS configuration File
141 The above example file mentions five different services: @code{files},
142 @code{db}, @code{dns}, @code{nis}, and @code{nisplus}.  This does not
143 mean these
144 services are available on all sites and it does also not mean these are
145 all the services which will ever be available.
147 In fact, these names are simply strings which the NSS code uses to find
148 the implicitly addressed functions.  The internal interface will be
149 described later.  Visible to the user are the modules which implement an
150 individual service.
152 Assume the service @var{name} shall be used for a lookup.  The code for
153 this service is implemented in a module called @file{libnss_@var{name}}.
154 On a system supporting shared libraries this is in fact a shared library
155 with the name (for example) @file{libnss_@var{name}.so.2}.  The number
156 at the end is the currently used version of the interface which will not
157 change frequently.  Normally the user should not have to be cognizant of
158 these files since they should be placed in a directory where they are
159 found automatically.  Only the names of all available services are
160 important.
162 @node Actions in the NSS configuration, Notes on NSS Configuration File, Services in the NSS configuration, NSS Configuration File
163 @subsection Actions in the NSS configuration
165 The second item in the specification gives the user much finer control
166 on the lookup process.  Action items are placed between two service
167 names and are written within brackets.  The general form is
169 @display
170 @code{[} ( @code{!}? @var{status} @code{=} @var{action} )+ @code{]}
171 @end display
173 @noindent
174 where
176 @smallexample
177 @var{status} @result{} success | notfound | unavail | tryagain
178 @var{action} @result{} return | continue
179 @end smallexample
181 The case of the keywords is insignificant.  The @var{status}
182 values are the results of a call to a lookup function of a specific
183 service.  They mean
185 @ftable @samp
186 @item success
187 No error occurred and the wanted entry is returned.  The default action
188 for this is @code{return}.
190 @item notfound
191 The lookup process works ok but the needed value was not found.  The
192 default action is @code{continue}.
194 @item unavail
195 @cindex DNS server unavailable
196 The service is permanently unavailable.  This can either mean the needed
197 file is not available, or, for DNS, the server is not available or does
198 not allow queries.  The default action is @code{continue}.
200 @item tryagain
201 The service is temporarily unavailable.  This could mean a file is
202 locked or a server currently cannot accept more connections.  The
203 default action is @code{continue}.
204 @end ftable
206 @noindent
207 If we have a line like
209 @smallexample
210 ethers: nisplus [NOTFOUND=return] db files
211 @end smallexample
213 @noindent
214 this is equivalent to
216 @smallexample
217 ethers: nisplus [SUCCESS=return NOTFOUND=return UNAVAIL=continue
218                  TRYAGAIN=continue]
219         db      [SUCCESS=return NOTFOUND=continue UNAVAIL=continue
220                  TRYAGAIN=continue]
221         files
222 @end smallexample
224 @noindent
225 (except that it would have to be written on one line).  The default
226 value for the actions are normally what you want, and only need to be
227 changed in exceptional cases.
229 If the optional @code{!} is placed before the @var{status} this means
230 the following action is used for all statuses but @var{status} itself.
231 I.e., @code{!} is negation as in the C language (and others).
233 Before we explain the exception which makes this action item necessary
234 one more remark: obviously it makes no sense to add another action
235 item after the @code{files} service.  Since there is no other service
236 following the action @emph{always} is @code{return}.
238 @cindex nisplus, and completeness
239 Now, why is this @code{[NOTFOUND=return]} action useful?  To understand
240 this we should know that the @code{nisplus} service is often
241 complete; i.e., if an entry is not available in the NIS+ tables it is
242 not available anywhere else.  This is what is expressed by this action
243 item: it is useless to examine further services since they will not give
244 us a result.
246 @cindex nisplus, and booting
247 @cindex bootstrapping, and services
248 The situation would be different if the NIS+ service is not available
249 because the machine is booting.  In this case the return value of the
250 lookup function is not @code{notfound} but instead @code{unavail}.  And
251 as you can see in the complete form above: in this situation the
252 @code{db} and @code{files} services are used.  Neat, isn't it?  The
253 system administrator need not pay special care for the time the system
254 is not completely ready to work (while booting or shutdown or
255 network problems).
258 @node Notes on NSS Configuration File,  , Actions in the NSS configuration, NSS Configuration File
259 @subsection Notes on the NSS Configuration File
261 Finally a few more hints.  The NSS implementation is not completely
262 helpless if @file{/etc/nsswitch.conf} does not exist.  For
263 all supported databases there is a default value so it should normally
264 be possible to get the system running even if the file is corrupted or
265 missing.
267 @cindex default value, and NSS
268 For the @code{hosts} and @code{networks} databases the default value is
269 @code{dns [!UNAVAIL=return] files}.  I.e., the system is prepared for
270 the DNS service not to be available but if it is available the answer it
271 returns is definitive.
273 The @code{passwd}, @code{group}, and @code{shadow} databases are
274 traditionally handled in a special way.  The appropriate files in the
275 @file{/etc} directory are read but if an entry with a name starting
276 with a @code{+} character is found NIS is used.  This kind of lookup
277 remains possible by using the special lookup service @code{compat}
278 and the default value for the three databases above is
279 @code{compat [NOTFOUND=return] files}.
281 For all other databases the default value is
282 @code{nis [NOTFOUND=return] files}.  This solution give the best
283 chance to be correct since NIS and file based lookup is used.
285 @cindex optimizing NSS
286 A second point is that the user should try to optimize the lookup
287 process.  The different service have different response times.
288 A simple file look up on a local file could be fast, but if the file
289 is long and the needed entry is near the end of the file this may take
290 quite some time.  In this case it might be better to use the @code{db}
291 service which allows fast local access to large data sets.
293 Often the situation is that some global information like NIS must be
294 used.  So it is unavoidable to use service entries like @code{nis} etc.
295 But one should avoid slow services like this if possible.
298 @node NSS Module Internals, Extending NSS, NSS Configuration File, Name Service Switch
299 @section NSS Module Internals
301 Now it is time to describe what the modules look like.  The functions
302 contained in a module are identified by their names.  I.e., there is no
303 jump table or the like.  How this is done is of no interest here; those
304 interested in this topic should read about Dynamic Linking.
305 @comment @ref{Dynamic Linking}.
308 @menu
309 * NSS Module Names::            Construction of the interface function of
310                                 the NSS modules.
311 * NSS Modules Interface::       Programming interface in the NSS module
312                                 functions.
313 @end menu
315 @node NSS Module Names, NSS Modules Interface, NSS Module Internals, NSS Module Internals
316 @subsection The Naming Scheme of the NSS Modules
318 @noindent
319 The name of each function consist of various parts:
321 @quotation
322        _nss_@var{service}_@var{function}
323 @end quotation
325 @var{service} of course corresponds to the name of the module this
326 function is found in.@footnote{Now you might ask why this information is
327 duplicated.  The answer is that we want to make it possible to link
328 directly with these shared objects.}  The @var{function} part is derived
329 from the interface function in the C library itself.  If the user calls
330 the function @code{gethostbyname} and the service used is @code{files}
331 the function
333 @smallexample
334        _nss_files_gethostbyname_r
335 @end smallexample
337 @noindent
338 in the module
340 @smallexample
341        libnss_files.so.2
342 @end smallexample
344 @noindent
345 @cindex reentrant NSS functions
346 is used.  You see, what is explained above in not the whole truth.  In
347 fact the NSS modules only contain reentrant versions of the lookup
348 functions.  I.e., if the user would call the @code{gethostbyname_r}
349 function this also would end in the above function.  For all user
350 interface functions the C library maps this call to a call to the
351 reentrant function.  For reentrant functions this is trivial since the
352 interface is (nearly) the same.  For the non-reentrant version The
353 library keeps internal buffers which are used to replace the user
354 supplied buffer.
356 I.e., the reentrant functions @emph{can} have counterparts.  No service
357 module is forced to have functions for all databases and all kinds to
358 access them.  If a function is not available it is simply treated as if
359 the function would return @code{unavail}
360 (@pxref{Actions in the NSS configuration}).
362 The file name @file{libnss_files.so.2} would be on a @w{Solaris 2}
363 system @file{nss_files.so.2}.  This is the difference mentioned above.
364 Sun's NSS modules are usable as modules which get indirectly loaded
365 only.
367 The NSS modules in @theglibc{} are prepared to be used as normal
368 libraries themselves.  This is @emph{not} true at the moment, though.
369 However,  the organization of the name space in the modules does not make it
370 impossible like it is for Solaris.  Now you can see why the modules are
371 still libraries.@footnote{There is a second explanation: we were too
372 lazy to change the Makefiles to allow the generation of shared objects
373 not starting with @file{lib} but don't tell this to anybody.}
376 @node NSS Modules Interface,  , NSS Module Names, NSS Module Internals
377 @subsection The Interface of the Function in NSS Modules
379 Now we know about the functions contained in the modules.  It is now
380 time to describe the types.  When we mentioned the reentrant versions of
381 the functions above, this means there are some additional arguments
382 (compared with the standard, non-reentrant version).  The prototypes for
383 the non-reentrant and reentrant versions of our function above are:
385 @smallexample
386 struct hostent *gethostbyname (const char *name)
388 int gethostbyname_r (const char *name, struct hostent *result_buf,
389                      char *buf, size_t buflen, struct hostent **result,
390                      int *h_errnop)
391 @end smallexample
393 @noindent
394 The actual prototype of the function in the NSS modules in this case is
396 @smallexample
397 enum nss_status _nss_files_gethostbyname_r (const char *name,
398                                             struct hostent *result_buf,
399                                             char *buf, size_t buflen,
400                                             int *errnop, int *h_errnop)
401 @end smallexample
403 I.e., the interface function is in fact the reentrant function with the
404 change of the return value and the omission of the @var{result}
405 parameter.  While the user-level function returns a pointer to the
406 result the reentrant function return an @code{enum nss_status} value:
408 @vtable @code
409 @item NSS_STATUS_TRYAGAIN
410 numeric value @code{-2}
412 @item NSS_STATUS_UNAVAIL
413 numeric value @code{-1}
415 @item NSS_STATUS_NOTFOUND
416 numeric value @code{0}
418 @item NSS_STATUS_SUCCESS
419 numeric value @code{1}
420 @end vtable
422 @noindent
423 Now you see where the action items of the @file{/etc/nsswitch.conf} file
424 are used.
426 If you study the source code you will find there is a fifth value:
427 @code{NSS_STATUS_RETURN}.  This is an internal use only value, used by a
428 few functions in places where none of the above value can be used.  If
429 necessary the source code should be examined to learn about the details.
431 In case the interface function has to return an error it is important
432 that the correct error code is stored in @code{*@var{errnop}}.  Some
433 return status value have only one associated error code, others have
434 more.
436 @multitable @columnfractions .3 .2 .50
437 @item
438 @code{NSS_STATUS_TRYAGAIN} @tab
439         @code{EAGAIN} @tab One of the functions used ran temporarily out of
440 resources or a service is currently not available.
441 @item
442 @tab
443         @code{ERANGE} @tab The provided buffer is not large enough.
444 The function should be called again with a larger buffer.
445 @item
446 @code{NSS_STATUS_UNAVAIL} @tab
447         @code{ENOENT} @tab A necessary input file cannot be found.
448 @item
449 @code{NSS_STATUS_NOTFOUND} @tab
450         @code{ENOENT} @tab The requested entry is not available.
451 @end multitable
453 These are proposed values.  There can be other error codes and the
454 described error codes can have different meaning.  @strong{With one
455 exception:} when returning @code{NSS_STATUS_TRYAGAIN} the error code
456 @code{ERANGE} @emph{must} mean that the user provided buffer is too
457 small.  Everything is non-critical.
459 The above function has something special which is missing for almost all
460 the other module functions.  There is an argument @var{h_errnop}.  This
461 points to a variable which will be filled with the error code in case
462 the execution of the function fails for some reason.  The reentrant
463 function cannot use the global variable @var{h_errno};
464 @code{gethostbyname} calls @code{gethostbyname_r} with the last argument
465 set to @code{&h_errno}.
467 The @code{get@var{XXX}by@var{YYY}} functions are the most important
468 functions in the NSS modules.  But there are others which implement
469 the other ways to access system databases (say for the
470 password database, there are @code{setpwent}, @code{getpwent}, and
471 @code{endpwent}).  These will be described in more detail later.
472 Here we give a general way to determine the
473 signature of the module function:
475 @itemize @bullet
476 @item
477 the return value is @code{int};
478 @item
479 the name is as explained in @pxref{NSS Module Names};
480 @item
481 the first arguments are identical to the arguments of the non-reentrant
482 function;
483 @item
484 the next three arguments are:
486 @table @code
487 @item STRUCT_TYPE *result_buf
488 pointer to buffer where the result is stored.  @code{STRUCT_TYPE} is
489 normally a struct which corresponds to the database.
490 @item char *buffer
491 pointer to a buffer where the function can store additional data for
492 the result etc.
493 @item size_t buflen
494 length of the buffer pointed to by @var{buffer}.
495 @end table
497 @item
498 possibly a last argument @var{h_errnop}, for the host name and network
499 name lookup functions.
500 @end itemize
502 @noindent
503 This table is correct for all functions but the @code{set@dots{}ent}
504 and @code{end@dots{}ent} functions.
507 @node Extending NSS,  , NSS Module Internals, Name Service Switch
508 @section Extending NSS
510 One of the advantages of NSS mentioned above is that it can be extended
511 quite easily.  There are two ways in which the extension can happen:
512 adding another database or adding another service.  The former is
513 normally done only by the C library developers.  It is
514 here only important to remember that adding another database is
515 independent from adding another service because a service need not
516 support all databases or lookup functions.
518 A designer/implementor of a new service is therefore free to choose the
519 databases s/he is interested in and leave the rest for later (or
520 completely aside).
522 @menu
523 * Adding another Service to NSS::  What is to do to add a new service.
524 * NSS Module Function Internals::  Guidelines for writing new NSS
525                                         service functions.
526 @end menu
528 @node Adding another Service to NSS, NSS Module Function Internals, Extending NSS, Extending NSS
529 @subsection Adding another Service to NSS
531 The sources for a new service need not (and should not) be part of @theglibc{}
532 itself.  The developer retains complete control over the
533 sources and its development.  The links between the C library and the
534 new service module consists solely of the interface functions.
536 Each module is designed following a specific interface specification.
537 For now the version is 2 (the interface in version 1 was not adequate)
538 and this manifests in the version number of the shared library object of
539 the NSS modules: they have the extension @code{.2}.  If the interface
540 changes again in an incompatible way, this number will be increased.
541 Modules using the old interface will still be usable.
543 Developers of a new service will have to make sure that their module is
544 created using the correct interface number.  This means the file itself
545 must have the correct name and on ELF systems the @dfn{soname} (Shared
546 Object Name) must also have this number.  Building a module from a bunch
547 of object files on an ELF system using GNU CC could be done like this:
549 @smallexample
550 gcc -shared -o libnss_NAME.so.2 -Wl,-soname,libnss_NAME.so.2 OBJECTS
551 @end smallexample
553 @noindent
554 @ref{Link Options, Options for Linking, , gcc, GNU CC}, to learn
555 more about this command line.
557 To use the new module the library must be able to find it.  This can be
558 achieved by using options for the dynamic linker so that it will search
559 the directory where the binary is placed.  For an ELF system this could be
560 done by adding the wanted directory to the value of
561 @code{LD_LIBRARY_PATH}.
563 But this is not always possible since some programs (those which run
564 under IDs which do not belong to the user) ignore this variable.
565 Therefore the stable version of the module should be placed into a
566 directory which is searched by the dynamic linker.  Normally this should
567 be the directory @file{$prefix/lib}, where @file{$prefix} corresponds to
568 the value given to configure using the @code{--prefix} option.  But be
569 careful: this should only be done if it is clear the module does not
570 cause any harm.  System administrators should be careful.
573 @node NSS Module Function Internals,  , Adding another Service to NSS, Extending NSS
574 @subsection Internals of the NSS Module Functions
576 Until now we only provided the syntactic interface for the functions in
577 the NSS module.  In fact there is not much more we can say since the
578 implementation obviously is different for each function.  But a few
579 general rules must be followed by all functions.
581 In fact there are four kinds of different functions which may appear in
582 the interface.  All derive from the traditional ones for system databases.
583 @var{db} in the following table is normally an abbreviation for the
584 database (e.g., it is @code{pw} for the password database).
586 @table @code
587 @item enum nss_status _nss_@var{database}_set@var{db}ent (void)
588 This function prepares the service for following operations.  For a
589 simple file based lookup this means files could be opened, for other
590 services this function simply is a noop.
592 One special case for this function is that it takes an additional
593 argument for some @var{database}s (i.e., the interface is
594 @code{int set@var{db}ent (int)}).  @ref{Host Names}, which describes the
595 @code{sethostent} function.
597 The return value should be @var{NSS_STATUS_SUCCESS} or according to the
598 table above in case of an error (@pxref{NSS Modules Interface}).
600 @item enum nss_status _nss_@var{database}_end@var{db}ent (void)
601 This function simply closes all files which are still open or removes
602 buffer caches.  If there are no files or buffers to remove this is again
603 a simple noop.
605 There normally is no return value different to @var{NSS_STATUS_SUCCESS}.
607 @item enum nss_status _nss_@var{database}_get@var{db}ent_r (@var{STRUCTURE} *result, char *buffer, size_t buflen, int *errnop)
608 Since this function will be called several times in a row to retrieve
609 one entry after the other it must keep some kind of state.  But this
610 also means the functions are not really reentrant.  They are reentrant
611 only in that simultaneous calls to this function will not try to
612 write the retrieved data in the same place (as it would be the case for
613 the non-reentrant functions); instead, it writes to the structure
614 pointed to by the @var{result} parameter.  But the calls share a common
615 state and in the case of a file access this means they return neighboring
616 entries in the file.
618 The buffer of length @var{buflen} pointed to by @var{buffer} can be used
619 for storing some additional data for the result.  It is @emph{not}
620 guaranteed that the same buffer will be passed for the next call of this
621 function.  Therefore one must not misuse this buffer to save some state
622 information from one call to another.
624 Before the function returns the implementation should store the value of
625 the local @var{errno} variable in the variable pointed to be
626 @var{errnop}.  This is important to guarantee the module working in
627 statically linked programs.
629 As explained above this function could also have an additional last
630 argument.  This depends on the database used; it happens only for
631 @code{host} and @code{networks}.
633 The function shall return @code{NSS_STATUS_SUCCESS} as long as there are
634 more entries.  When the last entry was read it should return
635 @code{NSS_STATUS_NOTFOUND}.  When the buffer given as an argument is too
636 small for the data to be returned @code{NSS_STATUS_TRYAGAIN} should be
637 returned.  When the service was not formerly initialized by a call to
638 @code{_nss_@var{DATABASE}_set@var{db}ent} all return value allowed for
639 this function can also be returned here.
641 @item enum nss_status _nss_@var{DATABASE}_get@var{db}by@var{XX}_r (@var{PARAMS}, @var{STRUCTURE} *result, char *buffer, size_t buflen, int *errnop)
642 This function shall return the entry from the database which is
643 addressed by the @var{PARAMS}.  The type and number of these arguments
644 vary.  It must be individually determined by looking to the user-level
645 interface functions.  All arguments given to the non-reentrant version
646 are here described by @var{PARAMS}.
648 The result must be stored in the structure pointed to by @var{result}.
649 If there is additional data to return (say strings, where the
650 @var{result} structure only contains pointers) the function must use the
651 @var{buffer} or length @var{buflen}.  There must not be any references
652 to non-constant global data.
654 The implementation of this function should honor the @var{stayopen}
655 flag set by the @code{set@var{DB}ent} function whenever this makes sense.
657 Before the function returns the implementation should store the value of
658 the local @var{errno} variable in the variable pointed to be
659 @var{errnop}.  This is important to guarantee the module working in
660 statically linked programs.
662 Again, this function takes an additional last argument for the
663 @code{host} and @code{networks} database.
665 The return value should as always follow the rules given above
666 (@pxref{NSS Modules Interface}).
668 @end table