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15 I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
16 confronti dei processi. Nella loro versione originale essi portano con sé
17 nessuna informazione che non sia il loro tipo; si tratta in sostanza di
18 un'interruzione software portata ad un processo.
20 In genere essi vengono usati dal kernel per riportare ai processi situazioni
21 eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, ecc.) ma possono
22 anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
23 esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
24 (come la terminazione di un processo figlio), ecc.
26 In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali,
27 partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono
28 realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità
29 di generazione fino ad esaminare in dettaglio le funzioni e le metodologie di
30 gestione avanzate e le estensioni fatte all'interfaccia classica nelle nuovi
31 versioni dello standard POSIX.
34 \section{Introduzione}
37 In questa sezione esamineremo i concetti generali relativi ai segnali, vedremo
38 le loro caratteristiche di base, introdurremo le nozioni di fondo relative
39 all'architettura del funzionamento dei segnali e alle modalità con cui il
40 sistema gestisce l'interazione fra di essi ed i processi.
43 \subsection{I concetti base}
46 Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
47 l'occorrenza di un qualche evento. Gli eventi che possono generare un segnale
48 sono vari; un breve elenco di possibili cause per l'emissione di un segnale è
52 \item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
53 accesso alla memoria fuori dai limiti validi;
54 \item la terminazione di un processo figlio;
55 \item la scadenza di un timer o di un allarme;
56 \item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
58 \item una richiesta dell'utente dal terminale di terminare o fermare il
60 \item l'invio esplicito da parte del processo stesso o di un altro.
63 Ciascuno di questi eventi, compresi gli ultimi due che pure sono controllati
64 dall'utente o da un altro processo, comporta l'intervento diretto da parte del
65 kernel che causa la generazione di un particolare tipo di segnale.
67 Quando un processo riceve un segnale, invece del normale corso del programma,
68 viene eseguita una azione predefinita o una apposita funzione di gestione che
69 può essere stata specificata dall'utente, nel qual caso si dice che si
70 \textsl{intercetta} il segnale. Riprendendo la terminologia originale da qui
71 in avanti faremo riferimento a questa funzione come al \textsl{gestore} del
72 segnale, traduzione approssimata dell'inglese \textit{signal handler}.
75 \subsection{Le \textsl{semantiche} del funzionamento dei segnali}
76 \label{sec:sig_semantics}
78 Negli anni il comportamento del sistema in risposta ai segnali è stato
79 modificato in vari modi nelle differenti implementazioni di Unix. Si possono
80 individuare due tipologie fondamentali di comportamento dei segnali (dette
81 \textsl{semantiche}) che vengono chiamate rispettivamente \textsl{semantica
82 affidabile} (o \textit{reliable}) e \textsl{semantica inaffidabile} (o
85 Nella \textsl{semantica inaffidabile}, che veniva implementata dalle prime
86 versioni di Unix, la funzione di gestione del segnale specificata dall'utente
87 non restava attiva una volta che era stata eseguita; era perciò compito
88 dell'utente ripetere l'installazione dello stesso all'interno del
89 \textsl{gestore} del segnale in tutti quei casi in cui si voleva che esso
93 \footnotesize \centering
94 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
95 \includecodesample{listati/unreliable_sig.c}
98 \caption{Esempio di codice di un gestore di segnale per la semantica
100 \label{fig:sig_old_handler}
103 In questo caso però è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
104 perduti. Si consideri il segmento di codice riportato in
105 fig.~\ref{fig:sig_old_handler}: nel programma principale viene installato un
106 gestore (\texttt{\small 5}), la cui prima operazione (\texttt{\small 11}) è
107 quella di reinstallare se stesso. Se nell'esecuzione del gestore fosse
108 arrivato un secondo segnale prima che esso abbia potuto eseguire la
109 reinstallazione di se stesso per questo secondo segnale verrebbe eseguito il
110 comportamento predefinito, il che può comportare, a seconda dei casi, la
111 perdita del segnale (se l'impostazione predefinita è quella di ignorarlo) o la
112 terminazione immediata del processo; in entrambi i casi l'azione prevista dal
113 gestore non verrebbe eseguita.
115 Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
116 semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}: infatti la ricezione del
117 segnale e la reinstallazione del suo gestore non sono operazioni atomiche, e
118 sono sempre possibili delle \textit{race condition} (si ricordi
119 sez.~\ref{sec:proc_multi_prog}). Un altro problema è che in questa semantica
120 non esiste un modo per bloccare i segnali quando non si vuole che arrivino; i
121 processi possono ignorare il segnale, ma non è possibile istruire il sistema a
122 non fare nulla in occasione di un segnale, pur mantenendo memoria del fatto
125 Nella semantica \textsl{affidabile} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
126 moderno) il gestore una volta installato resta attivo e non si hanno tutti i
127 problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono \textsl{generati}
128 dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che causa il segnale. In
129 genere questo viene fatto dal kernel impostando un apposito campo della
130 \struct{task\_struct} del processo nella \textit{process table} (si veda
131 fig.~\ref{fig:proc_task_struct}).
133 Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
134 \textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
135 per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
136 esso è detto \textsl{pendente} (o \textit{pending}). In genere questa
137 procedura viene effettuata dallo \textit{scheduler} quando, riprendendo
138 l'esecuzione del processo in questione, verifica la presenza del segnale nella
139 \struct{task\_struct} e mette in esecuzione il gestore.
141 In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
142 segnali, in questo caso, se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
143 ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
144 sblocca (nel qual caso viene consegnato) o imposta l'azione corrispondente per
147 Si tenga presente che il kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è
148 stato bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo
149 consente di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato,
150 e si può usare la funzione \func{sigpending} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask})
151 per determinare quali segnali sono bloccati e quali sono pendenti.
153 Infine occorre precisare che i segnali predatano il supporto per i
154 \textit{thread} e vengono sempre inviati al processo come insieme, cosa che
155 può creare incertezza nel caso questo sia multi-\textit{thread}. In tal caso
156 quando è possibile determinare quale è il \textit{thread} specifico che deve
157 ricevere il segnale, come avviene per i segnali di errore, questo sarà inviato
158 solo a lui, altrimenti sarà inviato a discrezione del kernel ad uno qualunque
159 dei \textit{thread} del processo che possa riceverlo (che cioè non blocchi il
160 segnale), torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:thread_signal}.
162 \subsection{Tipi di segnali}
163 \label{sec:sig_types}
165 In generale si tende a classificare gli eventi che possono generare dei
166 segnali in tre categorie principali: errori, eventi esterni e richieste
169 Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
170 continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
171 genere le condizioni di errore più comuni comportano la restituzione di un
172 codice di errore da parte di una funzione di libreria. Sono gli errori che
173 possono avvenire nell'esecuzione delle istruzioni di un programma, come le
174 divisioni per zero o l'uso di indirizzi di memoria non validi, che causano
175 l'emissione di un segnale.
177 Un evento esterno ha in genere a che fare con le operazioni di lettura e
178 scrittura su file, o con l'interazione con dispositivi o con altri processi;
179 esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati in
180 ingresso, scadenze di un timer, terminazione di processi figli, la pressione
181 dei tasti di stop o di suspend su un terminale.
183 Una richiesta esplicita significa l'uso da parte di un programma delle
184 apposite funzioni di sistema, come \func{kill} ed affini (vedi
185 sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}) per la generazione ``\textsl{manuale}'' di un
188 Si dice poi che i segnali possono essere \textsl{asincroni} o
189 \textsl{sincroni}. Un segnale \textsl{sincrono} è legato ad una azione
190 specifica di un programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante
191 tale azione. Molti errori generano segnali \textsl{sincroni}, così come la
192 richiesta esplicita da parte del processo tramite le chiamate al sistema.
193 Alcuni errori come la divisione per zero non sono completamente sincroni e
194 possono arrivare dopo qualche istruzione.
196 I segnali \textsl{asincroni} sono generati da eventi fuori dal controllo del
197 processo che li riceve, e arrivano in tempi impredicibili nel corso
198 dell'esecuzione del programma. Eventi esterni come la terminazione di un
199 processo figlio generano segnali \textsl{asincroni}, così come le richieste di
200 generazione di un segnale effettuate da altri processi.
202 In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
203 cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
204 sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
205 chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
206 internamente o esternamente al processo.
209 \subsection{La notifica dei segnali}
210 \label{sec:sig_notification}
212 Come accennato quando un segnale viene generato, se la sua azione predefinita
213 non è quella di essere ignorato, il kernel prende nota del fatto nella
214 \struct{task\_struct} del processo; si dice così che il segnale diventa
215 \textsl{pendente} (o \textit{pending}), e rimane tale fino al momento in cui
216 verrà notificato al processo o verrà specificata come azione quella di
219 Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato ed
220 avviene non appena questo viene rimesso in esecuzione dallo \textit{scheduler}
221 che esegue l'azione specificata. Questo a meno che il segnale in questione non
222 sia stato bloccato prima della notifica, nel qual caso l'invio non avviene ed
223 il segnale resta \textsl{pendente} indefinitamente.
225 Quando lo si sblocca un segnale \textsl{pendente} sarà subito notificato. Si
226 tenga presente però che tradizionalmente i segnali \textsl{pendenti} non si
227 accodano, alla generazione infatti il kernel marca un flag nella
228 \struct{task\_struct} del processo, per cui se prima della notifica ne vengono
229 generati altri il flag è comunque marcato, ed il gestore viene eseguito sempre
230 una sola volta. In realtà questo non vale nel caso dei cosiddetti segnali
231 \textit{real-time}, che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_real_time}, ma questa è
232 una funzionalità avanzata che per ora tralasceremo.
234 Si ricordi inoltre che se l'azione specificata per un segnale è quella di
235 essere ignorato questo sarà scartato immediatamente al momento della sua
236 generazione, e questo anche se in quel momento il segnale è bloccato, perché
237 bloccare su un segnale significa bloccarne la notifica. Per questo motivo un
238 segnale, fintanto che viene ignorato, non sarà mai notificato, anche se prima
239 è stato bloccato ed in seguito si è specificata una azione diversa, nel qual
240 caso solo i segnali successivi alla nuova specificazione saranno notificati.
242 Una volta che un segnale viene notificato, che questo avvenga subito o dopo
243 una attesa più o meno lunga, viene eseguita l'azione specificata per il
244 segnale. Per alcuni segnali (per la precisione \signal{SIGKILL} e
245 \signal{SIGSTOP}) questa azione è predeterminata dal kernel e non può essere
246 mai modificata, ma per tutti gli altri si può selezionare una delle tre
247 possibilità seguenti:
250 \item ignorare il segnale;
251 \item intercettare il segnale, ed utilizzare il gestore specificato;
252 \item accettare l'azione predefinita per quel segnale.
255 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
256 \func{signal} e \func{sigaction}, che tratteremo rispettivamente in
257 sez.~\ref{sec:sig_signal} e sez.~\ref{sec:sig_sigaction}. Se si è installato
258 un gestore sarà quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale.
259 Inoltre il sistema farà si che mentre viene eseguito il gestore di un segnale,
260 quest'ultimo venga automaticamente bloccato, così si possono evitare alla
261 radice possibili \textit{race condition}.
263 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata la cosiddetta
264 azione predefinita che, come vedremo in sez.~\ref{sec:sig_standard}, è propria
265 di ciascun segnale. Nella maggior parte dei casi questa azione comporta la
266 terminazione immediata del processo, ma per alcuni segnali che rappresentano
267 eventi innocui l'azione predefinita è di essere ignorati. Inoltre esistono
268 alcuni segnali la cui azione è semplicemente quella di fermare l'esecuzione
269 del programma, vale a dire portarlo nello stato di \textit{stopped} (lo stato
270 \texttt{T}, si ricordi tab.~\ref{tab:proc_proc_states} e quanto illustrato in
271 sez.~\ref{sec:proc_sched}).
273 Quando un segnale termina un processo il padre può determinare la causa della
274 terminazione esaminandone lo stato di uscita così come viene riportato dalle
275 funzioni \func{wait} e \func{waitpid} (vedi sez.~\ref{sec:proc_wait}). Questo
276 ad esempio è il modo in cui la shell determina i motivi della terminazione di
277 un programma e scrive un eventuale messaggio di errore.
281 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
282 violazioni di accesso) hanno come ulteriore caratteristica della loro azione
283 predefinita, oltre a terminare il processo, quella di scrivere nella directory
284 di lavoro corrente del processo di un file \file{core} su cui viene salvata
285 l'immagine della memoria del processo.
287 Questo file costituisce il cosiddetto \textit{core dump}, e contenendo
288 l'immagine della memoria del processo, consente di risalire allo stato dello
289 \textit{stack} (vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}) prima della
290 terminazione. Questo permette di esaminare il contenuto del file un secondo
291 tempo con un apposito programma (un \textit{debugger} come \cmd{gdb}) per
292 investigare sulla causa dell'errore, ed in particolare, grazie appunto ai dati
293 dello \textit{stack}, consente di identificare quale funzione ha causato
296 Si tenga presente che il \textit{core dump} viene creato non solo in caso di
297 errore effettivo, ma anche se il segnale per cui la sua creazione è prevista
298 nell'azione dell'azione predefinita viene inviato al programma con una delle
299 funzioni \func{kill}, \func{raise}, ecc.
304 \section{La classificazione dei segnali}
305 \label{sec:sig_classification}
307 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
308 quali sono le loro caratteristiche e la loro tipologia, tratteremo le varie
309 macro e costanti che permettono di identificarli, e illustreremo le funzioni
310 che ne stampano la descrizione.
313 \subsection{I segnali standard}
314 \label{sec:sig_standard}
316 Ciascun segnale è identificato dal kernel con un numero, ma benché per alcuni
317 segnali questi numeri siano sempre gli stessi, tanto da essere usati come
318 sinonimi, l'uso diretto degli identificativi numerici da parte dei programmi è
319 comunque da evitare, in quanto essi non sono mai stati standardizzati e
320 possono variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso di
321 Linux anche a seconda della architettura hardware e della versione del kernel.
323 Quelli che invece sono stati, almeno a grandi linee, standardizzati, sono i
324 nomi dei segnali e le costanti di preprocessore che li identificano, che sono
325 tutte nella forma \texttt{SIG\textsl{nome}}, e sono queste che devono essere
326 usate nei programmi. Come tutti gli altri nomi e le funzioni che concernono i
327 segnali, esse sono definite nell'header di sistema \headfile{signal.h}.
332 \begin{tabular}[c]{|l|c|c|l|}
334 \textbf{Segnale} &\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
337 \signal{SIGHUP} &P & T & Hangup o terminazione del processo di
339 \signal{SIGINT} &PA& T & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c}).\\
340 \signal{SIGQUIT} &P & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y}).\\
341 \signal{SIGILL} &PA& C & Istruzione illecita.\\
342 \signal{SIGTRAP} &S & C & Trappole per un Trace/breakpoint.\\
343 \signal{SIGABRT} &PA& C & Segnale di abort da \func{abort}.\\
344 \signald{SIGIOT} &B & C & Trappola di I/O. Sinonimo di \signal{SIGABRT}.\\
345 \signal{SIGBUS} &BS& C & Errore sul bus (bad memory access).\\
346 \signal{SIGFPE} &AP& C & Errore aritmetico.\\
347 \signal{SIGKILL} &P & T& Segnale di terminazione forzata.\\
348 \signal{SIGUSR1} &P & T & Segnale utente numero 1.\\
349 \signal{SIGSEGV} &AP& C & Errore di accesso in memoria.\\
350 \signal{SIGUSR2} &P & T & Segnale utente numero 2.\\
351 \signal{SIGPIPE} &P & T & \textit{Pipe} spezzata.\\
352 \signal{SIGALRM} &P & T & Segnale del timer da \func{alarm}.\\
353 \signal{SIGTERM} &AP& T & Segnale di terminazione (\texttt{C-\bslash}).\\
354 \signal{SIGCHLD} &P & I & Figlio terminato o fermato.\\
355 \signal{SIGCONT} &P &-- & Continua se fermato.\\
356 \signal{SIGSTOP} &P & S & Ferma il processo.\\
357 \signal{SIGTSTP} &P & S & Pressione del tasto di stop sul terminale.\\
358 \signal{SIGTTIN} &P & S & Input sul terminale per un processo
360 \signal{SIGTTOU} &P & S & Output sul terminale per un processo
362 \signal{SIGURG} &BS& I & Ricezione di una \textit{urgent condition} su
364 \signal{SIGXCPU} &BS& C & Ecceduto il limite sul tempo di CPU.\\
365 \signal{SIGXFSZ} &BS& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file.\\
366 \signal{SIGVTALRM}&BS& T& Timer di esecuzione scaduto.\\
367 \signal{SIGPROF} &BS& T & Timer del \textit{profiling} scaduto.\\
368 \signal{SIGWINCH}&B & I & Finestra ridimensionata (4.3BSD, Sun).\\
369 \signal{SIGIO} &B & T & L'I/O è possibile.\\
370 \signal{SIGPOLL} &VS& T & \textit{Pollable event}, sinonimo di
372 \signal{SIGPWR} &V & T & Fallimento dell'alimentazione.\\
373 \signal{SIGSYS} &VS& C & \textit{system call} sbagliata.\\
375 \signal{SIGSTKFLT}&?& T & Errore sullo stack del coprocessore (inusato).\\
376 \signald{SIGUNUSED}&?& C & Segnale inutilizzato (sinonimo di
379 \signal{SIGCLD} &V & I & Sinonimo di \signal{SIGCHLD}.\\
380 \signal{SIGEMT} &V & C & Trappola di emulatore.\\
381 \signal{SIGINFO} &B & T & Sinonimo di \signal{SIGPWR}.\\
382 \signal{SIGLOST} &? & T & Perso un lock sul file, sinonimo
383 di \signal{SIGIO} (inusato).\\
386 \caption{Lista dei segnali ordinari in Linux.}
387 \label{tab:sig_signal_list}
390 In tab.~\ref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
391 ordinari definiti su Linux per tutte le possibili architetture (tratteremo
392 quelli \textit{real-time} in sez.~\ref{sec:sig_real_time}). Ma si tenga
393 presente che solo quelli elencati nella prima sezione della tabella sono
394 presenti su tutte le architetture. Nelle sezioni successive si sono riportati
395 rispettivamente quelli che esistono solo sull'architettura PC e quelli che non
396 esistono sull'architettura PC, ma sono definiti sulle architetture
397 \textit{alpha} o \textit{mips}.
399 Alcuni segnali erano previsti fin dallo standard ANSI C, ed i segnali sono
400 presenti in tutti i sistemi unix-like, ma l'elenco di quelli disponibili non è
401 uniforme, ed alcuni di essi sono presenti solo su alcune implementazioni o
402 architetture hardware, ed anche il loro significato può variare. Per questo si
403 sono riportati nella seconda colonna della tabella riporta gli standard in cui
404 ciascun segnale è stato definito, indicati con altrettante lettere da
405 interpretare secondo la legenda di tab.~\ref{tab:sig_standard_leg}. Si tenga
406 presente che il significato dei segnali è abbastanza indipendente dalle
407 implementazioni solo per quelli definiti negli standard POSIX.1-1990 e
413 \begin{tabular}[c]{|c|l|}
415 \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
419 B & BSD (4.2 BSD e Sun).\\
421 S & SUSv2 (e POSIX.1-2001).\\
426 \caption{Legenda dei valori degli standard riportati nella seconda colonna
427 di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.}
428 \label{tab:sig_standard_leg}
431 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_notification} a ciascun segnale è
432 associata una specifica azione predefinita che viene eseguita quando nessun
433 gestore è installato. Le azioni predefinite possibili, che abbiamo già
434 descritto in sez.~\ref{sec:sig_notification}, sono state riportate in
435 tab.~\ref{tab:sig_signal_list} nella terza colonna, e di nuovo sono state
436 indicate con delle lettere la cui legenda completa è illustrata in
437 tab.~\ref{tab:sig_action_leg}).
442 \begin{tabular}[c]{|c|l|}
444 \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
447 T & L'azione predefinita è terminare il processo.\\
448 C & L'azione predefinita è terminare il processo e scrivere un
449 \textit{core dump}.\\
450 I & L'azione predefinita è ignorare il segnale.\\
451 S & L'azione predefinita è fermare il processo.\\
454 \caption{Legenda delle azioni predefinite dei segnali riportate nella terza
455 colonna di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.}
456 \label{tab:sig_action_leg}
460 Si inoltre noti come \signal{SIGCONT} sia l'unico segnale a non avere
461 l'indicazione di una azione predefinita nella terza colonna di
462 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}, questo perché il suo effetto è sempre quello
463 di far ripartire un programma in stato \texttt{T} fermato da un segnale di
464 stop. Inoltre i segnali \signal{SIGSTOP} e \signal{SIGKILL} si distinguono da
465 tutti gli altri per la specifica caratteristica di non potere essere né
466 intercettati, né bloccati, né ignorati.
468 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \macrod{NSIG} (e tiene
469 conto anche di quelli \textit{real-time}) e dato che i numeri dei segnali sono
470 allocati progressivamente, essa corrisponde anche al successivo del valore
471 numerico assegnato all'ultimo segnale definito. La descrizione dettagliata
472 del significato dei precedenti segnali, raggruppati per tipologia, verrà
473 affrontata nei paragrafi successivi.
476 \subsection{I segnali di errore}
477 \label{sec:sig_prog_error}
479 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
480 l'hardware (come per i \textit{page fault} non validi o le eccezioni del
481 processore) rileva un qualche errore insanabile nel programma in
482 esecuzione. In generale la generazione di questi segnali significa che il
483 programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha dereferenziato un puntatore non
484 valido o ha eseguito una operazione aritmetica proibita) e l'esecuzione non
485 può essere proseguita.
487 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
488 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare le impostazioni della
489 console o eliminare i file di lock prima dell'uscita. In questo caso il
490 gestore deve concludersi ripristinando l'azione predefinita e rialzando il
491 segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti spiacevoli,
492 ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il gestore non ci
495 L'azione predefinita per tutti questi segnali è causare la terminazione del
496 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
497 la registrazione su disco di un file di \textit{core dump}, che un debugger
498 può usare per ricostruire lo stato del programma al momento della
499 terminazione. Questi segnali sono:
500 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
501 \item[\signald{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
502 derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
503 aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow. Se il gestore
504 ritorna il comportamento del processo è indefinito, ed ignorare questo
505 segnale può condurre ad un ciclo infinito.
507 % Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
508 % molte diverse eccezioni che \signal{SIGFPE} non distingue, mentre lo
509 % standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
510 % aritmetiche e richiede che esse siano notificate.
511 % TODO trovare altre info su SIGFPE e trattare la notifica delle eccezioni
513 \item[\signald{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
514 significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
515 privilegiata o inesistente, in generale del codice illecito. Poiché il
516 compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
517 file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
518 Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
519 posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
520 una variabile locale, andando a corrompere lo \textit{stack}. Lo stesso
521 segnale viene generato in caso di overflow dello \textit{stack} o di
522 problemi nell'esecuzione di un gestore. Se il gestore ritorna il
523 comportamento del processo è indefinito.
525 \item[\signald{SIGSEGV}] Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
526 significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
527 memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
528 sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
529 accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale. È tipico ottenere
530 questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non inizializzato
531 leggendo al di là della fine di un vettore. Se il gestore ritorna il
532 comportamento del processo è indefinito.
534 \item[\signald{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
535 \signal{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
536 dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
537 \signal{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
538 (al di fuori dallo \textit{heap} o dallo \textit{stack}), mentre
539 \signal{SIGBUS} indica l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso
540 di un puntatore non allineato.
542 \item[\signald{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica
543 che il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando
544 la funzione \func{abort}, che genera questo segnale.
546 \item[\signald{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
547 dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
548 il debugging e un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
550 \item[\signald{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
551 richiede l'esecuzione di una \textit{system call}, ma si è fornito un codice
552 sbagliato per quest'ultima.
554 \item[\signald{SIGEMT}] Il nome sta per \textit{emulation trap}. Il segnale non
555 è previsto da nessuno standard ed è definito solo su alcune architetture che
556 come il vecchio PDP11 prevedono questo tipo di interruzione, non è presente
561 \subsection{I segnali di terminazione}
562 \label{sec:sig_termination}
564 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
565 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
566 trattarli in maniera differente.
568 La ragione per cui può essere necessario intercettare questi segnali è che il
569 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
570 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
571 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
572 funzionamento (come il modo del terminale o le impostazioni di una qualche
573 periferica). L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il
574 processo, questi segnali sono:
575 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
576 \item[\signald{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
577 generico usato per causare la conclusione di un programma. È quello che
578 viene generato di default dal comando \cmd{kill}. Al contrario di
579 \signal{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo
580 si usa per chiedere in maniera ``\textsl{educata}'' ad un processo di
583 \item[\signald{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
584 interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
585 dall'invio sul terminale del carattere di controllo ``\textit{INTR}'',
586 \textit{interrupt} appunto, che viene generato normalmente dalla sequenza
587 \cmd{C-c} sulla tastiera.
589 \item[\signald{SIGQUIT}] È analogo a \signal{SIGINT} con la differenza che è
590 controllato da un altro carattere di controllo, ``\textit{QUIT}'',
591 corrispondente alla sequenza \texttt{C-\bslash} sulla tastiera. A differenza
592 del precedente l'azione predefinita, oltre alla terminazione del processo,
593 comporta anche la creazione di un \textit{core dump}. In genere lo si può
594 pensare come corrispondente ad una condizione di errore del programma
595 rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno fare eseguire al
596 gestore di questo segnale le operazioni di pulizia normalmente previste
597 (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in certi casi esse
598 possono eliminare informazioni utili nell'esame dei \textit{core dump}.
600 \item[\signald{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
601 qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
602 ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
603 In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
604 comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
605 intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
606 brutali, come \signal{SIGTERM} o \cmd{C-c} non funzionano.
608 Se un processo non risponde a nessun altro segnale \signal{SIGKILL} ne causa
609 sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
610 processo da parte di \signal{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
611 kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
612 per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
613 per eseguire un gestore.
615 \item[\signald{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
616 terminale dell'utente si è disconnesso, ad esempio perché si è interrotta la
617 rete. Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
618 controllo di un terminale a tutti i processi della sessione (vedi
619 sez.~\ref{sec:sess_job_control}), in modo che essi possano disconnettersi
620 dal relativo terminale. Viene inoltre usato in genere per segnalare ai
621 programmi di servizio (i cosiddetti \textsl{demoni}, vedi
622 sez.~\ref{sec:sess_daemon}), che non hanno un terminale di controllo, la
623 necessità di reinizializzarsi e rileggere il file (o i file) di
628 \subsection{I segnali di allarme}
629 \label{sec:sig_alarm}
631 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer (vedi
632 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort}). Il loro comportamento predefinito è quello di
633 causare la terminazione del programma, ma con questi segnali la scelta
634 predefinita è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone sempre la
635 necessità di un gestore. Questi segnali sono:
636 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
637 \item[\signald{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
638 un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
639 usato dalla funzione \func{alarm}.
641 \item[\signald{SIVGTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
642 precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
645 \item[\signald{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
646 di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
647 che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
648 viene usato dagli strumenti che servono a fare la profilazione dell'utilizzo
649 del tempo di CPU da parte del processo.
653 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
654 \label{sec:sig_asyncio}
656 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
657 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
658 generare questi segnali. L'azione predefinita è di essere ignorati. Questi
660 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
661 \item[\signald{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
662 pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i socket e i
663 terminali possono generare questo segnale, in Linux questo può essere usato
664 anche per i file, posto che la chiamata a \func{fcntl} che lo attiva abbia
667 \item[\signald{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
668 urgenti o \textit{out-of-band} su di un socket; per maggiori dettagli al
669 proposito si veda sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}.
671 \item[\signald{SIGPOLL}] Questo segnale è definito nella standard POSIX.1-2001,
672 ed è equivalente a \signal{SIGIO} che invece deriva da BSD. Su Linux è
673 definito per compatibilità con i sistemi System V.
677 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
678 \label{sec:sig_job_control}
680 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
681 loro uso è specializzato e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni
682 in cui si trattano gli argomenti relativi. Questi segnali sono:
683 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
684 \item[\signald{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
685 figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
686 segnale, la sua gestione è trattata in sez.~\ref{sec:proc_wait}.
688 \item[\signald{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
689 precedente e definito come sinonimo. Il nome è obsoleto, deriva dalla
690 definizione del segnale su System V, ed oggi deve essere evitato.
692 \item[\signald{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
693 usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
694 \signal{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
695 ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
696 è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
697 installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
700 La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
701 segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
702 che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
703 gestori per far sì che un programma produca una qualche azione speciale
704 se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
707 \item[\signald{SIGSTOP}] Il segnale ferma l'esecuzione di un processo, lo porta
708 cioè nello stato \textit{stopped} (vedi sez.~\ref{sec:proc_sched}). Il
709 segnale non può essere né intercettato, né ignorato, né bloccato.
711 \item[\signald{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
712 ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere
713 ``\textit{SUSP}'', prodotto dalla combinazione di tasti \cmd{C-z}, ed al
714 contrario di \signal{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere
715 un programma installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il
716 sistema o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per
717 esempio un programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un
718 gestore per riabilitarlo prima di fermarsi.
720 \item[\signald{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue
721 una sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in
722 \textit{background} tenta di leggere da un terminale viene inviato questo
723 segnale a tutti i processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è
724 di fermare il processo. L'argomento è trattato in
725 sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
727 \item[\signald{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \signal{SIGTTIN}, ma
728 generato quando si tenta di scrivere sul terminale o modificarne uno dei
729 modi con un processo in \textit{background}. L'azione predefinita è di
730 fermare il processo, l'argomento è trattato in
731 sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
735 \subsection{I segnali di operazioni errate}
736 \label{sec:sig_oper_error}
738 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
739 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
740 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
741 resto del sistema. L'azione predefinita di questi segnali è normalmente
742 quella di terminare il processo, questi segnali sono:
743 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
744 \item[\signald{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle
745 \textit{pipe}, (o delle FIFO o dei socket) è necessario, prima che un
746 processo inizi a scrivere su una di esse, che un altro l'abbia aperta in
747 lettura (si veda sez.~\ref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è
748 partito o è terminato inavvertitamente alla scrittura sulla \textit{pipe} il
749 kernel genera questo segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o
750 ignorato la chiamata che lo ha causato fallisce, restituendo l'errore
753 \item[\signald{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
754 segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
755 tempo di CPU disponibile, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. Fino al
756 kernel 2.2 terminava semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4,
757 seguendo le indicazioni dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un
760 \item[\signald{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
761 segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
762 dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
763 file, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. Fino al kernel 2.2 terminava
764 semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4, seguendo le indicazioni
765 dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un \textit{core dump}.
767 \item[\signald{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Tradizionalmente è il
768 segnale che viene generato quando si perde un advisory lock su un file su
769 NFS perché il server NFS è stato riavviato. Il progetto GNU lo utilizza per
770 indicare ad un client il crollo inaspettato di un server. In Linux è
771 definito come sinonimo di \signal{SIGIO} e non viene più usato.
775 \subsection{Ulteriori segnali}
776 \label{sec:sig_misc_sig}
778 Raccogliamo qui infine una serie di segnali che hanno scopi differenti non
779 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
780 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
781 \item[\signald{SIGUSR1}] Insieme a \signal{SIGUSR2} è un segnale a disposizione
782 dell'utente che lo può usare per quello che vuole. Viene generato solo
783 attraverso l'invocazione della funzione \func{kill}. Entrambi i segnali
784 possono essere utili per implementare una comunicazione elementare fra
785 processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un
786 gestore. L'azione predefinita è di terminare il processo.
787 \item[\signald{SIGUSR2}] È il secondo segnale a disposizione degli utenti. Per
788 il suo utilizzo vale esattamente quanto appena detto per \signal{SIGUSR1}.
789 \item[\signald{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
790 generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
791 righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
792 programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
793 dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
794 \item[\signald{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
795 usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
796 del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
797 altri processi lo ignorano. Su Linux però viene utilizzato come sinonimo di
798 \signal{SIGPWR} e l'azione predefinita è di terminare il processo.
799 \item[\signald{SIGPWR}] Il segnale indica un cambio nello stato di
800 alimentazione di un eventuale gruppo di continuità e viene usato
801 principalmente per segnalare l'assenza ed il ritorno della corrente. Viene
802 usato principalmente con \cmd{init} per attivare o fermare le procedure di
803 spegnimento automatico all'esaurimento delle batterie. L'azione predefinita
804 è di terminare il processo.
805 \item[\signald{SIGSTKFLT}] Indica un errore nello stack del coprocessore
806 matematico, è definito solo per le architetture PC, ma è completamente
807 inusato. L'azione predefinita è di terminare il processo.
811 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
812 \label{sec:sig_strsignal}
814 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
815 che stampano un messaggio di descrizione specificando il numero del segnale
816 con una delle costanti di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}. In genere si usano
817 quando si vuole notificare all'utente il segnale ricevuto, ad esempio nel caso
818 di terminazione di un processo figlio o di un gestore che gestisce più
821 La prima funzione, \funcd{strsignal}, è una estensione GNU fornita dalla
822 \acr{glibc}, ed è accessibile solo avendo definito la macro
823 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo comportamento è analogo a quello della funzione
824 \func{strerror} (si veda sez.~\ref{sec:sys_strerror}) usata per notificare gli
829 \fdecl{char *strsignal(int signum)}
830 \fdesc{Ottiene la descrizione di un segnale.}
833 {La funzione ritorna puntatore ad una stringa che descrive il segnale, non
834 sono previste condizioni di errore ed \var{errno} non viene modificata.}
838 La funzione ritorna sempre il puntatore ad una stringa che contiene la
839 descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{signum}, se questo non
840 indica un segnale valido viene restituito il puntatore ad una stringa che
841 segnale che il valore indicato non è valido. Dato che la stringa è allocata
842 staticamente non se ne deve modificare il contenuto, che resta valido solo
843 fino alla successiva chiamata di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere
844 traccia del messaggio sarà necessario copiarlo.
846 La seconda funzione, \funcd{psignal}, deriva da BSD ed è analoga alla funzione
847 \func{perror} descritta in sez.~\ref{sec:sys_strerror}, il suo prototipo è:
851 \fdecl{void psignal(int sig, const char *s)}
852 \fdesc{Stampa un messaggio di descrizione di un segnale.}
854 {La funzione non ritorna nulla e non prevede errori.}
857 La funzione stampa sullo \textit{standard error} un messaggio costituito dalla
858 stringa passata nell'argomento \param{s}, seguita dal carattere di due punti
859 ed una descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{sig}.
861 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
862 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di usare la variabile globale
863 \var{sys\_siglist}, che è definita in \headfile{signal.h} e può essere
864 acceduta con la dichiarazione:
865 \includecodesnip{listati/siglist.c}
867 L'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
868 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
869 *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
870 *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
874 \section{La gestione di base dei segnali}
875 \label{sec:sig_management}
877 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
878 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
879 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
880 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
881 delegata appunto agli eventuali gestori che si sono installati.
883 In questa sezione vedremo come si effettua la gestione dei segnali, a partire
884 dalla loro interazione con le \textit{system call}, passando per le varie
885 funzioni che permettono di installare i gestori e controllare le reazioni di
886 un processo alla loro occorrenza.
889 \subsection{Il comportamento generale del sistema}
890 \label{sec:sig_gen_beha}
892 Abbiamo già trattato in sez.~\ref{sec:sig_intro} le modalità con cui il
893 sistema gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare
894 però il comportamento delle \textit{system call}; in particolare due di esse,
895 \func{fork} ed \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in
896 considerazione, data la loro stretta relazione con la creazione di nuovi
899 Come accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo
900 processo esso eredita dal padre sia le azioni che sono state impostate per i
901 singoli segnali, che la maschera dei segnali bloccati (vedi
902 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). Invece tutti i segnali pendenti e gli allarmi
903 vengono cancellati; essi infatti devono essere recapitati solo al padre, al
904 figlio dovranno arrivare solo i segnali dovuti alle sue azioni.
906 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
907 quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
908 installato un gestore vengono reimpostati a \constd{SIG\_DFL}. Non ha più
909 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
910 che non sono presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
912 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
913 gestore, viene mantenuto invece ogni eventuale impostazione dell'azione a
914 \constd{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
915 \const{SIG\_IGN} le risposte per \signal{SIGINT} e \signal{SIGQUIT} per i
916 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
917 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
919 Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre \textit{system call} si
920 danno sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano \textsl{lente}
921 (\textit{slow}) o \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran parte di esse
922 appartiene a quest'ultima categoria, che non è influenzata dall'arrivo di un
923 segnale. Esse sono dette \textsl{veloci} in quanto la loro esecuzione è
924 sostanzialmente immediata. La risposta al segnale viene sempre data dopo che
925 la \textit{system call} è stata completata, in quanto attendere per eseguire
926 un gestore non comporta nessun inconveniente.
928 \index{system~call~lente|(}
930 In alcuni casi però alcune \textit{system call} possono bloccarsi
931 indefinitamente e per questo motivo vengono chiamate \textsl{lente} o
932 \textsl{bloccanti}. In questo caso non si può attendere la conclusione della
933 \textit{system call}, perché questo renderebbe impossibile una risposta pronta
934 al segnale, per cui il gestore viene eseguito prima che la \textit{system
935 call} sia ritornata. Un elenco dei casi in cui si presenta questa
936 situazione è il seguente:
938 \item la lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora
939 presenti (come per certi file di dispositivo, i socket o le \textit{pipe});
940 \item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
941 accettati immediatamente (di nuovo comune per i socket);
942 \item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non
943 immediate per una risposta (ad esempio l'apertura di un nastro che deve
945 \item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
946 eseguite immediatamente;
947 \item l'uso di funzioni di intercomunicazione fra processi (vedi
948 cap.~\ref{cha:IPC}) che si bloccano in attesa di risposte da altri processi;
949 \item l'uso della funzione \func{pause} (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep})
950 e le analoghe \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e \func{sigwaitinfo}
951 (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}), usate appunto per attendere l'arrivo di
953 \item l'uso delle funzioni associate al \textit{file locking} (vedi
954 sez.~\ref{sec:file_locking})
955 \item l'uso della funzione \func{wait} e le analoghe funzioni di attesa se
956 nessun processo figlio è ancora terminato.
959 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il gestore sia
960 ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
961 anche la \textit{system call} restituendo l'errore di \errcode{EINTR}. Questa
962 è a tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
963 gestori controllino lo stato di uscita delle funzioni che eseguono una system
964 call lenta per ripeterne la chiamata qualora l'errore fosse questo.
966 Dimenticarsi di richiamare una \textit{system call} interrotta da un segnale è
967 un errore comune, tanto che la \acr{glibc} provvede una macro
968 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
969 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
970 non è diverso dall'uscita con un errore \errcode{EINTR}.
972 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
973 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente una \textit{system
974 call} interrotta invece di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è
975 bisogno di preoccuparsi di controllare il codice di errore; si perde però la
976 possibilità di eseguire azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare
979 Linux e la \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
980 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
981 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
982 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le \textit{system
983 call} ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
985 Si tenga presente però che alcune \textit{system call} vengono comunque
986 interrotte con un errore di \errcode{EINTR} indipendentemente dal fatto che ne
987 possa essere stato richiesto il riavvio automatico, queste funzioni sono:
990 \item le funzioni di attesa di un segnale: \func{pause} (vedi
991 sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) o \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e
992 \func{sigwaitinfo} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}).
993 \item le funzioni di attesa dell'\textit{I/O multiplexing} (vedi
994 sez.~\ref{sec:file_multiplexing}) come \func{select}, \func{pselect},
995 \func{poll}, \func{ppoll}, \func{epoll\_wait} e \func{epoll\_pwait}.
996 \item le funzioni del System V IPC che prevedono attese: \func{msgrcv},
997 \func{msgsnd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_sysv_mq}), \func{semop} e
998 \func{semtimedop} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem}).
999 \item le funzioni per la messa in attesa di un processo come \func{usleep},
1000 \func{nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) e
1001 \func{clock\_nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).
1002 \item le funzioni che operano sui socket quando è stato impostato un
1003 \textit{timeout} sugli stessi con \func{setsockopt} (vedi
1004 sez.~\ref{sec:sock_generic_options}) ed in particolare \func{accept},
1005 \func{recv}, \func{recvfrom}, \func{recvmsg} per un \textit{timeout} in
1006 ricezione e \func{connect}, \func{send}, \func{sendto} e \func{sendmsg} per
1007 un \textit{timeout} in trasmissione.
1008 %\item la funzione \func{io\_getevents} per l'I/O asincrono (vedi sez.??)
1012 \index{system~call~lente|)}
1015 \subsection{L'installazione di un gestore}
1016 \label{sec:sig_signal}
1018 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
1019 funzione di sistema \funcd{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C.
1020 Quest'ultimo però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è
1021 tanto vaga da essere del tutto inutile in un sistema Unix. Per questo motivo
1022 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
1023 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
1024 alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
1025 alcuni argomenti aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
1026 vedremo in sez.~\ref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
1027 funzione \func{sigaction}.} che è:
1031 \fdecl{sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)}
1032 \fdesc{Installa un gestore di segnale (\textit{signal handler}).}
1035 {La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo in caso di
1036 successo e \constd{SIG\_ERR} per un errore, nel qual caso \var{errno}
1039 \item[\errcode{EINVAL}] il numero di segnale \param{signum} non è valido.
1044 In questa definizione per l'argomento \param{handler} che indica il gestore da
1045 installare si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è una
1046 estensione GNU, definita dalla \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
1047 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, molto più leggibile di
1048 quanto non sia la versione originaria, che di norma è definita come:
1049 \includecodesnip{listati/signal.c}
1050 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
1051 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile. Da un confronto
1052 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
1053 \typed{sighandler\_t} che è:
1054 \includecodesnip{listati/sighandler_t.c}
1055 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
1056 e che prende un argomento di tipo \ctyp{int}. Si noti come si devono usare le
1057 parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
1058 operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna un
1059 puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.
1061 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
1062 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto la funzione che
1063 verrà usata come gestore del segnale. Il numero di segnale passato
1064 nell'argomento \param{signum} può essere indicato direttamente con una delle
1065 costanti definite in sez.~\ref{sec:sig_standard}.
1067 L'argomento \param{handler} che indica il gestore invece, oltre all'indirizzo
1068 della funzione da chiamare all'occorrenza del segnale, può assumere anche i
1069 due valori costanti \const{SIG\_IGN} e \const{SIG\_DFL}. Il primo indica che
1070 il segnale deve essere ignorato. Il secondo ripristina l'azione predefinita, e
1071 serve a tornare al comportamento di default quando non si intende più gestire
1072 direttamente un segnale. Si ricordi però che i due segnali \signal{SIGKILL} e
1073 \signal{SIGSTOP} non possono essere né ignorati né intercettati e per loro
1074 l'uso di \func{signal} non ha alcun effetto, qualunque cosa si specifichi
1075 per \param{handler}.
1077 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
1078 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
1079 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \const{SIG\_IGN} o si
1080 imposta \const{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di essere
1081 ignorato, tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno mai
1084 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
1085 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
1086 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
1087 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata, secondo la
1088 semantica inaffidabile; anche Linux seguiva questa convenzione con le vecchie
1089 librerie del C come la \acr{libc4} e la \acr{libc5}.\footnote{nelle
1090 \acr{libc5} esiste però la possibilità di includere \file{bsd/signal.h} al
1091 posto di \headfile{signal.h}, nel qual caso la funzione \func{signal} viene
1092 ridefinita per seguire la semantica affidabile usata da BSD.}
1094 Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non disinstallando il gestore
1095 e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con l'utilizzo della
1096 \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è passato a questo comportamento. Il
1097 comportamento della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato
1098 per i motivi visti in sez.~\ref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto
1099 chiamando \funcm{sysv\_signal}, una volta che si sia definita la macro
1100 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}. In generale, per evitare questi problemi, l'uso di
1101 \func{signal}, che tra l'altro ha un comportamento indefinito in caso di
1102 processo multi-\textit{thread}, è da evitare: tutti i nuovi programmi devono
1103 usare \func{sigaction}.
1105 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
1106 processo che ignora i segnali \signal{SIGFPE}, \signal{SIGILL}, o
1107 \signal{SIGSEGV}, qualora questi non originino da una chiamata ad una
1108 \func{kill} o altra funzione affine, è indefinito. Un gestore che ritorna da
1109 questi segnali può dare luogo ad un ciclo infinito.
1112 \subsection{Le funzioni per l'invio di segnali}
1113 \label{sec:sig_kill_raise}
1115 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_types} un segnale può anche essere
1116 generato direttamente nell'esecuzione di un programma, attraverso la chiamata
1117 ad una opportuna \textit{system call}. Le funzioni che si utilizzano di solito
1118 per inviare un segnale generico ad un processo sono \func{raise} e
1121 La funzione \funcd{raise}, definita dallo standard ANSI C, serve per inviare
1122 un segnale al processo corrente,\footnote{non prevedendo la presenza di un
1123 sistema multiutente lo standard ANSI C non poteva che definire una funzione
1124 che invia il segnale al programma in esecuzione, nel caso di Linux questa
1125 viene implementata come funzione di compatibilità.} il suo prototipo è:
1129 \fdecl{int raise(int sig)}
1130 \fdesc{Invia un segnale al processo corrente.}
1133 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1134 caso \var{errno} assumerà il valore:
1136 \item[\errcode{EINVAL}] il segnale \param{sig} non è valido.
1141 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
1142 essere specificato con una delle costanti illustrate in
1143 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}. In genere questa funzione viene usata per
1144 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
1145 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
1146 gestore dovrà prima reinstallare l'azione predefinita, per poi attivarla
1147 chiamando \func{raise}.
1149 In realtà \func{raise} è una funzione di libreria, che per i processi ordinari
1150 viene implementata attraverso la funzione di sistema \funcd{kill} che è quella
1151 che consente effettivamente di inviare un segnale generico ad un processo, il
1157 \fdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)}
1158 \fdesc{Invia un segnale ad uno o più processi.}
1161 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1162 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1164 \item[\errcode{EINVAL}] il segnale specificato non esiste.
1165 \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
1167 \item[\errcode{ESRCH}] il processo o il gruppo di processi indicato non
1173 La funzione invia il segnale specificato dall'argomento \param{sig} al
1174 processo o ai processi specificati con l'argomento \param{pid}. Lo standard
1175 POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per specificare il
1176 segnale nullo. Se la funzione viene chiamata con questo valore non viene
1177 inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori, in tal
1178 caso si otterrà un errore \errcode{EPERM} se non si hanno i permessi necessari
1179 ed un errore \errcode{ESRCH} se il processo o i processi specificati
1180 con \param{pid} non esistono.
1185 \begin{tabular}[c]{|r|p{8cm}|}
1187 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1190 $>0$ & Il segnale è mandato al processo con \ids{PID} uguale
1192 0 & Il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group}
1194 $-1$ & Il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
1195 $<-1$& Il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group}
1196 con \ids{PGID} uguale a $|\param{pid}|$.\\
1199 \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
1201 \label{tab:sig_kill_values}
1204 A seconda del valore dell'argomento \param{pid} si può inviare il segnale ad
1205 uno specifico processo, ad un \textit{process group} (vedi
1206 sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) o a tutti i processi, secondo quanto
1207 illustrato in tab.~\ref{tab:sig_kill_values} che riporta i valori possibili
1208 per questo argomento. Si tenga conto però che il sistema ricicla i \ids{PID}
1209 (come accennato in sez.~\ref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo
1210 non significa che esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il
1213 Indipendentemente dalla funzione specifica che viene usata solo
1214 l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in tutti gli
1215 altri casi l'\ids{UID} reale o l'\ids{UID} effettivo del processo chiamante
1216 devono corrispondere all'\ids{UID} reale o all'\ids{UID} salvato della
1217 destinazione. Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1218 \signal{SIGCONT}, nel quale occorre anche che entrambi i processi appartengano
1219 alla stessa sessione.
1221 Si tenga presente che, per il ruolo fondamentale che riveste nel sistema, non
1222 è possibile inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso
1223 non abbia un gestore installato. Infine, seguendo le specifiche POSIX
1224 1003.1-2001, l'uso della chiamata \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale
1225 sia inviato (con la solita eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i
1226 quali i permessi lo consentano. Lo standard permette comunque alle varie
1227 implementazioni di escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione
1228 Linux non invia il segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1230 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
1231 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
1232 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
1233 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
1234 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile. Una seconda funzione
1235 che può essere definita in termini di \func{kill} è \funcd{killpg}, il suo
1240 \fdecl{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)}
1241 \fdesc{Invia un segnale ad un \textit{process group}.}
1244 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, e gli
1245 errori sono gli stessi di \func{kill}.
1250 La funzione invia il segnale \param{signal} al \textit{process group} il cui
1251 \acr{PGID} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) è indicato
1252 dall'argomento \param{pidgrp}, che deve essere un intero positivo. Il suo
1253 utilizzo è sostanzialmente equivalente all'esecuzione di \code{kill(-pidgrp,
1256 Oltre alle precedenti funzioni di base, vedremo più avanti che esistono altre
1257 funzioni per inviare segnali generici, come \func{sigqueue} per i segnali
1258 \textit{real-time} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}) e le specifiche
1259 funzioni per i \textit{thread} che tratteremo in sez.~\ref{sec:thread_signal}.
1261 Esiste però un'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale che
1262 vale la pena di trattare a parte per le sue peculiarità. La funzione in
1263 questione è \funcd{abort} che, come accennato in
1264 sez.~\ref{sec:proc_termination}, permette di abortire l'esecuzione di un
1265 programma tramite l'invio del segnale \signal{SIGABRT}. Il suo prototipo è:
1269 \fdecl{void abort(void)}
1270 \fdesc{Abortisce il processo corrente.}
1273 {La funzione non ritorna, il processo viene terminato.}
1276 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} o di un'altra
1277 funzione per l'invio di \signal{SIGABRT} è che anche se il segnale è bloccato
1278 o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale può però essere
1279 intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura prima della
1280 terminazione del processo.
1282 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1283 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1284 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1285 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1286 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1287 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1288 eventuali funzioni registrate con \func{atexit} e \func{on\_exit}.
1290 % TODO trattare pidfd_send_signal, aggiunta con il kernel 5.1 (vedi
1291 % https://lwn.net/Articles/783052/) per mandare segnali a processi senza dover
1292 % usare un PID, vedi anche https://lwn.net/Articles/773459/,
1293 % https://git.kernel.org/linus/3eb39f47934f
1295 % TODO c'è pure pidfd_open() (vedi https://lwn.net/Articles/789023/) per
1296 % ottere un pid fd pollabile aggiunta con il kernel 5.3
1298 \subsection{Le funzioni di allarme ed i \textit{timer}}
1299 \label{sec:sig_alarm_abort}
1301 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1302 vari segnali usati per la temporizzazione, per ciascuno di essi infatti sono
1303 previste delle funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più comune, e
1304 la più semplice, delle funzioni usate per la temporizzazione è la funzione di
1305 sistema \funcd{alarm}, il cui prototipo è:
1309 \fdecl{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1310 \fdesc{Predispone l'invio di un allarme.}
1313 {La funzione ritorna il numero di secondi rimanenti ad un precedente allarme,
1314 o $0$ se non c'erano allarmi pendenti, non sono previste condizioni di
1318 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1319 un'interruzione nel futuro, ad esempio per effettuare una qualche operazione
1320 dopo un certo periodo di tempo, programmando l'emissione di un segnale (nel
1321 caso in questione \signal{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato
1322 dall'argomento \param{seconds}. Se si specifica per \param{seconds} un valore
1323 nullo non verrà inviato nessun segnale. Siccome alla chiamata viene cancellato
1324 ogni precedente allarme, questo valore può essere usato per cancellare una
1325 programmazione precedente.
1327 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1328 dell'allarme programmato in precedenza. In questo modo è possibile controllare
1329 se non si è cancellato un precedente allarme e predisporre eventuali misure
1330 che permettano di gestire il caso in cui servono più interruzioni.
1332 In sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1333 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1334 il \textit{system time}. Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1335 processo tre diversi timer:
1337 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1338 corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1339 l'emissione di \signal{SIGALRM};
1340 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1341 processo in \textit{user space} (che corrisponde all'\textit{user time}). La
1342 scadenza di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGVTALRM};
1343 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1344 utilizzati direttamente dal processo in \textit{user space}, e dal kernel
1345 nelle \textit{system call} ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1346 sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{processor time}). La
1347 scadenza di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGPROF}.
1350 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1351 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1352 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1353 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1354 genera il segnale una sola volta.
1356 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \funcd{setitimer}
1357 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1358 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1363 \fdecl{int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct
1366 \fdesc{Predispone l'invio di un segnale di allarme.}
1369 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1370 caso \var{errno} assumerà uno dei valori \errval{EINVAL} o \errval{EFAULT}
1371 nel loro significato generico.}
1375 La funzione predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza
1376 dell'intervallo indicato dall'argomento \param{value}. Il valore
1377 dell'argomento \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1378 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1379 tab.~\ref{tab:sig_setitimer_values}.
1383 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1385 \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1388 \constd{ITIMER\_REAL} & \textit{real-time timer}\\
1389 \constd{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1390 \constd{ITIMER\_PROF} & \textit{profiling timer}\\
1393 \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1395 \label{tab:sig_setitimer_values}
1398 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare
1399 il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore
1400 viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1401 struttura \struct{itimerval}, definita in fig.~\ref{fig:file_stat_struct}.
1403 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1404 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1405 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \struct{timeval} che
1406 permette una precisione fino al microsecondo.
1408 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1409 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1410 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1411 è nullo il timer si ferma.
1413 \begin{figure}[!htb]
1414 \footnotesize \centering
1415 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1416 \includestruct{listati/itimerval.h}
1419 \caption{La struttura \structd{itimerval}, che definisce i valori dei timer
1421 \label{fig:sig_itimerval}
1424 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1425 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1426 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1427 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale della \acr{glibc}
1428 \cite{GlibcMan} che ne riporta la definizione mostrata in
1429 fig.~\ref{fig:sig_alarm_def}.\footnote{questo comporta anche che non è il caso
1430 di mescolare chiamate ad \func{abort} e a \func{setitimer}.}
1432 \begin{figure}[!htb]
1433 \footnotesize \centering
1434 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1435 \includestruct{listati/alarm_def.c}
1438 \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.}
1439 \label{fig:sig_alarm_def}
1442 Si deve comunque tenere presente che fino al kernel 2.6.16 la precisione di
1443 queste funzioni era limitata dalla frequenza del timer di sistema, determinato
1444 dal valore della costante \texttt{HZ} di cui abbiamo già parlato in
1445 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, in quanto le temporizzazioni erano calcolate in
1446 numero di interruzioni del timer (i cosiddetti ``\textit{jiffies}''), ed era
1447 assicurato soltanto che il segnale non sarebbe stato mai generato prima della
1448 scadenza programmata (l'arrotondamento cioè era effettuato per
1449 eccesso).\footnote{questo in realtà non è del tutto vero a causa di un bug,
1450 presente fino al kernel 2.6.12, che in certe circostanze causava l'emissione
1451 del segnale con un arrotondamento per difetto.}
1453 L'uso del contatore dei \textit{jiffies}, un intero a 32 bit nella maggior
1454 parte dei casi, comportava inoltre l'impossibilità di specificare tempi molto
1455 lunghi. superiori al valore della costante \constd{MAX\_SEC\_IN\_JIFFIES},
1456 pari, nel caso di default di un valore di \const{HZ} di 250, a circa 99 giorni
1457 e mezzo. Con il cambiamento della rappresentazione effettuato nel kernel
1458 2.6.16 questo problema è scomparso e con l'introduzione dei timer ad alta
1459 risoluzione (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) nel kernel 2.6.21 la
1460 precisione è diventata quella fornita dall'hardware disponibile.
1462 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1463 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1464 è attivo (questo è sempre vero per \const{ITIMER\_VIRTUAL}) la consegna è
1465 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1466 seconda del carico del sistema.
1468 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1469 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1470 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1471 stato consegnato. In questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1472 in sez.~\ref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato. Per questo
1473 oggi l'uso di questa funzione è deprecato a favore degli
1474 \textit{high-resolution timer} e della cosiddetta \textit{POSIX Timer API},
1475 che tratteremo in sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}.
1477 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1478 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1479 \funcd{getitimer}, il cui prototipo è:
1483 \fdecl{int getitimer(int which, struct itimerval *value)}
1484 \fdesc{Legge il valore di un timer.}
1487 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1488 caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{getitimer}. }
1491 La funzione legge nella struttura \struct{itimerval} puntata da \param{value}
1492 il valore del timer specificato da \param{which} ed i suoi argomenti hanno lo
1493 stesso significato e formato di quelli di \func{setitimer}.
1496 \subsection{Le funzioni di pausa e attesa}
1497 \label{sec:sig_pause_sleep}
1499 Sono parecchie le occasioni in cui si può avere necessità di sospendere
1500 temporaneamente l'esecuzione di un processo. Nei sistemi più elementari in
1501 genere questo veniva fatto con un ciclo di attesa in cui il programma ripete
1502 una operazione un numero sufficiente di volte per far passare il tempo
1505 Ma in un sistema multitasking un ciclo di attesa è solo un inutile spreco di
1506 tempo di processore, dato che altri programmi possono essere eseguiti nel
1507 frattempo, per questo ci sono delle apposite funzioni che permettono di
1508 mantenere un processo in attesa per il tempo voluto, senza impegnare il
1509 processore. In pratica si tratta di funzioni che permettono di portare
1510 esplicitamente il processo nello stato di \textit{sleep} (si ricordi quanto
1511 illustrato in tab.~\ref{tab:proc_proc_states}) per un certo periodo di tempo.
1513 La prima di queste è la funzione di sistema \funcd{pause}, che viene usata per
1514 mettere un processo in attesa per un periodo di tempo indefinito, fino
1515 all'arrivo di un segnale, il suo prototipo è:
1519 \fdecl{int pause(void)}
1520 \fdesc{Pone il processo in pausa fino al ricevimento di un segnale.}
1523 {La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed il relativo
1524 gestore è ritornato, nel qual caso restituisce $-1$ e \var{errno} assume il
1525 valore \errval{EINTR}.}
1528 La funzione ritorna sempre con una condizione di errore, dato che il successo
1529 sarebbe quello di continuare ad aspettare indefinitamente. In genere si usa
1530 questa funzione quando si vuole mettere un processo in attesa di un qualche
1531 evento specifico che non è sotto il suo diretto controllo, ad esempio la si
1532 può usare per interrompere l'esecuzione del processo fino all'arrivo di un
1533 segnale inviato da un altro processo.
1535 Quando invece si vuole fare attendere un processo per un intervallo di tempo
1536 già noto in partenza, lo standard POSIX.1 prevede una funzione di attesa
1537 specifica, \funcd{sleep}, il cui prototipo è:
1542 \fdecl{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1543 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in secondi.}
1546 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata o il
1547 numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale, non sono
1548 previsti codici di errore.}
1551 La funzione pone il processo in stato di \textit{sleep} per il numero di
1552 secondi specificato dall'argomento \param{seconds}, a meno di non essere
1553 interrotta da un segnale. Alla terminazione del periodo di tempo indicato la
1554 funzione ritorna riportando il processo in stato \textit{runnable} così che
1555 questo possa riprendere l'esecuzione.
1557 In caso di interruzione della funzione non è una buona idea ripetere la
1558 chiamata per il tempo rimanente restituito dalla stessa, in quanto la
1559 riattivazione del processo può avvenire in un qualunque momento, ma il valore
1560 restituito sarà sempre arrotondato al secondo. Questo può avere la conseguenza
1561 che se la successione dei segnali è particolarmente sfortunata e le differenze
1562 si accumulano, si possono avere ritardi anche di parecchi secondi rispetto a
1563 quanto programmato inizialmente. In genere la scelta più sicura in questo caso
1564 è quella di stabilire un termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il
1565 numero di secondi che restano da aspettare.
1567 Si tenga presente che alcune implementazioni l'uso di \func{sleep} può avere
1568 conflitti con quello di \signal{SIGALRM}, dato che la funzione può essere
1569 realizzata con l'uso di \func{pause} e \func{alarm}, in una maniera analoga a
1570 quella dell'esempio che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_example}. In tal caso
1571 mescolare chiamate di \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione
1572 associata \signal{SIGALRM}, può portare a dei risultati indefiniti. Nel caso
1573 della \acr{glibc} è stata usata una implementazione completamente indipendente
1574 e questi problemi non ci sono, ma un programma portabile non può fare questa
1577 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese soltanto in
1578 secondi, per questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita un'altra
1579 funzione con una precisione teorica del microsecondo. I due standard hanno
1580 delle definizioni diverse, ma la \acr{glibc} segue (secondo la pagina di
1581 manuale almeno dalla versione 2.2.2) quella di SUSv2 per cui la
1582 funzione \funcd{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di
1583 $\mu$), ha il seguente prototipo:
1587 \fdecl{int usleep(unsigned long usec)}
1588 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in microsecondi.}
1591 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1592 nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1594 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1595 \item[\errcode{EINVAL}] si è indicato un valore di \param{usec} maggiore di
1601 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1602 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \signal{SIGALRM}, per questo
1603 motivo, pur essendovi citata, nello standard POSIX.1-2001 viene deprecata in
1604 favore della nuova funzione di sistema \funcd{nanosleep}, il cui prototipo è:
1608 \fdecl{int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem)}
1609 \fdesc{Pone il processo in pausa per un intervallo di tempo.}
1612 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1613 nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1615 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1616 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1617 numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1622 La funzione pone il processo in pausa portandolo nello stato di \textit{sleep}
1623 per il tempo specificato dall'argomento \param{req}, ed in caso di
1624 interruzione restituisce il tempo restante nell'argomento \param{rem}. Lo
1625 standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1626 indipendente da \func{alarm}, e nel caso di Linux questo è fatto utilizzando
1627 direttamente il timer del kernel. Lo standard richiede inoltre che la funzione
1628 sia utilizzabile senza interferenze con l'uso di \signal{SIGALRM}. La funzione
1629 prende come argomenti delle strutture di tipo \struct{timespec}, la cui
1630 definizione è riportata in fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}, il che permette
1631 di specificare un tempo con una precisione teorica fino al nanosecondo.
1633 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1634 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1635 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto
1636 inizialmente,\footnote{con l'eccezione, valida solo nei kernel della serie
1637 2.4, in cui, per i processi riavviati dopo essere stati fermati da un
1638 segnale, il tempo passato in stato \texttt{T} non viene considerato nel
1639 calcolo della rimanenza.} e basta richiamare la funzione per completare
1642 Anche qui però occorre tenere presente che i tempi sono arrotondati, per cui
1643 la precisione, per quanto migliore di quella ottenibile con \func{sleep}, è
1644 relativa e in caso di molte interruzioni si può avere una deriva, per questo
1645 esiste la funzione \func{clock\_nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv})
1646 che permette di specificare un tempo assoluto anziché un tempo relativo.
1648 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1649 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1650 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1651 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1652 occorrerà almeno attendere la successiva interruzione del timer di sistema,
1653 cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\const{HZ}, (sempre
1654 che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in
1655 esecuzione). Per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1656 arrotondato al multiplo successivo di 1/\const{HZ}.
1658 Con i kernel della serie 2.4 in realtà era possibile ottenere anche pause più
1659 precise del centesimo di secondo usando politiche di \textit{scheduling}
1660 \textit{real-time} come \const{SCHED\_FIFO} o \const{SCHED\_RR} (vedi
1661 sez.~\ref{sec:proc_real_time}); in tal caso infatti il calcolo sul numero di
1662 interruzioni del timer veniva evitato utilizzando direttamente un ciclo di
1663 attesa con cui si raggiungevano pause fino ai 2~ms con precisioni del
1664 $\mu$s. Questa estensione è stata rimossa con i kernel della serie 2.6, che
1665 consentono una risoluzione più alta del timer di sistema; inoltre a partire
1666 dal kernel 2.6.21, \func{nanosleep} può avvalersi del supporto dei timer ad
1667 alta risoluzione, ottenendo la massima precisione disponibile sull'hardware
1668 della propria macchina.
1671 \subsection{Un esempio elementare}
1672 \label{sec:sig_sigchld}
1674 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1675 quello della gestione di \signal{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1676 sez.~\ref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1677 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al padre. In
1678 generale dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un
1679 processo, si può completare la gestione della terminazione installando un
1680 gestore per \signal{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello di chiamare
1681 \func{waitpid} per completare la procedura di terminazione in modo da evitare
1682 la formazione di \textit{zombie}.\footnote{si ricordi comunque che dal kernel
1683 2.6 seguendo lo standard POSIX.1-2001 per evitare di dover ricevere gli
1684 stati di uscita che non interessano basta impostare come azione predefinita
1685 quella di ignorare \signal{SIGCHLD}, nel qual caso viene assunta la
1686 semantica di System V, in cui il segnale non viene inviato, il sistema non
1687 genera \textit{zombie} e lo stato di terminazione viene scartato senza dover
1688 chiamare una \func{wait}.}
1690 In fig.~\ref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1691 implementazione generica di una funzione di gestione per \signal{SIGCHLD},
1692 (che si trova nei sorgenti allegati nel file \file{SigHand.c}); se ripetiamo i
1693 test di sez.~\ref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con
1694 l'opzione \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa
1695 funzione come gestore di \signal{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha
1696 più la creazione di \textit{zombie}.
1698 \begin{figure}[!htbp]
1699 \footnotesize \centering
1700 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1701 \includecodesample{listati/hand_sigchild.c}
1704 \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1706 \label{fig:sig_sigchld_handl}
1709 Il codice del gestore è di lettura immediata, come buona norma di
1710 programmazione (si ricordi quanto accennato sez.~\ref{sec:sys_errno}) si
1711 comincia (\texttt{\small 6--7}) con il salvare lo stato corrente di
1712 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1713 (\texttt{\small 16--17}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1714 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che altrimenti sarebbe
1715 sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di
1718 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1719 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1720 (\texttt{\small 9--15}). Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1721 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1722 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un certo
1723 lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito prima della
1724 generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso normalmente
1725 i segnali successivi vengono ``\textsl{fusi}'' col primo ed al processo ne
1726 viene recapitato soltanto uno.
1728 Questo può essere un caso comune proprio con \signal{SIGCHLD}, qualora capiti
1729 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1730 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1731 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1732 rimosso verrà recapitato un solo segnale.
1734 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1735 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1736 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1737 resterebbero in stato di \textit{zombie} per un tempo indefinito.
1739 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1740 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1741 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda sez.~\ref{sec:proc_wait} per
1742 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1743 il parametro \const{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1744 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1748 \section{La gestione avanzata dei segnali}
1749 \label{sec:sig_adv_control}
1751 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento alle modalità più elementari
1752 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1753 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie \textit{race
1754 condition} che i segnali possono generare e alla natura asincrona degli
1757 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1758 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1759 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1760 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1761 casistica ordinaria.
1764 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1765 \label{sec:sig_example}
1767 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1768 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1769 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1770 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1771 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}.
1773 \begin{figure}[!htb]
1774 \footnotesize \centering
1775 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1776 \includecodesample{listati/sleep_danger.c}
1779 \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.}
1780 \label{fig:sig_sleep_wrong}
1783 Dato che è nostra intenzione utilizzare \signal{SIGALRM} il primo passo della
1784 nostra implementazione sarà quello di installare il relativo gestore salvando
1785 il precedente (\texttt{\small 14--17}). Si effettuerà poi una chiamata ad
1786 \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del segnale a cui
1787 segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma (\texttt{\small
1788 18--20}) fino alla sua ricezione. Al ritorno di \func{pause}, causato dal
1789 ritorno del gestore (\texttt{\small 1--9}), si ripristina il gestore originario
1790 (\texttt{\small 21--22}) restituendo l'eventuale tempo rimanente
1791 (\texttt{\small 23--24}) che potrà essere diverso da zero qualora
1792 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1794 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1795 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1796 presenta una pericolosa \textit{race condition}. Infatti, se il processo
1797 viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause}, può capitare
1798 (ad esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa scada prima
1799 dell'esecuzione di quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo l'arrivo
1800 di \signal{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un
1801 \textit{deadlock}, in quanto \func{pause} non verrebbe mai più interrotta (se
1802 non in caso di un altro segnale).
1804 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1805 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi sez.~\ref{sec:proc_longjmp}) per
1806 uscire dal gestore. In questo modo, con una condizione sullo stato di
1807 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1808 codice del tipo di quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1810 \begin{figure}[!htb]
1811 \footnotesize \centering
1812 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1813 \includecodesample{listati/sleep_defect.c}
1816 \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.}
1817 \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1820 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18--27}) non ritorna come in
1821 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa la funzione \func{longjmp}
1822 (\texttt{\small 25}) per rientrare direttamente nel corpo principale del
1823 programma. Dato che in questo caso il valore di uscita che verrà restituito da
1824 \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione impostata in (\texttt{\small 9--12})
1825 si potrà evitare comunque che \func{pause} sia chiamata a vuoto.
1827 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi, in questo caso infatti
1828 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali. Se
1829 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, l'esecuzione non
1830 riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo principale, interrompendone
1831 inopportunamente l'esecuzione. Lo stesso tipo di problemi si presenterebbero
1832 se si volesse usare questa implementazione di \func{alarm} per stabilire un
1833 timeout su una qualunque \textit{system call} bloccante.
1835 Un secondo esempio dei problemi a cui si può andare incontro è quello in cui
1836 si usa un segnale per notificare una qualche forma di evento. In genere quello
1837 che si fa in questo caso è impostare all'interno del gestore un opportuno flag
1838 da controllare nel corpo principale del programma, con un codice del tipo di
1839 quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}.
1841 La logica del programma è quella di far impostare al gestore (\texttt{\small
1842 14--19}) una variabile globale, preventivamente inizializzata nel programma
1843 principale, ad un diverso valore. In questo modo dal corpo principale del
1844 programma si potrà determinare, osservandone il contenuto di detta variabile,
1845 l'occorrenza o meno del segnale, ed eseguire le azioni conseguenti
1846 (\texttt{\small 6--11}) relative.
1848 \begin{figure}[!htbp]
1849 \footnotesize\centering
1850 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1851 \includecodesample{listati/sig_alarm.c}
1854 \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1855 evento generato da un segnale.}
1856 \label{fig:sig_event_wrong}
1859 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in
1860 sez.~\ref{sec:proc_race_cond}, in cui si genera una \textit{race
1861 condition}. Infatti, in una situazione in cui un segnale è già arrivato (e
1862 quindi \var{flag} è già stata impostata ad 1 nel gestore) se un altro segnale
1863 arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small 6}) ma
1864 prima della cancellazione di \var{flag} fatta subito dopo (\texttt{\small 7}),
1865 la sua occorrenza sarà perduta.
1867 Questi esempi ci mostrano come per poter eseguire una gestione effettiva dei
1868 segnali occorrono delle funzioni più sofisticate di quelle finora
1869 illustrate. La funzione \func{signal} infatti ha la sua origine nella
1870 interfaccia alquanto primitiva che venne adottata nei primi sistemi Unix, ma
1871 con questa funzione è sostanzialmente impossibile gestire in maniera adeguata
1872 di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve reagire alla ricezione
1877 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1878 \label{sec:sig_sigset}
1880 \itindbeg{signal~set}
1882 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1883 originarie, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1884 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1885 gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali pendenti.
1887 Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica dei
1888 segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1889 permette di ottenere un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1890 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1891 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1892 viene usualmente chiamato), tale tipo di dato viene usato per gestire il
1895 Inizialmente un \textsl{insieme di segnali} veniva rappresentato da un intero
1896 di dimensione opportuna, di solito pari al numero di bit dell'architettura
1897 della macchina, ciascun bit del quale era associato ad uno specifico
1898 segnale. Nel caso di architetture a 32 bit questo comporta un massimo di 32
1899 segnali distinti e dato che a lungo questi sono stati sufficienti non c'era
1900 necessità di nessuna struttura più complicata, in questo modo era possibile
1901 implementare le operazioni direttamente con istruzioni elementari del
1904 Oggi questo non è più vero, in particolare con l'introduzione dei segnali
1905 \textit{real-rime} (che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_real_time}). Dato che in
1906 generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una implementazione,
1907 perché non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti per mettere
1908 tutti i segnali in un intero, o perché in \type{sigset\_t} possono essere
1909 immagazzinate ulteriori informazioni, tutte le operazioni devono essere
1910 effettuate tramite le opportune funzioni di libreria che si curano di
1911 mascherare i dettagli di basso livello.
1913 Lo standard POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione degli
1914 insiemi di segnali. Le prime quattro, che consentono di manipolare i contenuti
1915 di un \textit{signal set}, sono \funcd{sigemptyset}, \funcd{sigfillset},
1916 \funcd{sigaddset} e \funcd{sigdelset}; i rispettivi prototipi sono:
1920 \fdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)}
1921 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali vuoto.}
1922 \fdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)}
1923 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali pieno.}
1924 \fdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)}
1925 \fdesc{Aggiunge un segnale ad un insieme di segnali.}
1926 \fdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)}
1927 \fdesc{Rimuove un segnale da un insieme di segnali.}
1930 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo, e $-1$ per un errore, nel qual
1931 caso \var{errno} assumerà il valore:
1933 \item[\errcode{EINVAL}] \param{signum} non è un segnale valido.
1938 Le prime due funzioni inizializzano l'insieme di segnali indicato
1939 dall'argomento \param{set} rispettivamente ad un contenuto vuoto (in cui cioè
1940 non c'è nessun segnale) e pieno (in cui cioè ci sono tutti i segnali). Le
1941 altre due funzioni consentono di inserire o rimuovere uno specifico segnale
1942 indicato con l'argomento \param{signum} in un insieme.
1944 A queste funzioni si aggiunge l'ulteriore \funcd{sigismember}, che consente di
1945 verificare la presenza di un segnale in un insieme, il suo prototipo è:
1949 \fdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)}
1950 \fdesc{Controlla se un segnale è in un insieme di segnali.}
1953 {La funzione ritorna $1$ il segnale è nell'insieme e $0$ altrimenti, e $-1$
1954 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EINVAL}
1955 se si è specificato un puntatore \var{NULL}.}
1958 La \acr{glibc} prevede inoltre altre funzioni non standardizzate, accessibili
1959 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. La prima di queste è
1960 \funcd{sigisemptyset}, che consente di verificare un insieme è vuoto, il suo
1965 \fdecl{int sigisemptyset(sigset\_t *set)}
1966 \fdesc{Controlla se un insieme di segnali è vuoto.}
1969 {La funzione ritorna $1$ l'insieme è vuoto e $0$ altrimenti, non sono previste
1970 condizioni di errore.}
1973 Alla precedente si aggiungono altre due funzioni consentono di effettuare
1974 delle operazioni logiche con gli insiemi di segnali, esse sono
1975 \funcd{sigorset} e \funcd{sigandset}, ed i rispettivi prototipi sono:
1979 \fdecl{sigorset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1980 \fdesc{Crea l'unione di due insieme di segnali.}
1981 \fdecl{sigandset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1982 \fdesc{Crea l'intersezione di due insieme di segnali.}
1985 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1986 caso \var{errno} assumerà il valore \errcode{EINVAL}.}
1990 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1991 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1992 segnali attivi (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). La modalità più comune, che
1993 è anche quella più portabile, prevede che possano essere definiti aggiungendo
1994 i segnali voluti ad un insieme vuoto ottenuto con \func{sigemptyset} o
1995 togliendo quelli che non servono da un insieme completo ottenuto con
1998 \itindend{signal~set}
2001 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
2002 \label{sec:sig_sigaction}
2004 Abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:sig_signal} i problemi di compatibilità
2005 relativi all'uso di \func{signal}. Per ovviare a tutto questo lo standard
2006 POSIX.1 ha ridefinito completamente l'interfaccia per la gestione dei segnali,
2007 rendendola molto più flessibile e robusta, anche se leggermente più complessa.
2009 La principale funzione di sistema prevista dall'interfaccia POSIX.1 per la
2010 gestione dei segnali è \funcd{sigaction}. Essa ha sostanzialmente lo stesso
2011 uso di \func{signal}, permette cioè di specificare le modalità con cui un
2012 segnale può essere gestito da un processo. Il suo prototipo è:
2016 \fdecl{int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction
2018 \fdesc{Installa una nuova azione per un segnale.}
2021 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2022 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2024 \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2025 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido o si è
2026 cercato di installare il gestore per \signal{SIGKILL} o
2032 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
2033 indicato dall'argomento \param{signum}. Si parla di \textsl{azione} e non di
2034 \textsl{gestore} come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione
2035 consente di specificare le varie caratteristiche della risposta al segnale,
2036 non solo la funzione che verrà eseguita alla sua occorrenza.
2038 Per questo motivo lo standard POSIX.1 raccomanda di usare sempre questa
2039 funzione al posto della precedente \func{signal}, che in genere viene
2040 ridefinita in termini di \func{sigaction}, in quanto la nuova interfaccia
2041 permette un controllo completo su tutti gli aspetti della gestione di un
2042 segnale, sia pure al prezzo di una maggiore complessità d'uso.
2044 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
2045 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
2046 corrente viene restituito indietro. Questo permette (specificando \param{act}
2047 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
2048 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova. Se
2049 sia \param{act} che \param{oldact} la funzione può essere utilizzata per
2050 verificare, se da luogo ad un errore, se il segnale indicato è valido per la
2051 piattaforma che si sta usando.
2053 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \struct{sigaction},
2054 tramite la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata
2055 ad un segnale. Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è
2056 definita secondo quanto riportato in fig.~\ref{fig:sig_sigaction}. Il campo
2057 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
2060 \begin{figure}[!htb]
2061 \footnotesize \centering
2062 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2063 \includestruct{listati/sigaction.h}
2066 \caption{La struttura \structd{sigaction}.}
2067 \label{fig:sig_sigaction}
2070 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
2071 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
2072 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
2073 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il
2074 gestore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi
2075 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente
2078 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
2079 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
2080 fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
2081 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato eseguito
2082 correttamente, la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri gestori
2083 usando \var{sa\_mask} per bloccare \signal{SIGALRM} durante la loro
2084 esecuzione. Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari aspetti
2085 del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo ai vari
2086 segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati in
2087 tab.~\ref{tab:sig_sa_flag}.
2092 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2094 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2097 \constd{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} allora non deve
2098 essere notificato quando il processo figlio viene
2099 fermato da uno dei segnali \signal{SIGSTOP},
2100 \signal{SIGTSTP}, \signal{SIGTTIN} o
2101 \signal{SIGTTOU}, questo flag ha significato solo
2102 quando si imposta un gestore per \signal{SIGCHLD}.\\
2103 \constd{SA\_NOCLDWAIT}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} e si richiede di
2104 ignorare il segnale con \const{SIG\_IGN} allora i
2105 processi figli non diventano \textit{zombie} quando
2106 terminano; questa funzionalità è stata introdotta
2107 nel kernel 2.6 e va a modificare il comportamento
2108 di \func{waitpid} come illustrato in
2109 sez.~\ref{sec:proc_wait}, se si installa un gestore
2110 con questo flag attivo il segnale \signal{SIGCHLD}
2111 viene comunque generato.\\
2112 \constd{SA\_NODEFER} & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
2113 l'esecuzione del gestore.\\
2114 \constd{SA\_NOMASK} & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2115 \const{SA\_NODEFER}, non deve essere più
2117 \constd{SA\_ONESHOT} & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2118 \const{SA\_RESETHAND}, non deve essere più
2120 \constd{SA\_ONSTACK} & Stabilisce l'uso di uno \textit{stack} alternativo
2121 per l'esecuzione del gestore (vedi
2122 sez.~\ref{sec:sig_specific_features}).\\
2123 \constd{SA\_RESETHAND}& Ristabilisce l'azione per il segnale al valore
2124 predefinito una volta che il gestore è stato
2125 lanciato, riproduce cioè il comportamento della
2126 semantica inaffidabile.\\
2127 \constd{SA\_RESTART} & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
2128 call} quando vengono interrotte dal suddetto
2129 segnale, riproduce cioè il comportamento standard
2131 \constd{SA\_SIGINFO} & Deve essere specificato quando si vuole usare un
2132 gestore in forma estesa usando
2133 \var{sa\_sigaction} al posto di
2134 \var{sa\_handler}.\\
2137 \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \struct{sigaction}.}
2138 \label{tab:sig_sa_flag}
2141 Come si può notare in fig.~\ref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction} permette
2142 di utilizzare due forme diverse di gestore,\footnote{la possibilità è prevista
2143 dallo standard POSIX.1b, ed è stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x
2144 con l'introduzione dei segnali \textit{real-time} (vedi
2145 sez.~\ref{sec:sig_real_time}); in precedenza era possibile ottenere alcune
2146 informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un secondo parametro
2147 addizionale di tipo \var{sigcontext}, che adesso è deprecato.} da
2148 specificare, a seconda dell'uso o meno del flag \const{SA\_SIGINFO},
2149 rispettivamente attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o \var{sa\_handler}.
2150 Quest'ultima è quella classica usata anche con \func{signal}, mentre la prima
2151 permette di usare un gestore più complesso, in grado di ricevere informazioni
2152 più dettagliate dal sistema, attraverso la struttura \struct{siginfo\_t},
2153 riportata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}. I due campi devono essere usati in
2154 maniera alternativa, in certe implementazioni questi campi vengono addirittura
2155 definiti come una \direct{union}.\footnote{la direttiva \direct{union} del
2156 linguaggio C definisce una variabile complessa, analoga a una stuttura, i
2157 cui campi indicano i diversi tipi di valori che possono essere salvati, in
2158 maniera alternativa, all'interno della stessa.}
2160 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora possibile
2161 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
2162 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
2163 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
2164 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
2165 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
2166 causato l'emissione del segnale.
2168 \begin{figure}[!htb]
2169 \footnotesize \centering
2170 \begin{minipage}[c]{0.9\textwidth}
2171 \includestruct{listati/siginfo_t.h}
2174 \caption{La struttura \structd{siginfo\_t}.}
2175 \label{fig:sig_siginfo_t}
2178 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
2179 \textit{real-time} e per tutti quelli inviati tramite da un processo con
2180 \func{kill} o affini, le informazioni circa l'origine del segnale stesso, ad
2181 esempio se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill}, ecc. Il valore
2182 viene sempre espresso come una costante,\footnote{le definizioni di tutti i
2183 valori possibili si trovano in \file{bits/siginfo.h}.} ed i valori possibili
2184 in questo caso sono riportati in tab.~\ref{tab:sig_si_code_generic}.
2186 Nel caso di alcuni segnali però il valore di \var{si\_code} viene usato per
2187 fornire una informazione specifica relativa alle motivazioni della ricezione
2188 dello stesso; ad esempio i vari segnali di errore (\signal{SIGILL},
2189 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS}) lo usano per fornire
2190 maggiori dettagli riguardo l'errore, come il tipo di errore aritmetico, di
2191 istruzione illecita o di violazione di memoria; mentre alcuni segnali di
2192 controllo (\signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e \signal{SIGPOLL}) forniscono
2193 altre informazioni specifiche.
2198 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
2200 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2203 \constd{SI\_USER} & Generato da \func{kill} o \func{raise} o affini.\\
2204 \constd{SI\_KERNEL} & Inviato direttamente dal kernel.\\
2205 \constd{SI\_QUEUE} & Inviato con \func{sigqueue} (vedi
2206 sez.~\ref{sec:sig_real_time}).\\
2207 \constd{SI\_TIMER} & Scadenza di un \textit{POSIX timer} (vedi
2208 sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).\\
2209 \constd{SI\_MESGQ} & Inviato al cambiamento di stato di una coda di
2210 messaggi POSIX (vedi sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}),
2211 introdotto con il kernel 2.6.6.\\
2212 \constd{SI\_ASYNCIO}& Una operazione di I/O asincrono (vedi
2213 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) è stata
2215 \constd{SI\_SIGIO} & Segnale di \signal{SIGIO} da una coda (vedi
2216 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}).\\
2217 \constd{SI\_TKILL} & Inviato da \func{tkill} o \func{tgkill} (vedi
2218 sez.~\ref{cha:thread_xxx}), introdotto con il kernel
2222 \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2223 per i segnali generici.}
2224 \label{tab:sig_si_code_generic}
2228 In questo caso il valore del campo \var{si\_code} deve essere verificato nei
2229 confronti delle diverse costanti previste per ciascuno di detti segnali; dato
2230 che si tratta di costanti, e non di una maschera binaria, i valori numerici
2231 vengono riutilizzati e ciascuno di essi avrà un significato diverso a seconda
2232 del segnale a cui è associato.
2234 L'elenco dettagliato dei nomi di queste costanti è riportato nelle diverse
2235 sezioni di tab.~\ref{tab:sig_si_code_special} che sono state ordinate nella
2236 sequenza in cui si sono appena citati i rispettivi segnali, il prefisso del
2237 nome indica comunque in maniera diretta il segnale a cui le costanti fanno
2243 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2245 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2248 \constd{ILL\_ILLOPC} & Codice di operazione illegale.\\
2249 \constd{ILL\_ILLOPN} & Operando illegale.\\
2250 \constd{ILL\_ILLADR} & Modo di indirizzamento illegale.\\
2251 \constd{ILL\_ILLTRP} & Trappola di processore illegale.\\
2252 \constd{ILL\_PRVOPC} & Codice di operazione privilegiato.\\
2253 \constd{ILL\_PRVREG} & Registro privilegiato.\\
2254 \constd{ILL\_COPROC} & Errore del coprocessore.\\
2255 \constd{ILL\_BADSTK} & Errore nello stack interno.\\
2257 \constd{FPE\_INTDIV} & Divisione per zero intera.\\
2258 \constd{FPE\_INTOVF} & Overflow intero.\\
2259 \constd{FPE\_FLTDIV} & Divisione per zero in virgola mobile.\\
2260 \constd{FPE\_FLTOVF} & Overflow in virgola mobile.\\
2261 \constd{FPE\_FLTUND} & Underflow in virgola mobile.\\
2262 \constd{FPE\_FLTRES} & Risultato in virgola mobile non esatto.\\
2263 \constd{FPE\_FLTINV} & Operazione in virgola mobile non valida.\\
2264 \constd{FPE\_FLTSUB} & Mantissa? fuori intervallo.\\
2266 \constd{SEGV\_MAPERR} & Indirizzo non mappato.\\
2267 \constd{SEGV\_ACCERR} & Permessi non validi per l'indirizzo.\\
2269 \constd{BUS\_ADRALN} & Allineamento dell'indirizzo non valido.\\
2270 \constd{BUS\_ADRERR} & Indirizzo fisico inesistente.\\
2271 \constd{BUS\_OBJERR} & Errore hardware sull'indirizzo.\\
2273 \constd{TRAP\_BRKPT} & Breakpoint sul processo.\\
2274 \constd{TRAP\_TRACE} & Trappola di tracciamento del processo.\\
2276 \constd{CLD\_EXITED} & Il figlio è uscito.\\
2277 \constd{CLD\_KILLED} & Il figlio è stato terminato.\\
2278 \constd{CLD\_DUMPED} & Il figlio è terminato in modo anormale.\\
2279 \constd{CLD\_TRAPPED} & Un figlio tracciato ha raggiunto una trappola.\\
2280 \constd{CLD\_STOPPED} & Il figlio è stato fermato.\\
2281 \constd{CLD\_CONTINUED}& Il figlio è ripartito.\\
2283 \constd{POLL\_IN} & Disponibili dati in ingresso.\\
2284 \constd{POLL\_OUT} & Spazio disponibile sul buffer di uscita.\\
2285 \constd{POLL\_MSG} & Disponibili messaggi in ingresso.\\
2286 \constd{POLL\_ERR} & Errore di I/O.\\
2287 \constd{POLL\_PRI} & Disponibili dati di alta priorità in ingresso.\\
2288 \constd{POLL\_HUP} & Il dispositivo è stato disconnesso.\\
2291 \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2292 impostati rispettivamente dai segnali \signal{SIGILL}, \signal{SIGFPE},
2293 \signal{SIGSEGV}, \signal{SIGBUS}, \signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e
2294 \signal{SIGPOLL}/\signal{SIGIO}.}
2295 \label{tab:sig_si_code_special}
2298 Il resto della struttura \struct{siginfo\_t} è definito come una \dirct{union}
2299 ed i valori eventualmente presenti dipendono dal segnale ricevuto, così
2300 \signal{SIGCHLD} ed i segnali \textit{real-time} (vedi
2301 sez.~\ref{sec:sig_real_time}) inviati tramite \func{kill} avvalorano
2302 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti al processo che ha
2303 emesso il segnale, \signal{SIGCHLD} avvalora anche i campi \var{si\_status},
2304 \var{si\_utime} e \var{si\_stime} che indicano rispettivamente lo stato di
2305 uscita, l'\textit{user time} e il \textit{system time} (vedi
2306 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}) usati dal processo; \signal{SIGILL},
2307 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr}
2308 con l'indirizzo in cui è avvenuto l'errore, \signal{SIGIO} (vedi
2309 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) avvalora \var{si\_fd} con il numero del
2310 file descriptor e \var{si\_band} per i dati urgenti (vedi
2311 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}) su un socket, il segnale inviato alla scadenza
2312 di un POSIX timer (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) avvalora i campi
2313 \var{si\_timerid} e \var{si\_overrun}.
2315 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
2316 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
2317 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
2318 \struct{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
2319 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}. Per questo motivo
2320 se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
2321 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
2322 un ripristino corretto dello stesso.
2324 Per questo è sempre opportuno usare \func{sigaction}, che è in grado di
2325 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
2326 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
2327 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
2328 che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a
2329 meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è
2330 sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}.
2332 \begin{figure}[!htbp]
2333 \footnotesize \centering
2334 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2335 \includecodesample{listati/Signal.c}
2338 \caption{La funzione \func{Signal}, equivalente a \func{signal}, definita
2339 attraverso \func{sigaction}.}
2340 \label{fig:sig_Signal_code}
2343 Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata
2344 che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire attraverso
2345 \func{sigaction} una funzione equivalente \func{Signal}, il cui codice è
2346 riportato in fig.~\ref{fig:sig_Signal_code} (il codice completo si trova nel
2347 file \file{SigHand.c} nei sorgenti allegati). Anche in questo caso, per
2348 semplificare la definizione si è poi definito un apposito tipo
2349 \texttt{SigFunc} per esprimere in modo più comprensibile la forma di un
2352 Si noti come, essendo la funzione estremamente semplice, essa è definita come
2353 \dirct{inline}. Questa direttiva viene usata per dire al compilatore di
2354 trattare la funzione cui essa fa riferimento in maniera speciale inserendo il
2355 codice direttamente nel testo del programma. Anche se i compilatori più
2356 moderni sono in grado di effettuare da soli queste manipolazioni (impostando
2357 le opportune ottimizzazioni) questa è una tecnica usata per migliorare le
2358 prestazioni per le funzioni piccole ed usate di frequente, in particolare nel
2359 kernel, dove in certi casi le ottimizzazioni dal compilatore, tarate per l'uso
2360 in \textit{user space}, non sono sempre adatte.
2362 In tal caso infatti le istruzioni per creare un nuovo frame nello
2363 \textit{stack} per chiamare la funzione costituirebbero una parte rilevante
2364 del codice, appesantendo inutilmente il programma. Originariamente questo
2365 comportamento veniva ottenuto con delle macro, ma queste hanno tutta una serie
2366 di problemi di sintassi nel passaggio degli argomenti (si veda ad esempio
2367 \cite{PratC}) che in questo modo possono essere evitati.
2371 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o
2372 \textit{signal mask}}
2373 \label{sec:sig_sigmask}
2375 \index{maschera dei segnali|(}
2377 Come spiegato in sez.~\ref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi
2378 unix-like permettono di bloccare temporaneamente (o di eliminare
2379 completamente, impostando come azione \const{SIG\_IGN}) la consegna dei
2380 segnali ad un processo. Questo è fatto specificando la cosiddetta
2381 \textsl{maschera dei segnali} (o \textit{signal mask}) del
2382 processo\footnote{nel caso di Linux essa è mantenuta dal campo \var{blocked}
2383 della \struct{task\_struct} del processo.} cioè l'insieme dei segnali la cui
2384 consegna è bloccata.
2386 Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} che la maschera dei segnali
2387 viene ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo
2388 visto al paragrafo precedente che essa può essere modificata durante
2389 l'esecuzione di un gestore ed automaticamente ripristinata quando questo
2390 ritorna, attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \struct{sigaction}.
2392 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}
2393 è che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice, in modo
2394 da essere sicuri che essi siano eseguite senza interruzioni da parte di un
2395 segnale. Nel caso in questione si trattava della sezione di codice fra il
2396 controllo e la eventuale cancellazione del flag impostato dal gestore di un
2397 segnale che testimoniava l'avvenuta occorrenza dello stesso.
2399 Come illustrato in sez.~\ref{sec:proc_atom_oper} le operazioni più semplici,
2400 come l'assegnazione o il controllo di una variabile, di norma sono atomiche, e
2401 qualora si voglia essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}. Ma
2402 quando si devono eseguire più operazioni su delle variabili (nell'esempio
2403 citato un controllo ed una assegnazione) o comunque eseguire una serie di
2404 istruzioni, l'atomicità non è più possibile.
2406 In questo caso, se si vuole essere sicuri di non poter essere interrotti da un
2407 segnale durante l'esecuzione di una sezione di codice, lo si può bloccare
2408 esplicitamente modificando la maschera dei segnali del processo con la
2409 funzione di sistema \funcd{sigprocmask}, il cui prototipo è:
2413 \fdecl{int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)}
2414 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali del processo corrente.}
2417 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2418 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2420 \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2421 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2426 La funzione usa l'insieme di segnali posto all'indirizzo passato
2427 nell'argomento \param{set} per modificare la maschera dei segnali del processo
2428 corrente. La modifica viene effettuata a seconda del valore
2429 dell'argomento \param{how}, secondo le modalità specificate in
2430 tab.~\ref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore non nullo
2431 per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a
2437 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2439 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2442 \constd{SIG\_BLOCK} & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
2443 quello specificato e quello corrente.\\
2444 \constd{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
2445 dalla maschera dei segnali, specificare la
2446 cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
2447 \constd{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
2448 specificato da \param{set}.\\
2451 \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
2452 \func{sigprocmask}.}
2453 \label{tab:sig_procmask_how}
2456 In questo modo diventa possibile proteggere delle sezioni di codice bloccando
2457 l'insieme di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della sezione
2458 critica. La funzione permette di risolvere problemi come quelli mostrati in
2459 fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo la sezione fra il controllo del
2460 flag e la sua cancellazione. La funzione può essere usata anche all'interno
2461 di un gestore, ad esempio per riabilitare la consegna del segnale che l'ha
2462 invocato, in questo caso però occorre ricordare che qualunque modifica alla
2463 maschera dei segnali viene perduta al ritorno dallo stesso.
2465 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
2466 dei casi di \textit{race condition} restano aperte alcune possibilità legate
2467 all'uso di \func{pause}. Il caso è simile a quello del problema illustrato
2468 nell'esempio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}, e cioè la possibilità che
2469 il processo riceva il segnale che si intende usare per uscire dallo stato di
2470 attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima dell'esecuzione di
2471 quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica della maschera dei
2472 segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla sospensione del
2473 processo lo standard POSIX ha previsto la funzione di sistema
2474 \funcd{sigsuspend}, il cui prototipo è:
2478 \fdecl{int sigsuspend(const sigset\_t *mask)}
2479 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali mettendo in attesa il processo.}
2482 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2483 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2485 \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2486 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2491 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
2492 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
2493 sez.~\ref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
2494 \signal{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per poter
2495 usare l'implementazione vista in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
2496 interferenze. Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
2497 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
2498 ottenere un'implementazione, riportata in fig.~\ref{fig:sig_sleep_ok} che non
2499 presenta neanche questa necessità.
2501 \begin{figure}[!htbp]
2502 \footnotesize \centering
2503 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2504 \includecodesample{listati/sleep.c}
2507 \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.}
2508 \label{fig:sig_sleep_ok}
2511 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
2512 non si è usato l'approccio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando
2513 l'uso di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small
2514 27--30}) non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per
2515 interrompere il programma messo in attesa.
2517 La prima parte della funzione (\texttt{\small 6--10}) provvede ad installare
2518 l'opportuno gestore per \signal{SIGALRM}, salvando quello originario, che
2519 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 23}); il passo
2520 successivo è quello di bloccare \signal{SIGALRM} (\texttt{\small 11--14}) per
2521 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2522 \func{alarm} (\texttt{\small 16}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2523 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2524 fine (\texttt{\small 22}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2525 \var{sleep\_mask} per riattivare \signal{SIGALRM} all'esecuzione di
2528 In questo modo non sono più possibili \textit{race condition} dato che
2529 \signal{SIGALRM} viene disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla chiamata
2530 di \func{sigsuspend}. Questo metodo è assolutamente generale e può essere
2531 applicato a qualunque altra situazione in cui si deve attendere per un
2532 segnale, i passi sono sempre i seguenti:
2534 \item leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2535 con \func{sigprocmask};
2536 \item mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2537 ricezione del segnale voluto;
2538 \item ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2540 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2541 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il \textit{deadlock}
2542 dovuto all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione di \func{sigsuspend}.
2544 \index{maschera dei segnali|)}
2547 \subsection{Criteri di programmazione per i gestori dei segnali}
2548 \label{sec:sig_signal_handler}
2550 Abbiamo finora parlato dei gestori dei segnali come funzioni chiamate in
2551 corrispondenza della consegna di un segnale. In realtà un gestore non può
2552 essere una funzione qualunque, in quanto esso può essere eseguito in
2553 corrispondenza all'interruzione in un punto qualunque del programma
2554 principale, cosa che ad esempio può rendere problematico chiamare all'interno
2555 di un gestore di segnali la stessa funzione che dal segnale è stata
2558 \index{funzioni!\textit{signal safe}|(}
2560 Il concetto è comunque più generale e porta ad una distinzione fra quelle che
2561 POSIX chiama \textsl{funzioni insicure} (\textit{signal unsafe function}) e
2562 \textsl{funzioni sicure} (o più precisamente \textit{signal safe function}).
2563 Quando un segnale interrompe una funzione insicura ed il gestore chiama al suo
2564 interno una funzione insicura il sistema può dare luogo ad un comportamento
2565 indefinito, la cosa non avviene invece per le funzioni sicure.
2567 Tutto questo significa che la funzione che si usa come gestore di segnale deve
2568 essere programmata con molta cura per evirare questa evenienza e che non è
2569 possibile utilizzare al suo interno una qualunque funzione di sistema, se si
2570 vogliono evitare questi problemi si può ricorrere soltanto all'uso delle
2571 funzioni considerate sicure.
2573 L'elenco delle funzioni considerate sicure varia a seconda della
2574 implementazione utilizzata e dello standard a cui si fa riferimento. Non è
2575 riportata una lista specifica delle funzioni sicure per Linux, e si suppone
2576 pertanto che siano quelle richieste dallo standard. Secondo quanto richiesto
2577 dallo standard POSIX 1003.1 nella revisione del 2003, le ``\textit{signal safe
2578 function}'' che possono essere chiamate anche all'interno di un gestore di
2579 segnali sono tutte quelle della lista riportata in
2580 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions}.
2582 \begin{figure}[!htb]
2583 \footnotesize \centering
2584 \begin{minipage}[c]{14cm}
2585 \func{\_exit}, \func{abort}, \func{accept}, \func{access},
2586 \func{aio\_error} \func{aio\_return}, \func{aio\_suspend}, \func{alarm},
2587 \func{bind}, \func{cfgetispeed}, \func{cfgetospeed}, \func{cfsetispeed},
2588 \func{cfsetospeed}, \func{chdir}, \func{chmod}, \func{chown},
2589 \func{clock\_gettime}, \func{close}, \func{connect}, \func{creat},
2590 \func{dup}, \func{dup2}, \func{execle}, \func{execve}, \func{fchmod},
2591 \func{fchown}, \func{fcntl}, \func{fdatasync}, \func{fork},
2592 \func{fpathconf}, \func{fstat}, \func{fsync}, \func{ftruncate},
2593 \func{getegid}, \func{geteuid}, \func{getgid}, \func{getgroups},
2594 \func{getpeername}, \func{getpgrp}, \func{getpid}, \func{getppid},
2595 \func{getsockname}, \func{getsockopt}, \func{getuid}, \func{kill},
2596 \func{link}, \func{listen}, \func{lseek}, \func{lstat}, \func{mkdir},
2597 \func{mkfifo}, \func{open}, \func{pathconf}, \func{pause}, \func{pipe},
2598 \func{poll}, \funcm{posix\_trace\_event}, \func{pselect}, \func{raise},
2599 \func{read}, \func{readlink}, \func{recv}, \func{recvfrom},
2600 \func{recvmsg}, \func{rename}, \func{rmdir}, \func{select},
2601 \func{sem\_post}, \func{send}, \func{sendmsg}, \func{sendto},
2602 \func{setgid}, \func{setpgid}, \func{setsid}, \func{setsockopt},
2603 \func{setuid}, \func{shutdown}, \func{sigaction}, \func{sigaddset},
2604 \func{sigdelset}, \func{sigemptyset}, \func{sigfillset},
2605 \func{sigismember}, \func{signal}, \func{sigpause}, \func{sigpending},
2606 \func{sigprocmask}, \func{sigqueue}, \funcm{sigset}, \func{sigsuspend},
2607 \func{sleep}, \func{socket}, \func{socketpair}, \func{stat},
2608 \func{symlink}, \func{sysconf}, \func{tcdrain}, \func{tcflow},
2609 \func{tcflush}, \func{tcgetattr}, \func{tcgetgrp}, \func{tcsendbreak},
2610 \func{tcsetattr}, \func{tcsetpgrp}, \func{time}, \func{timer\_getoverrun},
2611 \func{timer\_gettime}, \func{timer\_settime}, \func{times}, \func{umask},
2612 \func{uname}, \func{unlink}, \func{utime}, \func{wait}, \func{waitpid},
2616 \caption{Elenco delle funzioni sicure secondo lo standard POSIX
2618 \label{fig:sig_safe_functions}
2621 \index{funzioni!\textit{signal safe}|)}
2623 Lo standard POSIX.1-2004 modifica la lista di
2624 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions} aggiungendo le funzioni \func{\_Exit} e
2625 \func{sockatmark}, mentre lo standard POSIX.1-2008 rimuove della lista le tre
2626 funzioni \func{fpathconf}, \func{pathconf}, \func{sysconf} e vi aggiunge le
2627 ulteriori funzioni in fig.~\ref{fig:sig_safe_functions_posix_2008}.
2629 \begin{figure}[!htb]
2630 \footnotesize \centering
2631 \begin{minipage}[c]{14cm}
2632 \func{execl}, \func{execv}, \func{faccessat}, \func{fchmodat},
2633 \func{fchownat}, \func{fexecve}, \func{fstatat}, \func{futimens},
2634 \func{linkat}, \func{mkdirat}, \func{mkfifoat}, \func{mknod},
2635 \func{mknodat}, \func{openat}, \func{readlinkat}, \func{renameat},
2636 \func{symlinkat}, \func{unlinkat}, \func{utimensat}, \func{utimes}.
2639 \caption{Ulteriori funzioni sicure secondo lo standard POSIX.1-2008.}
2640 \label{fig:sig_safe_functions_posix_2008}
2644 Per questo motivo è opportuno mantenere al minimo indispensabile le operazioni
2645 effettuate all'interno di un gestore di segnali, qualora si debbano compiere
2646 operazioni complesse è sempre preferibile utilizzare la tecnica in cui si usa
2647 il gestore per impostare il valore di una qualche variabile globale, e poi si
2648 eseguono le operazioni complesse nel programma verificando (con tutti gli
2649 accorgimenti visti in precedenza) il valore di questa variabile tutte le volte
2650 che si è rilevata una interruzione dovuta ad un segnale.
2653 \section{Funzionalità avanzate}
2654 \label{sec:sig_advanced_signal}
2656 Tratteremo in questa ultima sezione alcune funzionalità avanzate relativa ai
2657 segnali ed in generale ai meccanismi di notifica, a partire dalla funzioni
2658 introdotte per la gestione dei cosiddetti ``\textsl{segnali real-time}'', alla
2659 gestione avanzata delle temporizzazioni e le nuove interfacce per la gestione
2660 di segnali ed eventi attraverso l'uso di file descriptor.
2662 \subsection{I segnali \textit{real-time}}
2663 \label{sec:sig_real_time}
2665 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2666 \textit{real-time}, ha introdotto una estensione del modello classico dei
2667 segnali che presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa
2668 estensione è stata introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43, e dalla
2669 versione 2.1 della \acr{glibc}.} in particolare sono stati superati tre
2670 limiti fondamentali dei segnali classici:
2671 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2672 \item[\textbf{I segnali non sono accumulati}]
2673 se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2674 questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2675 accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto.
2676 \item[\textbf{I segnali non trasportano informazione}]
2677 i segnali classici non prevedono altra informazione sull'evento
2678 che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2679 l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero).
2680 \item[\textbf{I segnali non hanno un ordine di consegna}]
2681 l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2682 prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2683 certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2686 Per poter superare queste limitazioni lo standard POSIX.1b ha introdotto delle
2687 nuove caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di
2688 segnali, che vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare le
2689 funzionalità aggiunte sono:
2692 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2693 multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2694 dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2695 segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera;
2696 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2697 vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2698 con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore;
2699 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al gestore,
2700 attraverso l'uso di un apposito campo \var{si\_value} nella struttura
2701 \struct{siginfo\_t}, accessibile tramite gestori di tipo
2702 \var{sa\_sigaction}.
2705 Tutte queste nuove funzionalità eccetto l'ultima, che, come illustrato in
2706 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}, è disponibile anche con i segnali ordinari, si
2707 applicano solo ai nuovi segnali \textit{real-time}; questi ultimi sono
2708 accessibili in un intervallo di valori specificati dalle due costanti
2709 \constd{SIGRTMIN} e \constd{SIGRTMAX}, che specificano il numero minimo e
2710 massimo associato ad un segnale \textit{real-time}.
2712 Su Linux di solito il primo valore è 33, mentre il secondo è \code{\_NSIG-1},
2713 che di norma (vale a dire sulla piattaforma i386) è 64. Questo dà un totale di
2714 32 segnali disponibili, contro gli almeno 8 richiesti da POSIX.1b. Si tenga
2715 presente però che i primi segnali \textit{real-time} disponibili vengono usati
2716 dalla \acr{glibc} per l'implementazione dei \textit{thread} POSIX (vedi
2717 sez.~\ref{sec:thread_posix_intro}), ed il valore di \const{SIGRTMIN} viene
2718 modificato di conseguenza.\footnote{per la precisione vengono usati i primi
2719 tre per la vecchia implementazione dei \textit{LinuxThread} ed i primi due
2720 per la nuova NTPL (\textit{New Thread Posix Library}), il che comporta che
2721 \const{SIGRTMIN} a seconda dei casi può assumere i valori 34 o 35.}
2723 Per questo motivo nei programmi che usano i segnali \textit{real-time} non si
2724 deve mai usare un valore assoluto dato che si correrebbe il rischio di
2725 utilizzare un segnale in uso alle librerie, ed il numero del segnale deve
2726 invece essere sempre specificato in forma relativa a \const{SIGRTMIN} (come
2727 \code{SIGRTMIN + n}) avendo inoltre cura di controllare di non aver mai
2728 superato \const{SIGRTMAX}.
2730 I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono
2731 consegnati per primi, inoltre i segnali \textit{real-time} non possono
2732 interrompere l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità più alta; la
2733 loro azione predefinita è quella di terminare il programma. I segnali
2734 ordinari hanno tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque
2735 segnale \textit{real-time}. Lo standard non definisce niente al riguardo ma
2736 Linux, come molte altre implementazioni, adotta questa politica.
2738 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2739 specifico, a meno di non richiedere specificamente il loro utilizzo in
2740 meccanismi di notifica come quelli per l'I/O asincrono (vedi
2741 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o per le code di messaggi POSIX (vedi
2742 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}), pertanto devono essere inviati esplicitamente.
2744 Inoltre, per poter usufruire della capacità di restituire dei dati, i relativi
2745 gestori devono essere installati con \func{sigaction}, specificando per
2746 \var{sa\_flags} la modalità \const{SA\_SIGINFO} che permette di utilizzare la
2747 forma estesa \var{sa\_sigaction} del gestore (vedi
2748 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}). In questo modo tutti i segnali
2749 \textit{real-time} possono restituire al gestore una serie di informazioni
2750 aggiuntive attraverso l'argomento \struct{siginfo\_t}, la cui definizione è
2751 stata già vista in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}, nella trattazione dei gestori
2754 In particolare i campi utilizzati dai segnali \textit{real-time} sono
2755 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} in cui vengono memorizzati rispettivamente il
2756 \ids{PID} e l'\ids{UID} effettivo del processo che ha inviato il segnale,
2757 mentre per la restituzione dei dati viene usato il campo \var{si\_value}.
2759 \begin{figure}[!htb]
2760 \footnotesize \centering
2761 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2762 \includestruct{listati/sigval_t.h}
2765 \caption{La definizione dell'unione \structd{sigval}, definita anche come
2766 tipo \typed{sigval\_t}.}
2767 \label{fig:sig_sigval}
2770 Detto campo, identificato con il tipo di dato \type{sigval\_t}, è una
2771 \dirct{union} di tipo \struct{sigval} (la sua definizione è in
2772 fig.~\ref{fig:sig_sigval}) in cui può essere memorizzato o un valore numerico,
2773 se usata nella forma \var{sival\_int}, o un puntatore, se usata nella forma
2774 \var{sival\_ptr}. L'unione viene usata dai segnali \textit{real-time} e da
2775 vari meccanismi di notifica per restituire dati al gestore del segnale in
2776 \var{si\_value}. Un campo di tipo \type{sigval\_t} è presente anche nella
2777 struttura \struct{sigevent} (definita in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}) che
2778 viene usata dai meccanismi di notifica come quelli per i timer POSIX (vedi
2779 sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}), l'I/O asincrono (vedi
2780 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
2781 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}).
2783 A causa delle loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta ad
2784 inviare segnali \textit{real-time}, poiché non è in grado di fornire alcun
2785 valore per il campo \var{si\_value} restituito nella struttura
2786 \struct{siginfo\_t} prevista da un gestore in forma estesa. Per questo motivo
2787 lo standard ha previsto una nuova funzione, \funcd{sigqueue}, il cui prototipo
2792 \fdecl{int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const union sigval value)}
2793 \fdesc{Invia un segnale con un valore di informazione.}
2796 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2797 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2799 \item[\errcode{EAGAIN}] la coda è esaurita, ci sono già
2800 \const{SIGQUEUE\_MAX} segnali in attesa si consegna.
2801 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2803 \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2804 segnale al processo specificato.
2805 \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
2811 La funzione invia il segnale indicato dall'argomento \param{signo} al processo
2812 indicato dall'argomento \param{pid}. Per il resto il comportamento della
2813 funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i privilegi occorrenti ad
2814 inviare il segnale ad un determinato processo sono gli stessi; un valore nullo
2815 di \param{signo} permette di verificare le condizioni di errore senza inviare
2818 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2819 installato un gestore con \const{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse disponibili,
2820 (vale a dire che c'è posto nella coda dei segnali \textit{real-time}) esso
2821 viene inserito e diventa pendente. Una volta consegnato il segnale il gestore
2822 otterrà nel campo \var{si\_code} di \struct{siginfo\_t} il valore
2823 \const{SI\_QUEUE} e nel campo \var{si\_value} il valore indicato
2824 nell'argomento \param{value}. Se invece si è installato un gestore nella forma
2825 classica il segnale sarà generato, ma tutte le caratteristiche tipiche dei
2826 segnali \textit{real-time} (priorità e coda) saranno perse.
2828 Per lo standard POSIX la profondità della coda è indicata dalla costante
2829 \constd{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante costanti di sistema definite dallo
2830 standard POSIX che non abbiamo riportato esplicitamente in
2831 sez.~\ref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo standard,
2832 \macrod{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32. Nel caso di Linux la coda ha una
2833 dimensione variabile; fino alla versione 2.6.7 c'era un limite massimo globale
2834 che poteva essere impostato come parametro del kernel in
2835 \sysctlfiled{kernel/rtsig-max} ed il valore predefinito era pari a 1024. A
2836 partire dal kernel 2.6.8 il valore globale è stato rimosso e sostituito dalla
2837 risorsa \const{RLIMIT\_SIGPENDING} associata al singolo utente, che può essere
2838 modificata con \func{setrlimit} come illustrato in
2839 sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}.
2841 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni di sistema che
2842 permettono di gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono
2843 in particolar modo nel caso dei \textit{thread}, in cui si possono usare i
2844 segnali \textit{real-time} come meccanismi di comunicazione elementare; la
2845 prima di queste è \funcd{sigwait}, il cui prototipo è:
2849 \fdecl{int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
2850 \fdesc{Attende la ricezione di un segnale.}
2852 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2853 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2855 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta.
2856 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2858 ed inoltre \errval{EFAULT} nel suo significato generico.}
2861 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque fra quelli
2862 indicati nel \textit{signal set} specificato in \param{set}, il cui valore
2863 viene restituito nella variabile puntata da \param{sig}. Se sono pendenti più
2864 segnali, viene estratto quello a priorità più alta, cioè quello con il numero
2865 più basso. Se, nel caso di segnali \textit{real-time}, c'è più di un segnale
2866 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
2867 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato. Se non c'è
2868 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
2871 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
2872 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
2873 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
2874 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
2875 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
2876 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
2879 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni di sistema, anch'esse usate
2880 prevalentemente con i \textit{thread}; \funcd{sigwaitinfo} e
2881 \funcd{sigtimedwait}, i relativi prototipi sono:
2885 \fdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}
2886 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni.}
2887 \fdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info, const
2888 struct timespec *timeout)}
2889 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni per un tempo massimo.}
2892 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2893 caso \var{errno} assumerà uno gli stessi valori di \func{sigwait} ai quali
2894 si aggiunge per \func{sigtimedwait}:
2896 \item[\errcode{EAGAIN}] si è superato il timeout senza che un segnale atteso
2903 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
2904 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
2905 tramite l'argomento \param{info}; in particolare viene restituito il numero
2906 del segnale nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il
2907 segnale è stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno
2908 ad esso associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è
2911 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout
2912 con l'argomento omonimo, scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si
2913 specifica per \param{timeout} un puntatore nullo il comportamento sarà
2914 identico a \func{sigwaitinfo}. Se si specifica un tempo di timeout nullo e non
2915 ci sono segnali pendenti la funzione ritornerà immediatamente, in questo modo
2916 si può eliminare un segnale dalla coda senza dover essere bloccati qualora
2917 esso non sia presente.
2919 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
2920 con i \textit{thread}. In genere esse vengono chiamate dal \textit{thread}
2921 incaricato della gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che
2922 usualmente sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per
2923 mettersi in attesa del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non
2924 devono essere installati gestori, che solo il \textit{thread} di gestione deve
2925 usare \func{sigwait} e che i segnali gestiti in questa maniera, per evitare
2926 che venga eseguita l'azione predefinita, devono essere mascherati per tutti i
2927 \textit{thread}, compreso quello dedicato alla gestione, che potrebbe
2928 riceverlo fra due chiamate successive.
2931 \subsection{La gestione avanzata delle temporizzazioni}
2932 \label{sec:sig_timer_adv}
2934 Sia le funzioni per la gestione dei tempi viste in
2935 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times} che quelle per la gestione dei timer di
2936 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} sono state a lungo limitate dalla risoluzione
2937 massima dei tempi dell'orologio interno del kernel, che era quella ottenibile
2938 dal timer di sistema che governa lo \textit{scheduler}, e quindi limitate
2939 dalla frequenza dello stesso che si ricordi, come già illustrato in
2940 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, è data dal valore della costante \texttt{HZ}.
2942 I contatori usati per il calcolo dei tempi infatti erano basati sul numero di
2943 \textit{jiffies} che vengono incrementati ad ogni \textit{clock tick} del
2944 timer di sistema, il che comportava anche, come accennato in
2945 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} per \func{setitimer}, problemi per il massimo
2946 periodo di tempo copribile da alcuni di questi orologi, come quelli associati
2947 al \textit{process time} almeno fino a quando, con il kernel 2.6.16, non è
2948 stato rimosso il limite di un valore a 32 bit per i \textit{jiffies}.
2950 \itindbeg{POSIX~Timer~API}
2952 Nelle architetture moderne però tutti i computer sono dotati di temporizzatori
2953 hardware che possono supportare risoluzioni molto elevate, ed in maniera del
2954 tutto indipendente dalla frequenza scelta per il timer di sistema che governa
2955 lo \textit{scheduler}, normalmente si possono ottenere precisioni fino al
2956 microsecondo, andando molto oltre in caso di hardware dedicato.
2958 Per questo lo standard POSIX.1-2001 ha previsto una serie di nuove funzioni
2959 relative a quelli che vengono chiamati ``\textsl{orologi}
2960 \textit{real-time}'', in grado di supportare risoluzioni fino al
2961 nanosecondo. Inoltre le CPU più moderne sono dotate a loro volta di contatori
2962 ad alta definizione che consentono una grande accuratezza nella misura del
2963 tempo da esse dedicato all'esecuzione di un processo.
2965 Per usare queste funzionalità ed ottenere risoluzioni temporali più accurate,
2966 occorre però un opportuno supporto da parte del kernel, ed i cosiddetti
2967 \itindex{High~Resolution~Timer~(HRT)} \textit{high resolution timer} che
2968 consentono di fare ciò sono stati introdotti nel kernel ufficiale solo a
2969 partire dalla versione 2.6.21.\footnote{per il supporto deve essere stata
2970 abilitata l'opzione di compilazione \texttt{CONFIG\_HIGH\_RES\_TIMERS}, il
2971 supporto era però disponibile anche in precedenza nei patch facenti parte
2972 dello sviluppo delle estensioni \textit{real-time} del kernel, per cui
2973 alcune distribuzioni possono averlo anche con versioni precedenti del
2974 kernel.} Le funzioni definite dallo standard POSIX per gestire orologi ad
2975 alta definizione però erano già presenti, essendo stata introdotte insieme ad
2976 altre funzioni per il supporto delle estensioni \textit{real-time} con il
2977 rilascio del kernel 2.6, ma la risoluzione effettiva era nominale.
2979 A tutte le implementazioni che si rifanno a queste estensioni è richiesto di
2980 disporre di una versione \textit{real-time} almeno per l'orologio generale di
2981 sistema, quello che mantiene il \textit{calendar time} (vedi
2982 sez.~\ref{sec:sys_time_base}), che in questa forma deve indicare il numero di
2983 secondi e nanosecondi passati a partire dal primo gennaio 1970 (\textit{The
2984 Epoch}). Si ricordi infatti che l'orologio ordinario usato dal
2985 \textit{calendar time} riporta solo un numero di secondi, e che la risoluzione
2986 effettiva normalmente non raggiunge il nanosecondo (a meno di hardware
2987 specializzato). Oltre all'orologio generale di sistema possono essere
2988 presenti altri tipi di orologi \textit{real-time}, ciascuno dei quali viene
2989 identificato da un opportuno valore di una variabile di tipo
2990 \type{clockid\_t}; un elenco di quelli disponibili su Linux è riportato in
2991 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}.
2996 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2998 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3001 \constd{CLOCK\_REALTIME} & Orologio \textit{real-time} di sistema, può
3002 essere impostato solo con privilegi
3004 \constd{CLOCK\_MONOTONIC} & Orologio che indica un tempo monotono
3005 crescente (a partire da un tempo iniziale non
3006 specificato) che non può essere modificato e
3007 non cambia neanche in caso di reimpostazione
3008 dell'orologio di sistema.\\
3009 \constd{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU usato
3010 da un processo (il \textit{process time} di
3011 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}, nel totale di
3012 \textit{system time} e \textit{user time})
3013 comprensivo di tutto il tempo di CPU usato
3014 da eventuali \textit{thread}.\\
3015 \constd{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU
3016 (\textit{user time} e \textit{system time})
3017 usato da un singolo \textit{thread}.\\
3019 \constd{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW}&Simile al precedente, ma non subisce gli
3020 aggiustamenti dovuti all'uso di NTP (viene
3021 usato per fare riferimento ad una fonte
3022 hardware). Questo orologio è specifico di
3023 Linux, ed è disponibile a partire dal kernel
3025 \constd{CLOCK\_BOOTTIME} & Identico a \const{CLOCK\_MONOTONIC} ma tiene
3026 conto anche del tempo durante il quale il
3027 sistema è stato sospeso (nel caso di
3028 sospensione in RAM o \textsl{ibernazione} su
3029 disco. Questo orologio è specifico di Linux,
3030 ed è disponibile a partire dal kernel
3032 \constd{CLOCK\_REALTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_REALTIME}, ma se
3033 usato per un timer il sistema sarà riattivato
3034 anche se è in sospensione. Questo orologio è
3035 specifico di Linux, ed è disponibile a
3036 partire dal kernel 3.0.\\
3037 \constd{CLOCK\_BOOTTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_BOOTTIME}, ma se
3038 usato per un timer il sistema sarà riattivato
3039 anche se è in sospensione. Questo orologio è
3040 specifico di Linux, ed è disponibile a
3041 partire dal kernel 3.0.\\
3045 \caption{Valori possibili per una variabile di tipo \typed{clockid\_t}
3046 usata per indicare a quale tipo di orologio si vuole fare riferimento.}
3047 \label{tab:sig_timer_clockid_types}
3051 % TODO: dal 4.17 CLOCK_MONOTONIC e CLOCK_BOOTTIME sono identici vedi
3052 % https://lwn.net/Articles/751651/ e
3053 % https://git.kernel.org/linus/d6ed449afdb38f89a7b38ec50e367559e1b8f71f
3054 % change reverted, vedi: https://lwn.net/Articles/752757/
3056 % NOTE: dal 3.0 anche i cosiddetti Posix Alarm Timers, con
3057 % CLOCK_REALTIME_ALARM vedi http://lwn.net/Articles/429925/
3058 % TODO: dal 3.10 anche CLOCK_TAI
3060 % TODO seguire l'evoluzione delle nuove syscall per il problema del 2038,
3061 % iniziate ad entrare nel kernel dal 5.1, vedi
3062 % https://lwn.net/Articles/776435/, https://lwn.net/Articles/782511/,
3063 % https://git.kernel.org/linus/b1b988a6a035
3065 Per poter utilizzare queste funzionalità la \acr{glibc} richiede che la
3066 macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} sia definita ad un valore maggiore o uguale
3067 di \texttt{199309L} (vedi sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}), inoltre i
3068 programmi che le usano devono essere collegati con la libreria delle
3069 estensioni \textit{real-time} usando esplicitamente l'opzione \texttt{-lrt}.
3071 Si tenga presente inoltre che la disponibilità di queste funzionalità avanzate
3072 può essere controllato dalla definizione della macro \macrod{\_POSIX\_TIMERS}
3073 ad un valore maggiore di 0, e che le ulteriori macro
3074 \macrod{\_POSIX\_MONOTONIC\_CLOCK}, \macrod{\_POSIX\_CPUTIME} e
3075 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_CPUTIME} indicano la presenza dei rispettivi orologi
3076 di tipo \const{CLOCK\_MONOTONIC}, \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3077 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}; tutte queste macro sono definite in
3078 \headfile{unistd.h}, che pertanto deve essere incluso per poterle
3079 controllarle. Infine se il kernel ha il supporto per gli \textit{high
3080 resolution timer} un elenco degli orologi e dei timer può essere ottenuto
3081 tramite il file \procfile{/proc/timer\_list}.
3083 Le due funzioni che ci consentono rispettivamente di modificare o leggere il
3084 valore per uno degli orologi \textit{real-time} sono \funcd{clock\_settime} e
3085 \funcd{clock\_gettime}; i rispettivi prototipi sono:
3089 \fdecl{int clock\_settime(clockid\_t clockid, const struct timespec *tp)}
3090 \fdesc{Imposta un orologio \textit{real-time}.}
3091 \fdecl{int clock\_gettime(clockid\_t clockid, struct timespec *tp)}
3092 \fdesc{Legge un orologio \textit{real-time}.}
3095 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3096 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3098 \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo \param{tp} non è valido.
3099 \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3100 valido o il relativo orologio \textit{real-time} non è supportato dal
3102 \item[\errcode{EPERM}] non si ha il permesso di impostare l'orologio
3103 indicato (solo per \func{clock\_settime}).
3108 Entrambe le funzioni richiedono che si specifichi come primo argomento il tipo
3109 di orologio su cui si vuole operare con uno dei valori di
3110 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} o con il risultato di una chiamata a
3111 \func{clock\_getcpuclockid} (che tratteremo a breve), il secondo argomento
3112 invece è sempre il puntatore \param{tp} ad una struttura \struct{timespec}
3113 (vedi fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}) che deve essere stata
3114 precedentemente allocata. Per \func{clock\_settime} questa dovrà anche essere
3115 stata inizializzata con il valore che si vuole impostare sull'orologio, mentre
3116 per \func{clock\_gettime} verrà restituito al suo interno il valore corrente
3119 Si tenga presente inoltre che per eseguire un cambiamento sull'orologio
3120 generale di sistema \const{CLOCK\_REALTIME} occorrono i privilegi
3121 amministrativi;\footnote{ed in particolare la \textit{capability}
3122 \const{CAP\_SYS\_TIME}.} inoltre ogni cambiamento ad esso apportato non avrà
3123 nessun effetto sulle temporizzazioni effettuate in forma relativa, come quelle
3124 impostate sulle quantità di \textit{process time} o per un intervallo di tempo
3125 da trascorrere, ma solo su quelle che hanno richiesto una temporizzazione ad
3126 un istante preciso (in termini di \textit{calendar time}). Si tenga inoltre
3127 presente che nel caso di Linux \const{CLOCK\_REALTIME} è l'unico orologio per
3128 cui si può effettuare una modifica, infatti nonostante lo standard preveda la
3129 possibilità di modifiche anche per \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3130 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}, il kernel non le consente.
3132 Oltre alle due funzioni precedenti, lo standard POSIX prevede una terza
3133 funzione di sistema che consenta di ottenere la risoluzione effettiva fornita
3134 da un certo orologio, la funzione è \funcd{clock\_getres} ed il suo prototipo
3139 \fdecl{int clock\_getres(clockid\_t clockid, struct timespec *res)}
3140 \fdesc{Legge la risoluzione di un orologio \textit{real-time}.}
3143 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3144 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3146 \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo di \param{res} non è valido.
3147 \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3153 La funzione richiede come primo argomento l'indicazione dell'orologio di cui
3154 si vuole conoscere la risoluzione (effettuata allo stesso modo delle due
3155 precedenti) e questa verrà restituita in una struttura \struct{timespec}
3156 all'indirizzo puntato dall'argomento \param{res}.
3158 Come accennato il valore di questa risoluzione dipende sia dall'hardware
3159 disponibile che dalla implementazione delle funzioni, e costituisce il limite
3160 minimo di un intervallo di tempo che si può indicare. Qualunque valore si
3161 voglia utilizzare nelle funzioni di impostazione che non corrisponda ad un
3162 multiplo intero di questa risoluzione, sarà troncato in maniera automatica.
3164 Gli orologi elencati nella seconda sezione di
3165 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} sono delle estensioni specifiche di
3166 Linux, create per rispondere ad alcune esigenze specifiche, come quella di
3167 tener conto di eventuali periodi di sospensione del sistema, e presenti solo
3168 nelle versioni più recenti del kernel. In particolare gli ultimi due,
3169 contraddistinti dal suffisso \texttt{\_ALARM}, hanno un impiego particolare,
3170 derivato dalle esigenze emerse con Android per l'uso di Linux sui cellulari,
3171 che consente di creare timer che possono scattare, riattivando il sistema,
3172 anche quando questo è in sospensione. Per il loro utilizzo è prevista la
3173 necessità di una capacità specifica, \const{CAP\_WAKE\_ALARM} (vedi
3174 sez.~\ref{sec:proc_capabilities}).
3176 Si tenga presente inoltre che con l'introduzione degli \textit{high resolution
3177 timer} i due orologi \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3178 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} fanno riferimento ai contatori presenti in
3179 opportuni registri interni del processore; questo sui sistemi multiprocessore
3180 può avere delle ripercussioni sulla precisione delle misure di tempo che vanno
3181 al di là della risoluzione teorica ottenibile con \func{clock\_getres}, che
3182 può essere ottenuta soltanto quando si è sicuri che un processo (o un
3183 \textit{thread}) sia sempre stato eseguito sullo stesso processore.
3185 Con i sistemi multiprocessore infatti ogni singola CPU ha i suoi registri
3186 interni, e se ciascuna di esse utilizza una base di tempo diversa (se cioè il
3187 segnale di temporizzazione inviato ai processori non ha una sola provenienza)
3188 in genere ciascuna di queste potrà avere delle frequenze leggermente diverse,
3189 e si otterranno pertanto dei valori dei contatori scorrelati fra loro, senza
3190 nessuna possibilità di sincronizzazione.
3192 Il problema si presenta, in forma più lieve, anche se la base di tempo è la
3193 stessa, dato che un sistema multiprocessore non avvia mai tutte le CPU allo
3194 stesso istante, si potrà così avere di nuovo una differenza fra i contatori,
3195 soggetta però soltanto ad uno sfasamento costante. Per questo caso il kernel
3196 per alcune architetture ha del codice che consente di ridurre al minimo la
3197 differenza, ma non può essere comunque garantito che questa si annulli (anche
3198 se in genere risulta molto piccola e trascurabile nella gran parte dei casi).
3200 Per poter gestire questo tipo di problematiche lo standard ha previsto una
3201 apposita funzione che sia in grado di ottenere l'identificativo dell'orologio
3202 associato al \textit{process time} di un processo, la funzione è
3203 \funcd{clock\_getcpuclockid} ed il suo prototipo è:
3207 \fdecl{int clock\_getcpuclockid(pid\_t pid, clockid\_t *clockid)}
3208 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU usato da un processo.}
3211 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3212 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3214 \item[\errcode{ENOSYS}] non c'è il supporto per ottenere l'orologio relativo
3215 al \textit{process time} di un altro processo, e \param{pid} non
3216 corrisponde al processo corrente.
3217 \item[\errcode{EPERM}] il chiamante non ha il permesso di accedere alle
3218 informazioni relative al processo \param{pid}, avviene solo se è
3219 disponibile il supporto per leggere l'orologio relativo ad un altro
3221 \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il processo \param{pid}.
3226 La funzione ritorna l'identificativo di un orologio di sistema associato ad un
3227 processo indicato tramite l'argomento \param{pid}. Un utente normale, posto
3228 che il kernel sia sufficientemente recente da supportare questa funzionalità,
3229 può accedere soltanto ai dati relativi ai propri processi.
3231 Del tutto analoga a \func{clock\_getcpuclockid}, ma da utilizzare per ottenere
3232 l'orologio associato ad un \textit{thread} invece che a un processo, è
3233 \funcd{pthread\_getcpuclockid},\footnote{per poterla utilizzare, come per
3234 qualunque funzione che faccia riferimento ai \textit{thread}, occorre
3235 effettuare il collegamento alla relativa libreria di gestione compilando il
3236 programma con \texttt{-lpthread}.} il cui prototipo è:
3241 \fdecl{int pthread\_getcpuclockid(pthread\_t thread, clockid\_t *clockid)}
3242 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU associato ad un
3246 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3247 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3249 \item[\errcode{ENOENT}] la funzione non è supportata dal sistema.
3250 \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il \textit{thread} identificato
3256 % TODO, dal 2.6.39 aggiunta clock_adjtime
3258 Con l'introduzione degli orologi ad alta risoluzione è divenuto possibile
3259 ottenere anche una gestione più avanzata degli allarmi; abbiamo già visto in
3260 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} come l'interfaccia di \func{setitimer} derivata
3261 da BSD presenti delle serie limitazioni, come la possibilità di perdere un
3262 segnale sotto carico, tanto che nello standard POSIX.1-2008 questa viene
3263 marcata come obsoleta, e ne viene fortemente consigliata la sostituzione con
3264 nuova interfaccia definita dallo standard POSIX.1-2001 che va sotto il nome di
3265 \textit{POSIX Timer API}. Questa interfaccia è stata introdotta a partire dal
3266 kernel 2.6, anche se il supporto di varie funzionalità da essa previste è
3267 stato aggiunto solo in un secondo tempo.
3269 Una delle principali differenze della nuova interfaccia è che un processo può
3270 utilizzare un numero arbitrario di timer; questi vengono creati (ma non
3271 avviati) tramite la funzione di sistema \funcd{timer\_create}, il cui
3277 \fdecl{int timer\_create(clockid\_t clockid, struct sigevent *evp,
3279 \fdesc{Crea un nuovo timer POSIX.}
3282 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3283 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3285 \item[\errcode{EAGAIN}] fallimento nel tentativo di allocare le strutture
3287 \item[\errcode{EINVAL}] uno dei valori specificati per \param{clockid} o per
3288 i campi \var{sigev\_notify}, \var{sigev\_signo} o
3289 \var{sigev\_notify\_thread\_id} di \param{evp} non è valido.
3290 \item[\errcode{ENOMEM}] errore di allocazione della memoria.
3295 La funzione richiede tre argomenti: il primo argomento serve ad indicare quale
3296 tipo di orologio si vuole utilizzare e prende uno dei valori di
3297 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}; di detti valori però non è previsto
3298 l'uso di \const{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW} mentre
3299 \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} sono
3300 disponibili solo a partire dal kernel 2.6.12. Si può così fare riferimento sia
3301 ad un tempo assoluto che al tempo utilizzato dal processo (o \textit{thread})
3302 stesso. Si possono inoltre utilizzare, posto di avere un kernel che li
3303 supporti, gli orologi aggiuntivi della seconda parte di
3304 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}.
3306 Il secondo argomento richiede una trattazione più dettagliata, in quanto
3307 introduce una struttura di uso generale, \struct{sigevent}, che viene
3308 utilizzata anche da altre funzioni, come quelle per l'I/O asincrono (vedi
3309 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
3310 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}) e che serve ad indicare in maniera generica un
3311 meccanismo di notifica.
3313 \begin{figure}[!htb]
3314 \footnotesize \centering
3315 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3316 \includestruct{listati/sigevent.h}
3319 \caption{La struttura \structd{sigevent}, usata per specificare in maniera
3320 generica diverse modalità di notifica degli eventi.}
3321 \label{fig:struct_sigevent}
3324 La struttura \struct{sigevent} (accessibile includendo \headfile{time.h}) è
3325 riportata in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}, la definizione effettiva dipende
3326 dall'implementazione, quella mostrata è la versione descritta nella pagina di
3327 manuale di \func{timer\_create}. Il campo \var{sigev\_notify} è il più
3328 importante essendo quello che indica le modalità della notifica, gli altri
3329 dipendono dal valore che si è specificato per \var{sigev\_notify}, si sono
3330 riportati in tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify}. La scelta del meccanismo di
3331 notifica viene fatta impostando uno dei valori di
3332 tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify} per \var{sigev\_notify}, e fornendo gli
3333 eventuali ulteriori argomenti necessari a secondo della scelta
3334 effettuata. Diventa così possibile indicare l'uso di un segnale o l'esecuzione
3335 (nel caso di uso dei \textit{thread}) di una funzione di modifica in un
3336 \textit{thread} dedicato.
3341 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3343 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3346 \constd{SIGEV\_NONE} & Non viene inviata nessuna notifica.\\
3347 \constd{SIGEV\_SIGNAL} & La notifica viene effettuata inviando al processo
3348 chiamante il segnale specificato dal campo
3349 \var{sigev\_signo}; se il gestore di questo
3350 segnale è stato installato con
3351 \const{SA\_SIGINFO} gli verrà restituito il
3352 valore specificato con \var{sigev\_value} (una
3353 \dirct{union} \texttt{sigval}, la cui definizione
3354 è in fig.~\ref{fig:sig_sigval}) come valore del
3355 campo \var{si\_value} di \struct{siginfo\_t}.\\
3356 \constd{SIGEV\_THREAD} & La notifica viene effettuata creando un nuovo
3357 \textit{thread} che esegue la funzione di
3358 notifica specificata da
3359 \var{sigev\_notify\_function} con argomento
3360 \var{sigev\_value}. Se questo è diverso da
3361 \val{NULL}, il \textit{thread} viene creato con
3362 gli attributi specificati da
3363 \var{sigev\_notify\_attribute}.\footnotemark\\
3364 \constd{SIGEV\_THREAD\_ID}& Invia la notifica come segnale (con le stesse
3365 modalità di \const{SIGEV\_SIGNAL}) che però viene
3366 recapitato al \textit{thread} indicato dal campo
3367 \var{sigev\_notify\_thread\_id}. Questa modalità
3368 è una estensione specifica di Linux, creata come
3369 supporto per le librerie di gestione dei
3370 \textit{thread}, pertanto non deve essere usata
3371 da codice normale.\\
3374 \caption{Valori possibili per il campo \var{sigev\_notify} in una struttura
3376 \label{tab:sigevent_sigev_notify}
3379 \footnotetext{nel caso dei \textit{timer} questa funzionalità è considerata un
3380 esempio di pessima implementazione di una interfaccia, richiesta dallo
3381 standard POSIX, ma da evitare totalmente nell'uso ordinario, a causa della
3382 possibilità di creare disservizi generando una gran quantità di processi,
3383 tanto che ne è stata richiesta addirittura la rimozione.}
3385 Nel caso di \func{timer\_create} occorrerà passare alla funzione come secondo
3386 argomento l'indirizzo di una di queste strutture per indicare le modalità con
3387 cui si vuole essere notificati della scadenza del timer, se non si specifica
3388 nulla (passando un valore \val{NULL}) verrà inviato il segnale
3389 \signal{SIGALRM} al processo corrente, o per essere più precisi verrà
3390 utilizzato un valore equivalente all'aver specificato \const{SIGEV\_SIGNAL}
3391 per \var{sigev\_notify}, \signal{SIGALRM} per \var{sigev\_signo} e
3392 l'identificatore del timer come valore per \var{sigev\_value.sival\_int}.
3394 Il terzo argomento deve essere l'indirizzo di una variabile di tipo
3395 \typed{timer\_t} dove sarà scritto l'identificativo associato al timer appena
3396 creato, da usare in tutte le successive funzioni di gestione. Una volta creato
3397 questo identificativo resterà univoco all'interno del processo stesso fintanto
3398 che il timer non viene cancellato.
3400 Si tenga presente che eventuali POSIX timer creati da un processo non vengono
3401 ereditati dai processi figli creati con \func{fork} e che vengono cancellati
3402 nella esecuzione di un programma diverso attraverso una delle funzioni
3403 \func{exec}. Si tenga presente inoltre che il kernel prealloca l'uso di un
3404 segnale \textit{real-time} per ciascun timer che viene creato con
3405 \func{timer\_create}; dato che ciascuno di essi richiede un posto nella coda
3406 dei segnali \textit{real-time}, il numero massimo di timer utilizzabili da un
3407 processo è limitato dalle dimensioni di detta coda, ed anche, qualora questo
3408 sia stato impostato, dal limite \const{RLIMIT\_SIGPENDING}.
3410 Una volta creato il timer \func{timer\_create} ed ottenuto il relativo
3411 identificatore, si può attivare o disattivare un allarme (in gergo
3412 \textsl{armare} o \textsl{disarmare} il timer) con la funzione di sistema
3413 \funcd{timer\_settime}, il cui prototipo è:
3418 \fdecl{int timer\_settime(timer\_t timerid, int flags, const struct
3419 itimerspec *new\_value, struct itimerspec *old\_value)}
3420 \fdesc{Arma o disarma un timer POSIX.}
3423 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3424 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3426 \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3427 per \param{new\_value} o \param{old\_value}.
3428 \item[\errcode{EINVAL}] all'interno di \param{new\_value.value} si è
3429 specificato un tempo negativo o un numero di nanosecondi maggiore di
3435 La funzione richiede che si indichi la scadenza del timer con
3436 l'argomento \param{new\_value}, che deve essere specificato come puntatore ad
3437 una struttura di tipo \struct{itimerspec}, la cui definizione è riportata in
3438 fig.~\ref{fig:struct_itimerspec}; se il puntatore \param{old\_value} è diverso
3439 da \val{NULL} il valore corrente della scadenza verrà restituito in una
3440 analoga struttura, ovviamente in entrambi i casi le strutture devono essere
3443 \begin{figure}[!htb]
3444 \footnotesize \centering
3445 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3446 \includestruct{listati/itimerspec.h}
3449 \caption{La struttura \structd{itimerspec}, usata per specificare la
3450 scadenza di un allarme.}
3451 \label{fig:struct_itimerspec}
3454 Ciascuno dei due campi di \struct{itimerspec} indica un tempo, da specificare
3455 con una precisione fino al nanosecondo tramite una struttura \struct{timespec}
3456 (la cui definizione è riportata fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}). Il campo
3457 \var{it\_value} indica la prima scadenza dell'allarme. Di default, quando il
3458 valore di \param{flags} è nullo, questo valore viene considerato come un
3459 intervallo relativo al tempo corrente, il primo allarme scatterà cioè dopo il
3460 numero di secondi e nanosecondi indicati da questo campo. Se invece si usa
3461 per \param{flags} il valore \constd{TIMER\_ABSTIME}, che al momento è l'unico
3462 valore valido per \param{flags}, allora \var{it\_value} viene considerato come
3463 un valore assoluto rispetto al valore usato dall'orologio a cui è associato il
3466 Quindi a seconda dei casi si potrà impostare un timer o con un tempo assoluto,
3467 quando si opera rispetto all'orologio di sistema (nel qual caso il valore deve
3468 essere in secondi e nanosecondi dalla \textit{epoch}) o con un numero di
3469 secondi o nanosecondi rispetto alla partenza di un orologio di CPU, quando si
3470 opera su uno di questi. Infine un valore nullo di \var{it\_value}, dove per
3471 nullo si intende con valori nulli per entrambi i campi \var{tv\_sec} e
3472 \var{tv\_nsec}, può essere utilizzato, indipendentemente dal tipo di orologio
3473 utilizzato, per disarmare l'allarme.
3475 Il campo \var{it\_interval} di \struct{itimerspec} viene invece utilizzato per
3476 impostare un allarme periodico. Se il suo valore è nullo, se cioè sono nulli
3477 tutti e due i due campi \var{tv\_sec} e \var{tv\_nsec} di detta struttura
3478 \struct{timespec}, l'allarme scatterà una sola volta secondo quando indicato
3479 con \var{it\_value}, altrimenti il valore specificato nella struttura verrà
3480 preso come l'estensione del periodo di ripetizione della generazione
3481 dell'allarme, che proseguirà indefinitamente fintanto che non si disarmi il
3484 Se il timer era già stato armato la funzione sovrascrive la precedente
3485 impostazione, se invece si indica come prima scadenza un tempo già passato,
3486 l'allarme verrà notificato immediatamente e al contempo verrà incrementato il
3487 contatore dei superamenti. Questo contatore serve a fornire una indicazione al
3488 programma che riceve l'allarme su un eventuale numero di scadenze che sono
3489 passate prima della ricezione della notifica dell'allarme.
3491 É infatti possibile, qualunque sia il meccanismo di notifica scelto, che
3492 quest'ultima venga ricevuta dopo che il timer è scaduto più di una volta,
3493 specialmente se si imposta un timer con una ripetizione a frequenza
3494 elevata. Nel caso dell'uso di un segnale infatti il sistema mette in coda un
3495 solo segnale per timer,\footnote{questo indipendentemente che si tratti di un
3496 segnale ordinario o \textit{real-time}, per questi ultimi sarebbe anche
3497 possibile inviare un segnale per ogni scadenza, questo però non viene fatto
3498 per evitare il rischio, tutt'altro che remoto, di riempire la coda.} e se il
3499 sistema è sotto carico o se il segnale è bloccato, prima della sua ricezione
3500 può passare un intervallo di tempo sufficientemente lungo ad avere scadenze
3501 multiple, e lo stesso può accadere anche se si usa un \textit{thread} di
3504 Per questo motivo il gestore del segnale o il \textit{thread} di notifica può
3505 ottenere una indicazione di quante volte il timer è scaduto dall'invio della
3506 notifica utilizzando la funzione di sistema \funcd{timer\_getoverrun}, il cui
3511 \fdecl{int timer\_getoverrun(timer\_t timerid)}
3512 \fdesc{Ottiene il numero di scadenze di un timer POSIX.}
3515 {La funzione ritorna il numero di scadenze di un timer in caso di successo e
3516 $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3518 \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3523 La funzione ritorna il numero delle scadenze avvenute, che può anche essere
3524 nullo se non ve ne sono state. Come estensione specifica di Linux,\footnote{in
3525 realtà lo standard POSIX.1-2001 prevede gli \textit{overrun} solo per i
3526 segnali e non ne parla affatto in riferimento ai \textit{thread}.} quando
3527 si usa un segnale come meccanismo di notifica, si può ottenere direttamente
3528 questo valore nel campo \var{si\_overrun} della struttura \struct{siginfo\_t}
3529 (illustrata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}) restituita al gestore del segnale
3530 installato con \func{sigaction}; in questo modo non è più necessario eseguire
3531 successivamente una chiamata a questa funzione per ottenere il numero delle
3532 scadenze. Al gestore del segnale viene anche restituito, come ulteriore
3533 informazione, l'identificativo del timer, in questo caso nel campo
3536 Qualora si voglia rileggere lo stato corrente di un timer, ed ottenere il
3537 tempo mancante ad una sua eventuale scadenza, si deve utilizzare la funzione
3538 di sistema \funcd{timer\_gettime}, il cui prototipo è:
3542 \fdecl{int timer\_gettime(timer\_t timerid, int flags, struct
3543 itimerspec *curr\_value)}
3544 \fdesc{Legge lo stato di un timer POSIX.}
3547 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3548 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3550 \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3551 per \param{curr\_value}.
3552 \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3557 La funzione restituisce nella struttura \struct{itimerspec} puntata
3558 da \param{curr\_value} il tempo restante alla prossima scadenza nel campo
3559 \var{it\_value}. Questo tempo viene sempre indicato in forma relativa, anche
3560 nei casi in cui il timer era stato precedentemente impostato con
3561 \const{TIMER\_ABSTIME} indicando un tempo assoluto. Il ritorno di un valore
3562 nullo nel campo \var{it\_value} significa che il timer è disarmato o è
3563 definitivamente scaduto.
3565 Nel campo \var{it\_interval} di \param{curr\_value} viene invece restituito,
3566 se questo era stato impostato, il periodo di ripetizione del timer. Anche in
3567 questo caso il ritorno di un valore nullo significa che il timer non era stato
3568 impostato per una ripetizione e doveva operare, come suol dirsi, a colpo
3569 singolo (in gergo \textit{one shot}).
3571 Infine, quando un timer non viene più utilizzato, lo si può cancellare,
3572 rimuovendolo dal sistema e recuperando le relative risorse, effettuando in
3573 sostanza l'operazione inversa rispetto a \func{timer\_create}. Per questo
3574 compito lo standard prevede una apposita funzione di sistema,
3575 \funcd{timer\_delete}, il cui prototipo è:
3579 \fdecl{int timer\_delete(timer\_t timerid)}
3580 \fdesc{Cancella un timer POSIX.}
3583 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3584 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3586 \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3591 La funzione elimina il timer identificato da \param{timerid}, disarmandolo se
3592 questo era stato attivato. Nel caso, poco probabile ma comunque possibile, che
3593 un timer venga cancellato prima della ricezione del segnale pendente per la
3594 notifica di una scadenza, il comportamento del sistema è indefinito.
3596 Infine a partire dal kernel 2.6 e per le versioni della \acr{libc} superiori
3597 alla 2.1, si può utilizzare la nuova interfaccia dei timer POSIX anche per le
3598 funzioni di attesa, per questo è disponibile la funzione di sistema
3599 \funcd{clock\_nanosleep}, il cui prototipo è:
3603 \fdecl{int clock\_nanosleep(clockid\_t clock\_id, int flags, const struct
3604 timespec *request,\\
3605 \phantom{int clock\_nanosleep(}struct timespec *remain)}
3606 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo specificato.}
3609 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un valore positivo per un
3610 errore, espresso dai valori:
3612 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
3613 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o
3614 un numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999 o indicato un orologio
3617 ed inoltre \errval{EFAULT} nel suo significato generico.}
3620 I due argomenti \param{request} e \param{remain} sono identici agli analoghi di
3621 \func{nanosleep} che abbiamo visto in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}, ed hanno
3622 lo stesso significato. L'argomento \param{clock\_id} consente di indicare
3623 quale orologio si intende utilizzare per l'attesa con uno dei valori della
3624 prima parte di tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} (eccetto
3625 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}). L'argomento \param{flags} consente di
3626 modificare il comportamento della funzione, il suo unico valore valido al
3627 momento è \const{TIMER\_ABSTIME} che, come per \func{timer\_settime} indica di
3628 considerare il tempo indicato in \param{request} come assoluto anziché
3631 Il comportamento della funzione è analogo a \func{nanosleep}, se la chiamata
3632 viene interrotta il tempo rimanente viene restituito in \param{remain}.
3633 Utilizzata normalmente con attese relative può soffrire degli stessi problemi
3634 di deriva di cui si è parlato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} dovuti ad
3635 interruzioni ripetute per via degli arrotondamenti fatti a questo tempo. Ma
3636 grazie alla possibilità di specificare tempi assoluti con \param{flags} si può
3637 ovviare a questo problema ricavando il tempo corrente con
3638 \func{clock\_gettime}, aggiungendovi l'intervallo di attesa, ed impostando
3639 questa come tempo assoluto.
3641 Si tenga presente che se si è usato il valore \const{TIMER\_ABSTIME}
3642 per \param{flags} e si è indicato un tempo assoluto che è già passato la
3643 funzione ritorna immediatamente senza nessuna sospensione. In caso di
3644 interruzione da parte di un segnale il tempo rimanente viene restituito
3645 in \param{remain} soltanto se questo non è un puntatore \val{NULL} e non si è
3646 specificato \const{TIMER\_ABSTIME} per \param{flags}.
3649 \itindend{POSIX~Timer~API}
3653 \subsection{Ulteriori funzioni di gestione}
3654 \label{sec:sig_specific_features}
3656 In questo ultimo paragrafo esamineremo le rimanenti funzioni di gestione dei
3657 segnali non descritte finora, relative agli aspetti meno utilizzati e più
3658 ``\textsl{esoterici}'' della interfaccia.
3660 % TODO: trattare (qui?) pidfd_send_signal() introdotta con il kernel 5.1 vedi
3661 % https://lwn.net/Articles/784831/ e https://lwn.net/Articles/773459/
3663 La prima di queste funzioni è la funzione di sistema \funcd{sigpending},
3664 anch'essa introdotta dallo standard POSIX.1, il suo prototipo è:
3668 \fdecl{int sigpending(sigset\_t *set)}
3669 \fdesc{Legge l'insieme dei segnali pendenti.}
3672 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3673 caso \var{errno} assumerà solo il valore \errcode{EFAULT} nel suo
3674 significato generico.}
3677 La funzione permette di ricavare quali sono i segnali pendenti per il processo
3678 in corso, cioè i segnali che sono stati inviati dal kernel ma non sono stati
3679 ancora ricevuti dal processo in quanto bloccati. Non esiste una funzione
3680 equivalente nella vecchia interfaccia, ma essa è tutto sommato poco utile,
3681 dato che essa può solo assicurare che un segnale è stato inviato, dato che
3682 escluderne l'avvenuto invio al momento della chiamata non significa nulla
3683 rispetto a quanto potrebbe essere in un qualunque momento successivo.
3685 Una delle caratteristiche di BSD, disponibile anche in Linux, è la possibilità
3686 di usare uno \textit{stack} alternativo per i segnali; è cioè possibile fare
3687 usare al sistema un altro \textit{stack} (invece di quello relativo al
3688 processo, vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}) solo durante l'esecuzione di un
3689 gestore. L'uso di uno \textit{stack} alternativo è del tutto trasparente ai
3690 gestori, occorre però seguire una certa procedura:
3692 \item allocare un'area di memoria di dimensione sufficiente da usare come
3693 \textit{stack} alternativo;
3694 \item usare la funzione \func{sigaltstack} per rendere noto al sistema
3695 l'esistenza e la locazione dello \textit{stack} alternativo;
3696 \item quando si installa un gestore occorre usare \func{sigaction}
3697 specificando il flag \const{SA\_ONSTACK} (vedi tab.~\ref{tab:sig_sa_flag})
3698 per dire al sistema di usare lo \textit{stack} alternativo durante
3699 l'esecuzione del gestore.
3702 In genere il primo passo viene effettuato allocando un'opportuna area di
3703 memoria con \code{malloc}; in \headfile{signal.h} sono definite due costanti,
3704 \constd{SIGSTKSZ} e \constd{MINSIGSTKSZ}, che possono essere utilizzate per
3705 allocare una quantità di spazio opportuna, in modo da evitare overflow. La
3706 prima delle due è la dimensione canonica per uno \textit{stack} di segnali e
3707 di norma è sufficiente per tutti gli usi normali.
3709 La seconda è lo spazio che occorre al sistema per essere in grado di lanciare
3710 il gestore e la dimensione di uno \textit{stack} alternativo deve essere
3711 sempre maggiore di questo valore. Quando si conosce esattamente quanto è lo
3712 spazio necessario al gestore gli si può aggiungere questo valore per allocare
3713 uno \textit{stack} di dimensione sufficiente.
3715 Come accennato, per poter essere usato, lo \textit{stack} per i segnali deve
3716 essere indicato al sistema attraverso la funzione \funcd{sigaltstack}; il suo
3721 \fdecl{int sigaltstack(const stack\_t *ss, stack\_t *oss)}
3722 \fdesc{Installa uno \textit{stack} alternativo per i gestori di segnali.}
3725 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3726 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3728 \item[\errcode{EFAULT}] uno degli indirizzi degli argomenti non è valido.
3729 \item[\errcode{EINVAL}] \param{ss} non è nullo e \var{ss\_flags} contiene un
3730 valore diverso da zero che non è \const{SS\_DISABLE}.
3731 \item[\errcode{ENOMEM}] la dimensione specificata per il nuovo
3732 \textit{stack} è minore di \const{MINSIGSTKSZ}.
3733 \item[\errcode{EPERM}] si è cercato di cambiare lo \textit{stack}
3734 alternativo mentre questo è attivo (cioè il processo è in esecuzione su di
3740 La funzione prende come argomenti puntatori ad una struttura di tipo
3741 \var{stack\_t}, definita in fig.~\ref{fig:sig_stack_t}. I due valori
3742 \param{ss} e \param{oss}, se non nulli, indicano rispettivamente il nuovo
3743 \textit{stack} da installare e quello corrente (che viene restituito dalla
3744 funzione per un successivo ripristino).
3746 \begin{figure}[!htb]
3747 \footnotesize \centering
3748 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3749 \includestruct{listati/stack_t.h}
3752 \caption{La struttura \structd{stack\_t}.}
3753 \label{fig:sig_stack_t}
3756 Il campo \var{ss\_sp} di \struct{stack\_t} indica l'indirizzo base dello
3757 \textit{stack}, mentre \var{ss\_size} ne indica la dimensione; il campo
3758 \var{ss\_flags} invece indica lo stato dello \textit{stack}. Nell'indicare un
3759 nuovo \textit{stack} occorre inizializzare \var{ss\_sp} e \var{ss\_size}
3760 rispettivamente al puntatore e alla dimensione della memoria allocata, mentre
3761 \var{ss\_flags} deve essere nullo. Se invece si vuole disabilitare uno
3762 \textit{stack} occorre indicare \constd{SS\_DISABLE} come valore di
3763 \var{ss\_flags} e gli altri valori saranno ignorati.
3765 Se \param{oss} non è nullo verrà restituito dalla funzione indirizzo e
3766 dimensione dello \textit{stack} corrente nei relativi campi, mentre
3767 \var{ss\_flags} potrà assumere il valore \constd{SS\_ONSTACK} se il processo è
3768 in esecuzione sullo \textit{stack} alternativo (nel qual caso non è possibile
3769 cambiarlo) e \const{SS\_DISABLE} se questo non è abilitato.
3771 In genere si installa uno \textit{stack} alternativo per i segnali quando si
3772 teme di avere problemi di esaurimento dello \textit{stack} standard o di
3773 superamento di un limite (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}) imposto con
3774 chiamate del tipo \code{setrlimit(RLIMIT\_STACK, \&rlim)}. In tal caso
3775 infatti si avrebbe un segnale di \signal{SIGSEGV}, che potrebbe essere gestito
3776 soltanto avendo abilitato uno \textit{stack} alternativo.
3778 Si tenga presente che le funzioni chiamate durante l'esecuzione sullo
3779 \textit{stack} alternativo continueranno ad usare quest'ultimo, che, al
3780 contrario di quanto avviene per lo \textit{stack} ordinario dei processi, non
3781 si accresce automaticamente (ed infatti eccederne le dimensioni può portare a
3782 conseguenze imprevedibili). Si ricordi infine che una chiamata ad una
3783 funzione della famiglia \func{exec} cancella ogni \textit{stack} alternativo.
3785 Abbiamo visto in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} come si possa usare
3786 \func{longjmp} per uscire da un gestore rientrando direttamente nel corpo
3787 del programma, sappiamo però che nell'esecuzione di un gestore il segnale
3788 che l'ha invocato viene bloccato, e abbiamo detto che possiamo ulteriormente
3789 modificarlo con \func{sigprocmask}.
3791 Resta quindi il problema di cosa succede alla maschera dei segnali quando si
3792 esce da un gestore usando questa funzione. Il comportamento dipende
3793 dall'implementazione. In particolare la semantica usata da BSD prevede che sia
3794 ripristinata la maschera dei segnali precedente l'invocazione, come per un
3795 normale ritorno, mentre quella usata da System V no.
3797 Lo standard POSIX.1 non specifica questo comportamento per \func{setjmp} e
3798 \func{longjmp}, ed il comportamento della \acr{glibc} dipende da quale delle
3799 caratteristiche si sono abilitate con le macro viste in
3800 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}.
3802 Lo standard POSIX però prevede anche la presenza di altre due funzioni
3803 \funcd{sigsetjmp} e \funcd{siglongjmp}, che permettono di decidere in maniera
3804 esplicita quale dei due comportamenti il programma deve assumere; i loro
3809 \fdecl{int sigsetjmp(sigjmp\_buf env, int savesigs)}
3810 \fdesc{Salva il contesto dello \textit{stack} e la maschera dei segnali.}
3811 \fdecl{void siglongjmp(sigjmp\_buf env, int val)}
3812 \fdesc{Ripristina il contesto dello \textit{stack} e la maschera dei segnali.}
3815 {La funzioni sono identiche alle analoghe \func{setjmp} e \func{longjmp} di
3816 sez.~\ref{sec:proc_longjmp} ed hanno gli stessi errori e valori di uscita.}
3819 Le due funzioni prendono come primo argomento la variabile su cui viene
3820 salvato il contesto dello \textit{stack} per permettere il salto non-locale;
3821 nel caso specifico essa è di tipo \typed{sigjmp\_buf}, e non \type{jmp\_buf}
3822 come per le analoghe di sez.~\ref{sec:proc_longjmp} in quanto in questo caso
3823 viene salvata anche la maschera dei segnali.
3825 Nel caso di \func{sigsetjmp}, se si specifica un valore di \param{savesigs}
3826 diverso da zero la maschera dei valori verrà salvata in \param{env} insieme al
3827 contesto dello \textit{stack} usato per il salto non locale. Se così si è
3828 fatto la maschera dei segnali verrà ripristinata in una successiva chiamata a
3829 \func{siglongjmp}. Quest'ultima, a parte l'uso di un valore di \param{env} di
3830 tipo \type{sigjmp\_buf}, è assolutamente identica a \func{longjmp}.
3833 % TODO: se e quando si troverà un argomento adeguato inserire altre funzioni
3834 % sparse attinenti ai segnali, al momento sono note solo:
3835 % * sigreturn (funzione interna, scarsamente interessante)
3836 % argomento a priorità IDLE (fare quando non resta niente altro da trattare)
3839 % LocalWords: kernel POSIX timer shell control ctrl kill raise signal handler
3840 % LocalWords: reliable unreliable fig race condition sez struct process table
3841 % LocalWords: delivered pending scheduler sigpending l'I suspend SIGKILL wait
3842 % LocalWords: SIGSTOP sigaction waitpid dump stack debugger nell'header NSIG
3843 % LocalWords: tab BSD SUSv SIGHUP PL Hangup SIGINT Interrupt SIGQUIT Quit AEF
3844 % LocalWords: SIGILL SIGABRT abort SIGFPE SIGSEGV SIGPIPE SIGALRM alarm SIGUSR
3845 % LocalWords: SIGTERM SIGCHLD SIGCONT SIGTSTP SIGTTIN SIGTTOU SIGBUS bad SL of
3846 % LocalWords: memory access SIGPOLL Pollable event Sys SIGIO SIGPROF profiling
3847 % LocalWords: SIGSYS SVID SIGTRAP breakpoint SIGURG urgent socket Virtual IOT
3848 % LocalWords: clock SIGXCPU SIGXFSZ SIGIOT trap SIGEMT SIGSTKFLT SIGCLD SIGPWR
3849 % LocalWords: SIGINFO SIGLOST lock NFS SIGWINCH Sun SIGUNUSED fault point heap
3850 % LocalWords: exception l'overflow illegal instruction overflow segment error
3851 % LocalWords: violation system call interrupt INTR hang SIGVTALRM virtual SUSP
3852 % LocalWords: profilazione fcntl descriptor sleep interactive Broken FIFO lost
3853 % LocalWords: EPIPE Resource advisory client limit exceeded size window change
3854 % LocalWords: strsignal psignal SOURCE strerror string char int signum perror
3855 % LocalWords: void sig const sys siglist L'array decr fork exec DFL IGN ioctl
3856 % LocalWords: EINTR glibc TEMP FAILURE RETRY expr multitasking SVr sighandler
3857 % LocalWords: ERR libc bsd sysv XOPEN EINVAL pid errno ESRCH EPERM getpid init
3858 % LocalWords: killpg pidgrp group unistd unsigned seconds all' setitimer which
3859 % LocalWords: itimerval value ovalue EFAULT ITIMER it interval timeval ms VIRT
3860 % LocalWords: getitimer stdlib stream atexit exit usleep long usec nanosleep
3861 % LocalWords: timespec req rem HZ scheduling SCHED RR SigHand forktest WNOHANG
3862 % LocalWords: deadlock longjmp setjmp sigset sigemptyset sigfillset sigaddset
3863 % LocalWords: sigdelset sigismember act oldact restorer mask NOCLDSTOP ONESHOT
3864 % LocalWords: RESETHAND RESTART NOMASK NODEFER ONSTACK sigcontext union signo
3865 % LocalWords: siginfo bits uid addr fd inline like blocked atomic sigprocmask
3866 % LocalWords: how oldset BLOCK UNBLOCK SETMASK sigsuspend sigaltstack malloc
3867 % LocalWords: SIGSTKSZ MINSIGSTKSZ ss oss ENOMEM flags DISABLE sp setrlimit LB
3868 % LocalWords: RLIMIT rlim sigsetjmp siglongjmp sigjmp buf env savesigs jmp ptr
3869 % LocalWords: SIGRTMIN SIGRTMAX sigval sigevent sigqueue EAGAIN sysctl safe tp
3870 % LocalWords: QUEUE thread sigwait sigwaitinfo sigtimedwait info DEF SLB bind
3871 % LocalWords: function accept return cfgetispeed cfgetospeed cfsetispeed chdir
3872 % LocalWords: cfsetospeed chmod chown gettime close connect creat dup execle
3873 % LocalWords: execve fchmod fchown fdatasync fpathconf fstat fsync ftruncate
3874 % LocalWords: getegid geteuid getgid getgroups getpeername getpgrp getppid sem
3875 % LocalWords: getsockname getsockopt getuid listen lseek lstat mkdir mkfifo tv
3876 % LocalWords: pathconf poll posix pselect read readlink recv recvfrom recvmsg
3877 % LocalWords: rename rmdir select send sendmsg sendto setgid setpgid setsid
3878 % LocalWords: setsockopt setuid shutdown sigpause socketpair stat symlink page
3879 % LocalWords: sysconf tcdrain tcflow tcflush tcgetattr tcgetgrp tcsendbreak
3880 % LocalWords: tcsetattr tcsetpgrp getoverrun times umask uname unlink utime
3881 % LocalWords: write sival SIVGTALRM NOCLDWAIT MESGQ ASYNCIO TKILL tkill tgkill
3882 % LocalWords: ILL ILLOPC ILLOPN ILLADR ILLTRP PRVOPC PRVREG COPROC BADSTK FPE
3883 % LocalWords: INTDIV INTOVF FLTDIV FLTOVF FLTUND underflow FLTRES FLTINV SEGV
3884 % LocalWords: FLTSUB MAPERR ACCERR ADRALN ADRERR OBJERR BRKPT CLD EXITED MSG
3885 % LocalWords: KILLED DUMPED TRAPPED STOPPED CONTINUED PRI HUP SigFunc jiffies
3886 % LocalWords: SEC unsafe sockatmark execl execv faccessat fchmodat fchownat
3887 % LocalWords: fexecve fstatat futimens linkat mkdirat mkfifoat mknod mknodat
3888 % LocalWords: openat readlinkat renameat symlinkat unlinkat utimensat utimes
3889 % LocalWords: LinuxThread NTPL Library clockid evp timerid sigev notify high
3890 % LocalWords: resolution CONFIG RES patch REALTIME MONOTONIC RAW NTP CPUTIME
3891 % LocalWords: tick calendar The Epoch list getcpuclockid capability CAP getres
3892 % LocalWords: ENOSYS pthread ENOENT NULL attribute itimerspec new old ABSTIME
3893 % LocalWords: epoch multiplexing overrun res lpthread sec nsec curr one shot
3894 % LocalWords: delete stopped gdb alpha mips emulation locking ppoll epoll PGID
3895 % LocalWords: pwait msgrcv msgsnd semop semtimedop runnable sigisemptyset HRT
3896 % LocalWords: sigorset sigandset BOOTTIME Android request remain
3899 %%% Local Variables:
3901 %%% TeX-master: "gapil"