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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{SIGnome}, e sono queste che devono essere usate nei
326 programmi. Come tutti gli altri nomi e le funzioni che concernono i segnali,
327 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 \const{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 \const{SIGSTOP} e \const{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 \const{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 \itindex{out-of-band} \textit{out-of-band} su di un
669 socket; per maggiori dettagli al proposito si veda
670 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}.
672 \item[\signald{SIGPOLL}] Questo segnale è definito nella standard POSIX.1-2001,
673 ed è equivalente a \signal{SIGIO} che invece deriva da BSD. Su Linux è
674 definito per compatibilità con i sistemi System V.
678 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
679 \label{sec:sig_job_control}
681 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
682 loro uso è specializzato e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni
683 in cui si trattano gli argomenti relativi. Questi segnali sono:
684 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
685 \item[\signald{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
686 figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
687 segnale, la sua gestione è trattata in sez.~\ref{sec:proc_wait}.
689 \item[\signald{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
690 precedente e definito come sinonimo. Il nome è obsoleto, deriva dalla
691 definizione del segnale su System V, ed oggi deve essere evitato.
693 \item[\signald{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
694 usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
695 \signal{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
696 ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
697 è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
698 installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
701 La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
702 segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
703 che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
704 gestori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
705 se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
708 \item[\signald{SIGSTOP}] Il segnale ferma l'esecuzione di un processo, lo porta
709 cioè nello stato \textit{stopped} (vedi sez.~\ref{sec:proc_sched}). Il
710 segnale non può essere né intercettato, né ignorato, né bloccato.
712 \item[\signald{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
713 ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere
714 ``\textit{SUSP}'', prodotto dalla combinazione di tasti \cmd{C-z}, ed al
715 contrario di \signal{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere
716 un programma installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il
717 sistema o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per
718 esempio un programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un
719 gestore per riabilitarlo prima di fermarsi.
721 \item[\signald{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue
722 una sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in
723 \textit{background} tenta di leggere da un terminale viene inviato questo
724 segnale a tutti i processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è
725 di fermare il processo. L'argomento è trattato in
726 sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
728 \item[\signald{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \signal{SIGTTIN}, ma
729 generato quando si tenta di scrivere sul terminale o modificarne uno dei
730 modi con un processo in \textit{background}. L'azione predefinita è di
731 fermare il processo, l'argomento è trattato in
732 sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
736 \subsection{I segnali di operazioni errate}
737 \label{sec:sig_oper_error}
739 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
740 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
741 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
742 resto del sistema. L'azione predefinita di questi segnali è normalmente
743 quella di terminare il processo, questi segnali sono:
744 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
745 \item[\signald{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle
746 \textit{pipe}, (o delle FIFO o dei socket) è necessario, prima che un
747 processo inizi a scrivere su una di esse, che un altro l'abbia aperta in
748 lettura (si veda sez.~\ref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è
749 partito o è terminato inavvertitamente alla scrittura sulla \textit{pipe} il
750 kernel genera questo segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o
751 ignorato la chiamata che lo ha causato fallisce, restituendo l'errore
754 \item[\signald{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
755 segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
756 tempo di CPU disponibile, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. Fino al
757 kernel 2.2 terminava semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4,
758 seguendo le indicazioni dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un
761 \item[\signald{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
762 segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
763 dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
764 file, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. Fino al kernel 2.2 terminava
765 semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4, seguendo le indicazioni
766 dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un \textit{core dump}.
768 \item[\signald{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Tradizionalmente è il
769 segnale che viene generato quando si perde un advisory lock su un file su
770 NFS perché il server NFS è stato riavviato. Il progetto GNU lo utilizza per
771 indicare ad un client il crollo inaspettato di un server. In Linux è
772 definito come sinonimo di \signal{SIGIO} e non viene più usato.
776 \subsection{Ulteriori segnali}
777 \label{sec:sig_misc_sig}
779 Raccogliamo qui infine una serie di segnali che hanno scopi differenti non
780 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
781 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
782 \item[\signald{SIGUSR1}] Insieme a \signal{SIGUSR2} è un segnale a disposizione
783 dell'utente che lo può usare per quello che vuole. Viene generato solo
784 attraverso l'invocazione della funzione \func{kill}. Entrambi i segnali
785 possono essere utili per implementare una comunicazione elementare fra
786 processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un
787 gestore. L'azione predefinita è di terminare il processo.
788 \item[\signald{SIGUSR2}] È il secondo segnale a disposizione degli utenti. Per
789 il suo utilizzo vale esattamente quanto appena detto per \signal{SIGUSR1}.
790 \item[\signald{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
791 generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
792 righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
793 programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
794 dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
795 \item[\signald{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
796 usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
797 del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
798 altri processi lo ignorano. Su Linux però viene utilizzato come sinonimo di
799 \signal{SIGPWR} e l'azione predefinita è di terminare il processo.
800 \item[\signald{SIGPWR}] Il segnale indica un cambio nello stato di
801 alimentazione di un eventuale gruppo di continuità e viene usato
802 principalmente per segnalare l'assenza ed il ritorno della corrente. Viene
803 usato principalmente con \cmd{init} per attivare o fermare le procedure di
804 spegnimento automatico all'esaurimento delle batterie. L'azione predefinita
805 è di terminare il processo.
806 \item[\signald{SIGSTKFLT}] Indica un errore nello stack del coprocessore
807 matematico, è definito solo per le architetture PC, ma è completamente
808 inusato. L'azione predefinita è di terminare il processo.
812 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
813 \label{sec:sig_strsignal}
815 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
816 che stampano un messaggio di descrizione specificando il numero del segnale
817 con una delle costanti di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}. In genere si usano
818 quando si vuole notificare all'utente il segnale ricevuto, ad esempio nel caso
819 di terminazione di un processo figlio o di un gestore che gestisce più
822 La prima funzione, \funcd{strsignal}, è una estensione GNU fornita dalla
823 \acr{glibc}, ed è accessibile solo avendo definito la macro
824 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo comportamento è analogo a quello della funzione
825 \func{strerror} (si veda sez.~\ref{sec:sys_strerror}) usata per notificare gli
830 \fdecl{char *strsignal(int signum)}
831 \fdesc{Ottiene la descrizione di un segnale.}
834 {La funzione ritorna puntatore ad una stringa che descrive il segnale, non
835 sono previste condizioni di errore ed \var{errno} non viene modificata.}
839 La funzione ritorna sempre il puntatore ad una stringa che contiene la
840 descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{signum}, se questo non
841 indica un segnale valido viene restituito il puntatore ad una stringa che
842 segnale che il valore indicato non è valido. Dato che la stringa è allocata
843 staticamente non se ne deve modificare il contenuto, che resta valido solo
844 fino alla successiva chiamata di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere
845 traccia del messaggio sarà necessario copiarlo.
847 La seconda funzione, \funcd{psignal}, deriva da BSD ed è analoga alla funzione
848 \func{perror} descritta in sez.~\ref{sec:sys_strerror}, il suo prototipo è:
852 \fdecl{void psignal(int sig, const char *s)}
853 \fdesc{Stampa un messaggio di descrizione di un segnale.}
855 {La funzione non ritorna nulla e non prevede errori.}
858 La funzione stampa sullo \textit{standard error} un messaggio costituito dalla
859 stringa passata nell'argomento \param{s}, seguita dal carattere di due punti
860 ed una descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{sig}.
862 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
863 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di usare la variabile globale
864 \var{sys\_siglist}, che è definita in \headfile{signal.h} e può essere
865 acceduta con la dichiarazione:
866 \includecodesnip{listati/siglist.c}
868 L'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
869 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
870 *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
871 *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
875 \section{La gestione di base dei segnali}
876 \label{sec:sig_management}
878 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
879 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
880 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
881 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
882 delegata appunto agli eventuali gestori che si sono installati.
884 In questa sezione vedremo come si effettua la gestione dei segnali, a partire
885 dalla loro interazione con le \textit{system call}, passando per le varie
886 funzioni che permettono di installare i gestori e controllare le reazioni di
887 un processo alla loro occorrenza.
890 \subsection{Il comportamento generale del sistema}
891 \label{sec:sig_gen_beha}
893 Abbiamo già trattato in sez.~\ref{sec:sig_intro} le modalità con cui il
894 sistema gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare
895 però il comportamento delle \textit{system call}; in particolare due di esse,
896 \func{fork} ed \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in
897 considerazione, data la loro stretta relazione con la creazione di nuovi
900 Come accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo
901 processo esso eredita dal padre sia le azioni che sono state impostate per i
902 singoli segnali, che la maschera dei segnali bloccati (vedi
903 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). Invece tutti i segnali pendenti e gli allarmi
904 vengono cancellati; essi infatti devono essere recapitati solo al padre, al
905 figlio dovranno arrivare solo i segnali dovuti alle sue azioni.
907 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
908 quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
909 installato un gestore vengono reimpostati a \const{SIG\_DFL}. Non ha più
910 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
911 che non sono presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
913 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
914 gestore, viene mantenuto invece ogni eventuale impostazione dell'azione a
915 \const{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
916 \const{SIG\_IGN} le risposte per \signal{SIGINT} e \signal{SIGQUIT} per i
917 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
918 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
920 Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre \textit{system call} si
921 danno sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano
922 \index{system~call~lente} \textsl{lente} (\textit{slow}) o \textsl{veloci}
923 (\textit{fast}). La gran parte di esse appartiene a quest'ultima categoria,
924 che non è influenzata dall'arrivo di un segnale. Esse sono dette
925 \textsl{veloci} in quanto la loro esecuzione è sostanzialmente immediata. La
926 risposta al segnale viene sempre data dopo che la \textit{system call} è stata
927 completata, in quanto attendere per eseguire un gestore non comporta nessun
930 In alcuni casi però alcune \textit{system call} possono bloccarsi
931 indefinitamente e per questo motivo vengono chiamate \textsl{lente}
932 \index{system~call~lente} o \textsl{bloccanti}. In questo caso non si può
933 attendere la conclusione della \textit{system call}, perché questo renderebbe
934 impossibile una risposta pronta al segnale, per cui il gestore viene eseguito
935 prima che la \textit{system call} sia ritornata. Un elenco dei casi in cui si
936 presenta questa 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 le funzioni di intercomunicazione fra processi (vedi cap.~\ref{cha:IPC})
948 che si bloccano in attesa di risposte da altri processi;
949 \item la funzione \func{pause} (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) e le
950 analoghe \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e \func{sigwaitinfo} (vedi
951 sez.~\ref{sec:sig_real_time}), usate appunto per attendere l'arrivo di un
953 \item le funzioni associate al \textit{file locking} (vedi
954 sez.~\ref{sec:file_locking})
955 \item la funzione \func{wait} e le analoghe funzioni di attesa se nessun
956 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 le \acr{glibc} provvedono 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 le \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, come \func{pause} (vedi
991 sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}), \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}, come
994 \func{select}, \func{pselect}, \func{poll}, \func{ppoll}, \func{epoll\_wait}
995 e \func{epoll\_pwait} (vedi sez.~\ref{sec:file_multiplexing}).
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 di attesa di un processo: \func{usleep}, \func{nanosleep}
1000 (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) e \func{clock\_nanosleep} (vedi
1001 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.??)
1013 \subsection{L'installazione di un gestore}
1014 \label{sec:sig_signal}
1016 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
1017 funzione di sistema \funcd{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C.
1018 Quest'ultimo però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è
1019 tanto vaga da essere del tutto inutile in un sistema Unix. Per questo motivo
1020 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
1021 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
1022 alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
1023 alcuni argomenti aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
1024 vedremo in sez.~\ref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
1025 funzione \func{sigaction}.} che è:
1029 \fdecl{sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)}
1030 \fdesc{Installa un gestore di segnale (\textit{signal handler}).}
1033 {La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo in caso di
1034 successo e \const{SIG\_ERR} per un errore, nel qual caso \var{errno}
1037 \item[\errcode{EINVAL}] il numero di segnale \param{signum} non è valido.
1042 In questa definizione per l'argomento \param{handler} che indica il gestore da
1043 installare si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è una
1044 estensione GNU, definita dalle \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
1045 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, molto più leggibile di
1046 quanto non sia la versione originaria, che di norma è definita come:
1047 \includecodesnip{listati/signal.c}
1048 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
1049 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile. Da un confronto
1050 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
1051 \type{sighandler\_t} che è:
1052 \includecodesnip{listati/sighandler_t.c}
1053 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
1054 e che prende un argomento di tipo \ctyp{int}. Si noti come si devono usare le
1055 parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
1056 operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna un
1057 puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.
1059 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
1060 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto la funzione che
1061 verrà usata come gestore del segnale. Il numero di segnale passato
1062 nell'argomento \param{signum} può essere indicato direttamente con una delle
1063 costanti definite in sez.~\ref{sec:sig_standard}.
1065 L'argomento \param{handler} che indica il gestore invece, oltre all'indirizzo
1066 della funzione da chiamare all'occorrenza del segnale, può assumere anche i
1067 due valori costanti \const{SIG\_IGN} e \const{SIG\_DFL}. Il primo indica che
1068 il segnale deve essere ignorato. Il secondo ripristina l'azione predefinita, e
1069 serve a tornare al comportamento di default quando non si intende più gestire
1070 direttamente un segnale. Si ricordi però che i due segnali \signal{SIGKILL} e
1071 \signal{SIGSTOP} non possono essere né ignorati né intercettati e per loro
1072 l'uso di \func{signal} non ha alcun effetto, qualunque cosa si specifichi
1073 per \param{handler}.
1075 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
1076 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
1077 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \const{SIG\_IGN} o si
1078 imposta \const{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di essere
1079 ignorato, tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno mai
1082 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
1083 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
1084 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
1085 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata, secondo la
1086 semantica inaffidabile; anche Linux seguiva questa convenzione con le vecchie
1087 librerie del C come la \acr{libc4} e la \acr{libc5}.\footnote{nelle
1088 \acr{libc5} esiste però la possibilità di includere \file{bsd/signal.h} al
1089 posto di \headfile{signal.h}, nel qual caso la funzione \func{signal} viene
1090 ridefinita per seguire la semantica affidabile usata da BSD.}
1092 Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non disinstallando il gestore
1093 e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con l'utilizzo delle
1094 \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è passato a questo comportamento. Il
1095 comportamento della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato
1096 per i motivi visti in sez.~\ref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto
1097 chiamando \funcm{sysv\_signal}, una volta che si sia definita la macro
1098 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}. In generale, per evitare questi problemi, l'uso di
1099 \func{signal}, che tra l'altro ha un comportamento indefinito in caso di
1100 processo \itindex{thread} multi-\textit{thread}, è da evitare: tutti i nuovi
1101 programmi devono usare \func{sigaction}.
1103 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
1104 processo che ignora i segnali \signal{SIGFPE}, \signal{SIGILL}, o
1105 \signal{SIGSEGV}, qualora questi non originino da una chiamata ad una
1106 \func{kill} o altra funzione affine, è indefinito. Un gestore che ritorna da
1107 questi segnali può dare luogo ad un ciclo infinito.
1110 \subsection{Le funzioni per l'invio di segnali}
1111 \label{sec:sig_kill_raise}
1113 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_types} un segnale può anche essere
1114 generato direttamente nell'esecuzione di un programma, attraverso la chiamata
1115 ad una opportuna \textit{system call}. Le funzioni che si utilizzano di solito
1116 per inviare un segnale generico ad un processo sono \func{raise} e
1119 La funzione \funcd{raise}, definita dallo standard ANSI C, serve per inviare
1120 un segnale al processo corrente,\footnote{non prevedendo la presenza di un
1121 sistema multiutente lo standard ANSI C non poteva che definire una funzione
1122 che invia il segnale al programma in esecuzione, nel caso di Linux questa
1123 viene implementata come funzione di compatibilità.} il suo prototipo è:
1127 \fdecl{int raise(int sig)}
1128 \fdesc{Invia un segnale al processo corrente.}
1131 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1132 caso \var{errno} assumerà il valore:
1134 \item[\errcode{EINVAL}] il segnale \param{sig} non è valido.
1139 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
1140 essere specificato con una delle costanti illustrate in
1141 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}. In genere questa funzione viene usata per
1142 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
1143 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
1144 gestore dovrà prima reinstallare l'azione predefinita, per poi attivarla
1145 chiamando \func{raise}.
1147 In realtà \func{raise} è una funzione di libreria, che per i processi ordinari
1148 viene implementata attraverso la funzione di sistema \funcd{kill} che è quella
1149 che consente effettivamente di inviare un segnale generico ad un processo, il
1155 \fdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)}
1156 \fdesc{Invia un segnale ad uno o più processi.}
1159 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1160 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1162 \item[\errcode{EINVAL}] il segnale specificato non esiste.
1163 \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
1165 \item[\errcode{ESRCH}] il processo o il gruppo di processi indicato non
1171 La funzione invia il segnale specificato dall'argomento \param{sig} al
1172 processo o ai processi specificati con l'argomento \param{pid}. Lo standard
1173 POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per specificare il
1174 segnale nullo. Se la funzione viene chiamata con questo valore non viene
1175 inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori, in tal
1176 caso si otterrà un errore \errcode{EPERM} se non si hanno i permessi necessari
1177 ed un errore \errcode{ESRCH} se il processo o i processi specificati
1178 con \param{pid} non esistono.
1183 \begin{tabular}[c]{|r|p{8cm}|}
1185 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1188 $>0$ & Il segnale è mandato al processo con \ids{PID} uguale
1190 0 & Il segnale è mandato ad ogni processo del \itindex{process~group}
1191 \textit{process group} del chiamante.\\
1192 $-1$ & Il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
1193 $<-1$& Il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group}
1194 \itindex{process~group} con \ids{PGID} uguale
1195 a $|\param{pid}|$.\\
1198 \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
1200 \label{tab:sig_kill_values}
1203 A seconda del valore dell'argomento \param{pid} si può inviare il segnale ad
1204 uno specifico processo, ad un \textit{process group} (vedi
1205 sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) o a tutti i processi, secondo quanto
1206 illustrato in tab.~\ref{tab:sig_kill_values} che riporta i valori possibili
1207 per questo argomento. Si tenga conto però che il sistema ricicla i \ids{PID}
1208 (come accennato in sez.~\ref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo
1209 non significa che esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il
1212 Indipendentemente dalla funzione specifica che viene usata solo
1213 l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in tutti gli
1214 altri casi l'\ids{UID} reale o l'\ids{UID} effettivo del processo chiamante
1215 devono corrispondere all'\ids{UID} reale o all'\ids{UID} salvato della
1216 destinazione. Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1217 \signal{SIGCONT}, nel quale occorre anche che entrambi i processi appartengano
1218 alla stessa sessione.
1220 Si tenga presente che, per il ruolo fondamentale che riveste nel sistema, non
1221 è possibile inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso
1222 non abbia un gestore installato. Infine, seguendo le specifiche POSIX
1223 1003.1-2001, l'uso della chiamata \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale
1224 sia inviato (con la solita eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i
1225 quali i permessi lo consentano. Lo standard permette comunque alle varie
1226 implementazioni di escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione
1227 Linux non invia il segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1229 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
1230 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
1231 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
1232 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
1233 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile. Una seconda funzione
1234 che può essere definita in termini di \func{kill} è \funcd{killpg}, il suo
1239 \fdecl{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)}
1240 \fdesc{Invia un segnale ad un \itindex{process~group} \textit{process group}.}
1243 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, e gli
1244 errori sono gli stessi di \func{kill}.
1249 La funzione invia il segnale \param{signal} al \itindex{process~group}
1250 \textit{process group} il cui \acr{PGID} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
1251 è indicato dall'argomento \param{pidgrp}, che deve essere un intero
1252 positivo. Il suo utilizzo è sostanzialmente equivalente all'esecuzione di
1253 \code{kill(-pidgrp, signal)}.
1255 Oltre alle precedenti funzioni di base, vedremo più avanti che esistono altre
1256 funzioni per inviare segnali generici, come \func{sigqueue} per i segnali
1257 \textit{real-time} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}) e le specifiche
1258 funzioni per i \textit{thread} che tratteremo in sez.~\ref{sec:thread_signal}.
1260 Esiste però un'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale che
1261 vale la pena di trattare a parte per le sue peculiarità. La funzione in
1262 questione è \funcd{abort} che, come accennato in
1263 sez.~\ref{sec:proc_termination}, permette di abortire l'esecuzione di un
1264 programma tramite l'invio del segnale \signal{SIGABRT}. Il suo prototipo è:
1268 \fdecl{void abort(void)}
1269 \fdesc{Abortisce il processo corrente.}
1272 {La funzione non ritorna, il processo viene terminato.}
1275 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} o di un'altra
1276 funzione per l'invio di \signal{SIGABRT} è che anche se il segnale è bloccato
1277 o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale può però essere
1278 intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura prima della
1279 terminazione del processo.
1281 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1282 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1283 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1284 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1285 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1286 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1287 eventuali funzioni registrate con \func{atexit} e \func{on\_exit}.
1292 \subsection{Le funzioni di allarme ed i \textit{timer}}
1293 \label{sec:sig_alarm_abort}
1295 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1296 vari segnali usati per la temporizzazione, per ciascuno di essi infatti sono
1297 previste delle funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più comune, e
1298 la più semplice, delle funzioni usate per la temporizzazione è la funzione di
1299 sistema \funcd{alarm}, il cui prototipo è:
1303 \fdecl{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1304 \fdesc{Predispone l'invio di un allarme.}
1307 {La funzione ritorna il numero di secondi rimanenti ad un precedente allarme,
1308 o $0$ se non c'erano allarmi pendenti, non sono previste condizioni di
1312 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1313 un'interruzione nel futuro, ad esempio per effettuare una qualche operazione
1314 dopo un certo periodo di tempo, programmando l'emissione di un segnale (nel
1315 caso in questione \signal{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato
1316 dall'argomento \param{seconds}. Se si specifica per \param{seconds} un valore
1317 nullo non verrà inviato nessun segnale. Siccome alla chiamata viene cancellato
1318 ogni precedente allarme, questo valore può essere usato per cancellare una
1319 programmazione precedente.
1321 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1322 dell'allarme programmato in precedenza. In questo modo è possibile controllare
1323 se non si è cancellato un precedente allarme e predisporre eventuali misure
1324 che permettano di gestire il caso in cui servono più interruzioni.
1326 In sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1327 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1328 il \textit{system time}. Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1329 processo tre diversi timer:
1331 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1332 corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1333 l'emissione di \signal{SIGALRM};
1334 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1335 processo in user space (che corrisponde all'\textit{user time}). La scadenza
1336 di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGVTALRM};
1337 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1338 utilizzati direttamente dal processo in user space, e dal kernel nelle
1339 \textit{system call} ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1340 sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{processor time}). La
1341 scadenza di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGPROF}.
1344 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1345 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1346 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1347 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1348 genera il segnale una sola volta.
1350 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \funcd{setitimer}
1351 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1352 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1357 \fdecl{int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct
1360 \fdesc{Predispone l'invio di un segnale di allarme.}
1363 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1364 caso \var{errno} assumerà uno dei valori \errval{EINVAL} o \errval{EFAULT}
1365 nel loro significato generico.}
1369 La funzione predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza
1370 dell'intervallo indicato dall'argomento \param{value}. Il valore
1371 dell'argomento \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1372 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1373 tab.~\ref{tab:sig_setitimer_values}.
1377 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1379 \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1382 \const{ITIMER\_REAL} & \textit{real-time timer}\\
1383 \const{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1384 \const{ITIMER\_PROF} & \textit{profiling timer}\\
1387 \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1389 \label{tab:sig_setitimer_values}
1392 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare
1393 il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore
1394 viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1395 struttura \struct{itimerval}, definita in fig.~\ref{fig:file_stat_struct}.
1397 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1398 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1399 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \struct{timeval} che
1400 permette una precisione fino al microsecondo.
1402 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1403 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1404 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1405 è nullo il timer si ferma.
1407 \begin{figure}[!htb]
1408 \footnotesize \centering
1409 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1410 \includestruct{listati/itimerval.h}
1413 \caption{La struttura \structd{itimerval}, che definisce i valori dei timer
1415 \label{fig:sig_itimerval}
1418 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1419 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1420 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1421 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale delle \acr{glibc}
1422 \cite{GlibcMan} che ne riporta la definizione mostrata in
1423 fig.~\ref{fig:sig_alarm_def}.\footnote{questo comporta anche che non è il caso
1424 di mescolare chiamate ad \func{abort} e a \func{setitimer}.}
1426 \begin{figure}[!htb]
1427 \footnotesize \centering
1428 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1429 \includestruct{listati/alarm_def.c}
1432 \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.}
1433 \label{fig:sig_alarm_def}
1436 Si deve comunque tenere presente che fino al kernel 2.6.16 la precisione di
1437 queste funzioni era limitata dalla frequenza del timer di sistema, determinato
1438 dal valore della costante \texttt{HZ} di cui abbiamo già parlato in
1439 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, in quanto le temporizzazioni erano calcolate in
1440 numero di interruzioni del timer (i cosiddetti \itindex{jiffies}
1441 ``\textit{jiffies}''), ed era assicurato soltanto che il segnale non sarebbe
1442 stato mai generato prima della scadenza programmata (l'arrotondamento cioè era
1443 effettuato per eccesso).\footnote{questo in realtà non è del tutto vero a
1444 causa di un bug, presente fino al kernel 2.6.12, che in certe circostanze
1445 causava l'emissione del segnale con un arrotondamento per difetto.}
1447 L'uso del contatore dei \itindex{jiffies} \textit{jiffies}, un intero a 32 bit
1448 nella maggior parte dei casi, comportava inoltre l'impossibilità di
1449 specificare tempi molto lunghi. superiori al valore della costante
1450 \const{MAX\_SEC\_IN\_JIFFIES}, pari, nel caso di default di un valore di
1451 \const{HZ} di 250, a circa 99 giorni e mezzo. Con il cambiamento della
1452 rappresentazione effettuato nel kernel 2.6.16 questo problema è scomparso e
1453 con l'introduzione dei timer ad alta risoluzione (vedi
1454 sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) nel kernel 2.6.21 la precisione è diventata
1455 quella fornita dall'hardware disponibile.
1457 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1458 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1459 è attivo (questo è sempre vero per \const{ITIMER\_VIRT}) la consegna è
1460 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1461 seconda del carico del sistema.
1463 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1464 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1465 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1466 stato consegnato. In questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1467 in sez.~\ref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato. Per questo
1468 oggi l'uso di questa funzione è deprecato a favore degli
1469 \itindex{High~Resolution~Timer~(HRT)} \textit{high-resolution timer} e della
1470 cosiddetta \itindex{POSIX~Timer~API} \textit{POSIX Timer API}, che tratteremo
1471 in sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}.
1473 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1474 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1475 \funcd{getitimer}, il cui prototipo è:
1479 \fdecl{int getitimer(int which, struct itimerval *value)}
1480 \fdesc{Legge il valore di un timer.}
1483 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1484 caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{getitimer}. }
1487 La funzione legge nella struttura \struct{itimerval} puntata da \param{value}
1488 il valore del timer specificato da \param{which} ed i suoi argomenti hanno lo
1489 stesso significato e formato di quelli di \func{setitimer}.
1492 \subsection{Le funzioni di pausa e attesa}
1493 \label{sec:sig_pause_sleep}
1495 Sono parecchie le occasioni in cui si può avere necessità di sospendere
1496 temporaneamente l'esecuzione di un processo. Nei sistemi più elementari in
1497 genere questo veniva fatto con un ciclo di attesa in cui il programma ripete
1498 una operazione un numero sufficiente di volte per far passare il tempo
1501 Ma in un sistema multitasking un ciclo di attesa è solo un inutile spreco di
1502 tempo di processore, dato che altri programmi possono essere eseguiti nel
1503 frattempo, per questo ci sono delle apposite funzioni che permettono di
1504 mantenere un processo in attesa per il tempo voluto, senza impegnare il
1505 processore. In pratica si tratta di funzioni che permettono di portare
1506 esplicitamente il processo nello stato di \textit{sleep} (si ricordi quanto
1507 illustrato in tab.~\ref{tab:proc_proc_states}) per un certo periodo di tempo.
1509 La prima di queste è la funzione di sistema \funcd{pause}, che viene usata per
1510 mettere un processo in attesa per un periodo di tempo indefinito, fino
1511 all'arrivo di un segnale, il suo prototipo è:
1515 \fdecl{int pause(void)}
1516 \fdesc{Pone il processo in pausa fino al ricevimento di un segnale.}
1519 {La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed il relativo
1520 gestore è ritornato, nel qual caso restituisce $-1$ e \var{errno} assume il
1521 valore \errval{EINTR}.}
1524 La funzione ritorna sempre con una condizione di errore, dato che il successo
1525 sarebbe quello di continuare ad aspettare indefinitamente. In genere si usa
1526 questa funzione quando si vuole mettere un processo in attesa di un qualche
1527 evento specifico che non è sotto il suo diretto controllo, ad esempio la si
1528 può usare per interrompere l'esecuzione del processo fino all'arrivo di un
1529 segnale inviato da un altro processo.
1531 Quando invece si vuole fare attendere un processo per un intervallo di tempo
1532 già noto in partenza, lo standard POSIX.1 prevede una funzione di attesa
1533 specifica, \funcd{sleep}, il cui prototipo è:
1538 \fdecl{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1539 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in secondi.}
1542 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata o il
1543 numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale, non sono
1544 previsti codici di errore.}
1547 La funzione pone il processo in stato di \textit{sleep} per il numero di
1548 secondi specificato dall'argomento \param{seconds}, a meno di non essere
1549 interrotta da un segnale. Alla terminazione del periodo di tempo indicato la
1550 funzione ritorna riportando il processo in stato \textit{runnable} così che
1551 questo possa riprendere l'esecuzione.
1553 In caso di interruzione della funzione non è una buona idea ripetere la
1554 chiamata per il tempo rimanente restituito dalla stessa, in quanto la
1555 riattivazione del processo può avvenire in un qualunque momento, ma il valore
1556 restituito sarà sempre arrotondato al secondo. Questo può avere la conseguenza
1557 che se la successione dei segnali è particolarmente sfortunata e le differenze
1558 si accumulano, si possono avere ritardi anche di parecchi secondi rispetto a
1559 quanto programmato inizialmente. In genere la scelta più sicura in questo caso
1560 è quella di stabilire un termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il
1561 numero di secondi che restano da aspettare.
1563 Si tenga presente che alcune implementazioni l'uso di \func{sleep} può avere
1564 conflitti con quello di \signal{SIGALRM}, dato che la funzione può essere
1565 realizzata con l'uso di \func{pause} e \func{alarm}, in una maniera analoga a
1566 quella dell'esempio che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_example}. In tal caso
1567 mescolare chiamate di \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione
1568 associata \signal{SIGALRM}, può portare a dei risultati indefiniti. Nel caso
1569 delle \acr{glibc} è stata usata una implementazione completamente indipendente
1570 e questi problemi non ci sono, ma un programma portabile non può fare questa
1573 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese soltanto in
1574 secondi, per questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita un'altra
1575 funzione con una precisione teorica del microsecondo. I due standard hanno
1576 delle definizioni diverse, ma le \acr{glibc} seguono (secondo la pagina di
1577 manuale almeno dalla versione 2.2.2) seguono quella di SUSv2 per cui la
1578 funzione \funcd{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di
1579 $\mu$), ha il seguente prototipo:
1583 \fdecl{int usleep(unsigned long usec)}
1584 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in microsecondi.}
1587 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1588 nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1590 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1591 \item[\errcode{EINVAL}] si è indicato un valore di \param{usec} maggiore di
1597 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1598 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \signal{SIGALRM}, per questo
1599 motivo, pur essendovi citata, nello standard POSIX.1-2001 viene deprecata in
1600 favore della nuova funzione di sistema \funcd{nanosleep}, il cui prototipo è:
1604 \fdecl{int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem)}
1605 \fdesc{Pone il processo in pausa per un intervallo di tempo.}
1608 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1609 nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1611 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1612 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1613 numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1618 La funzione pone il processo in pausa portandolo nello stato di \textit{sleep}
1619 per il tempo specificato dall'argomento \param{req}, ed in caso di
1620 interruzione restituisce il tempo restante nell'argomento \param{rem}. Lo
1621 standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1622 indipendente da \func{alarm}, e nel caso di Linux questo è fatto utilizzando
1623 direttamente il timer del kernel. Lo standard richiede inoltre che la funzione
1624 sia utilizzabile senza interferenze con l'uso di \signal{SIGALRM}. La funzione
1625 prende come argomenti delle strutture di tipo \struct{timespec}, la cui
1626 definizione è riportata in fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}, il che permette
1627 di specificare un tempo con una precisione teorica fino al nanosecondo.
1629 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1630 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1631 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto
1632 inizialmente,\footnote{con l'eccezione, valida solo nei kernel della serie
1633 2.4, in cui, per i processi riavviati dopo essere stati fermati da un
1634 segnale, il tempo passato in stato \texttt{T} non viene considerato nel
1635 calcolo della rimanenza.} e basta richiamare la funzione per completare
1638 Anche qui però occorre tenere presente che i tempi sono arrotondati, per cui
1639 la precisione, per quanto migliore di quella ottenibile con \func{sleep}, è
1640 relativa e in caso di molte interruzioni si può avere una deriva, per questo
1641 esiste la funzione \func{clock\_nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv})
1642 che permette di specificare un tempo assoluto anziché un tempo relativo.
1644 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1645 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1646 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1647 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1648 occorrerà almeno attendere la successiva interruzione del timer di sistema,
1649 cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\const{HZ}, (sempre
1650 che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in
1651 esecuzione). Per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1652 arrotondato al multiplo successivo di 1/\const{HZ}.
1654 Con i kernel della serie 2.4 in realtà era possibile ottenere anche pause più
1655 precise del centesimo di secondo usando politiche di \textit{scheduling}
1656 \textit{real-time} come \const{SCHED\_FIFO} o \const{SCHED\_RR} (vedi
1657 sez.~\ref{sec:proc_real_time}); in tal caso infatti il calcolo sul numero di
1658 interruzioni del timer veniva evitato utilizzando direttamente un ciclo di
1659 attesa con cui si raggiungevano pause fino ai 2~ms con precisioni del
1660 $\mu$s. Questa estensione è stata rimossa con i kernel della serie 2.6, che
1661 consentono una risoluzione più alta del timer di sistema; inoltre a partire
1662 dal kernel 2.6.21, \func{nanosleep} può avvalersi del supporto dei timer ad
1663 alta risoluzione, ottenendo la massima precisione disponibile sull'hardware
1664 della propria macchina.
1667 \subsection{Un esempio elementare}
1668 \label{sec:sig_sigchld}
1670 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1671 quello della gestione di \signal{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1672 sez.~\ref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1673 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al padre. In
1674 generale dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un
1675 processo, si può completare la gestione della terminazione installando un
1676 gestore per \signal{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello di chiamare
1677 \func{waitpid} per completare la procedura di terminazione in modo da evitare
1678 la formazione di \textit{zombie}.\footnote{si ricordi comunque che dal kernel
1679 2.6 seguendo lo standard POSIX.1-2001 per evitare di dover ricevere gli
1680 stati di uscita che non interessano basta impostare come azione predefinita
1681 quella di ignorare \signal{SIGCHLD}, nel qual caso viene assunta la
1682 semantica di System V, in cui il segnale non viene inviato, il sistema non
1683 genera \textit{zombie} e lo stato di terminazione viene scartato senza dover
1684 chiamare una \func{wait}.}
1686 In fig.~\ref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1687 implementazione generica di una funzione di gestione per \signal{SIGCHLD},
1688 (che si trova nei sorgenti allegati nel file \file{SigHand.c}); se ripetiamo i
1689 test di sez.~\ref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con
1690 l'opzione \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa
1691 funzione come gestore di \signal{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha
1692 più la creazione di \textit{zombie}.
1694 \begin{figure}[!htbp]
1695 \footnotesize \centering
1696 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1697 \includecodesample{listati/hand_sigchild.c}
1700 \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1702 \label{fig:sig_sigchld_handl}
1705 Il codice del gestore è di lettura immediata, come buona norma di
1706 programmazione (si ricordi quanto accennato sez.~\ref{sec:sys_errno}) si
1707 comincia (\texttt{\small 6--7}) con il salvare lo stato corrente di
1708 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1709 (\texttt{\small 16--17}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1710 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che altrimenti sarebbe
1711 sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di
1714 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1715 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1716 (\texttt{\small 9--15}). Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1717 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1718 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un certo
1719 lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito prima della
1720 generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso normalmente
1721 i segnali successivi vengono ``\textsl{fusi}'' col primo ed al processo ne
1722 viene recapitato soltanto uno.
1724 Questo può essere un caso comune proprio con \signal{SIGCHLD}, qualora capiti
1725 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1726 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1727 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1728 rimosso verrà recapitato un solo segnale.
1730 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1731 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1732 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1733 resterebbero in stato di \textit{zombie} per un tempo indefinito.
1735 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1736 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1737 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda sez.~\ref{sec:proc_wait} per
1738 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1739 il parametro \const{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1740 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1744 \section{La gestione avanzata dei segnali}
1745 \label{sec:sig_adv_control}
1747 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento alle modalità più elementari
1748 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1749 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie \textit{race
1750 condition} che i segnali possono generare e alla natura asincrona degli
1753 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1754 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1755 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1756 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1757 casistica ordinaria.
1760 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1761 \label{sec:sig_example}
1763 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1764 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1765 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1766 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1767 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}.
1769 \begin{figure}[!htb]
1770 \footnotesize \centering
1771 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1772 \includecodesample{listati/sleep_danger.c}
1775 \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.}
1776 \label{fig:sig_sleep_wrong}
1779 Dato che è nostra intenzione utilizzare \signal{SIGALRM} il primo passo della
1780 nostra implementazione sarà quello di installare il relativo gestore salvando
1781 il precedente (\texttt{\small 14--17}). Si effettuerà poi una chiamata ad
1782 \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del segnale a cui
1783 segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma (\texttt{\small
1784 18--20}) fino alla sua ricezione. Al ritorno di \func{pause}, causato dal
1785 ritorno del gestore (\texttt{\small 1--9}), si ripristina il gestore originario
1786 (\texttt{\small 21--22}) restituendo l'eventuale tempo rimanente
1787 (\texttt{\small 23--24}) che potrà essere diverso da zero qualora
1788 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1790 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1791 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1792 presenta una pericolosa \textit{race condition}. Infatti, se il processo
1793 viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause}, può capitare
1794 (ad esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa scada prima
1795 dell'esecuzione di quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo l'arrivo
1796 di \signal{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un
1797 \textit{deadlock}, in quanto \func{pause} non verrebbe mai più interrotta (se
1798 non in caso di un altro segnale).
1800 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1801 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi sez.~\ref{sec:proc_longjmp}) per
1802 uscire dal gestore. In questo modo, con una condizione sullo stato di
1803 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1804 codice del tipo di quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1806 \begin{figure}[!htb]
1807 \footnotesize \centering
1808 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1809 \includecodesample{listati/sleep_defect.c}
1812 \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.}
1813 \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1816 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18--27}) non ritorna come in
1817 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa la funzione \func{longjmp}
1818 (\texttt{\small 25}) per rientrare direttamente nel corpo principale del
1819 programma. Dato che in questo caso il valore di uscita che verrà restituito da
1820 \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione impostata in (\texttt{\small 9--12})
1821 si potrà evitare comunque che \func{pause} sia chiamata a vuoto.
1823 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi, in questo caso infatti
1824 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali. Se
1825 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, l'esecuzione non
1826 riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo principale, interrompendone
1827 inopportunamente l'esecuzione. Lo stesso tipo di problemi si presenterebbero
1828 se si volesse usare questa implementazione di \func{alarm} per stabilire un
1829 timeout su una qualunque \textit{system call} bloccante.
1831 Un secondo esempio dei problemi a cui si può andare incontro è quello in cui
1832 si usa un segnale per notificare una qualche forma di evento. In genere quello
1833 che si fa in questo caso è impostare all'interno del gestore un opportuno flag
1834 da controllare nel corpo principale del programma, con un codice del tipo di
1835 quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}.
1837 La logica del programma è quella di far impostare al gestore (\texttt{\small
1838 14--19}) una variabile globale, preventivamente inizializzata nel programma
1839 principale, ad un diverso valore. In questo modo dal corpo principale del
1840 programma si potrà determinare, osservandone il contenuto di detta variabile,
1841 l'occorrenza o meno del segnale, ed eseguire le azioni conseguenti
1842 (\texttt{\small 6--11}) relative.
1844 \begin{figure}[!htbp]
1845 \footnotesize\centering
1846 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1847 \includecodesample{listati/sig_alarm.c}
1850 \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1851 evento generato da un segnale.}
1852 \label{fig:sig_event_wrong}
1855 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in
1856 sez.~\ref{sec:proc_race_cond}, in cui si genera una \textit{race
1857 condition}. Infatti, in una situazione in cui un segnale è già arrivato (e
1858 quindi \var{flag} è già stata impostata ad 1 nel gestore) se un altro segnale
1859 arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small 6}) ma
1860 prima della cancellazione di \var{flag} fatta subito dopo (\texttt{\small 7}),
1861 la sua occorrenza sarà perduta.
1863 Questi esempi ci mostrano come per poter eseguire una gestione effettiva dei
1864 segnali occorrono delle funzioni più sofisticate di quelle finora
1865 illustrate. La funzione \func{signal} infatti ha la sua origine nella
1866 interfaccia alquanto primitiva che venne adottata nei primi sistemi Unix, ma
1867 con questa funzione è sostanzialmente impossibile gestire in maniera adeguata
1868 di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve reagire alla ricezione
1873 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1874 \label{sec:sig_sigset}
1876 \itindbeg{signal~set}
1878 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1879 originarie, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1880 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1881 gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali pendenti.
1883 Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica dei
1884 segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1885 permette di ottenere un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1886 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1887 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1888 viene usualmente chiamato), tale tipo di dato viene usato per gestire il
1891 Inizialmente un \textsl{insieme di segnali} veniva rappresentato da un intero
1892 di dimensione opportuna, di solito pari al numero di bit dell'architettura
1893 della macchina, ciascun bit del quale era associato ad uno specifico
1894 segnale. Nel caso di architetture a 32 bit questo comporta un massimo di 32
1895 segnali distinti e dato che a lungo questi sono stati sufficienti non c'era
1896 necessità di nessuna struttura più complicata, in questo modo era possibile
1897 implementare le operazioni direttamente con istruzioni elementari del
1900 Oggi questo non è più vero, in particolare con l'introduzione dei segnali
1901 \textit{real-rime} (che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_real_time}). Dato che in
1902 generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una implementazione,
1903 perché non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti per mettere
1904 tutti i segnali in un intero, o perché in \type{sigset\_t} possono essere
1905 immagazzinate ulteriori informazioni, tutte le operazioni devono essere
1906 effettuate tramite le opportune funzioni di libreria che si curano di
1907 mascherare i dettagli di basso livello.
1909 Lo standard POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione degli
1910 insiemi di segnali. Le prime quattro, che consentono di manipolare i contenuti
1911 di un \textit{signal set}, sono \funcd{sigemptyset}, \funcd{sigfillset},
1912 \funcd{sigaddset} e \funcd{sigdelset}; i rispettivi prototipi sono:
1916 \fdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)}
1917 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali vuoto.}
1918 \fdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)}
1919 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali pieno.}
1920 \fdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)}
1921 \fdesc{Aggiunge un segnale ad un insieme di segnali.}
1922 \fdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)}
1923 \fdesc{Rimuove un segnale da un insieme di segnali.}
1926 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo, e $-1$ per un errore, nel qual
1927 caso \var{errno} assumerà il valore:
1929 \item[\errcode{EINVAL}] \param{signum} non è un segnale valido.
1934 Le prime due funzioni inizializzano l'insieme di segnali indicato
1935 dall'argomento \param{set} rispettivamente ad un contenuto vuoto (in cui cioè
1936 non c'è nessun segnale) e pieno (in cui cioè ci sono tutti i segnali). Le
1937 altre due funzioni consentono di inserire o rimuovere uno specifico segnale
1938 indicato con l'argomento \param{signum} in un insieme.
1940 A queste funzioni si aggiunge l'ulteriore \funcd{sigismember}, che consente di
1941 verificare la presenza di un segnale in un insieme, il suo prototipo è:
1945 \fdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)}
1946 \fdesc{Controlla se un segnale è in un insieme di segnali.}
1949 {La funzione ritorna $1$ il segnale è nell'insieme e $0$ altrimenti, e $-1$
1950 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EINVAL}
1951 se si è specificato un puntatore \var{NULL}.}
1954 La \acr{glibc} prevede inoltre altre funzioni non standardizzate, accessibili
1955 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. La prima di queste è
1956 \funcd{sigisemptyset}, che consente di verificare un insieme è vuoto, il suo
1961 \fdecl{int sigisemptyset(sigset\_t *set)}
1962 \fdesc{Controlla se un insieme di segnali è vuoto.}
1965 {La funzione ritorna $1$ l'insieme è vuoto e $0$ altrimenti, non sono previste
1966 condizioni di errore.}
1969 Alla precedente si aggiungono altre due funzioni consentono di effettuare
1970 delle operazioni logiche con gli insiemi di segnali, esse sono
1971 \funcd{sigorset} e \funcd{sigandset}, ed i rispettivi prototipi sono:
1975 \fdecl{sigorset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1976 \fdesc{Crea l'unione di due insieme di segnali.}
1977 \fdecl{sigandset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1978 \fdesc{Crea l'intersezione di due insieme di segnali.}
1981 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1982 caso \var{errno} assumerà il valore \errcode{EINVAL}.}
1986 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1987 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1988 segnali attivi (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). La modalità più comune, che
1989 è anche quella più portabile, prevede che possano essere definiti aggiungendo
1990 i segnali voluti ad un insieme vuoto ottenuto con \func{sigemptyset} o
1991 togliendo quelli che non servono da un insieme completo ottenuto con
1994 \itindend{signal~set}
1997 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
1998 \label{sec:sig_sigaction}
2000 Abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:sig_signal} i problemi di compatibilità
2001 relativi all'uso di \func{signal}. Per ovviare a tutto questo lo standard
2002 POSIX.1 ha ridefinito completamente l'interfaccia per la gestione dei segnali,
2003 rendendola molto più flessibile e robusta, anche se leggermente più complessa.
2005 La funzione di sistema principale prevista dall'interfaccia POSIX.1 per i
2006 segnali è \funcd{sigaction}. Essa ha sostanzialmente lo stesso uso di
2007 \func{signal}, permette cioè di specificare le modalità con cui un segnale può
2008 essere gestito da un processo. Il suo prototipo è:
2012 \fdecl{int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction
2014 \fdesc{Installa una nuova azione per un segnale.}
2017 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2018 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2020 \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2021 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido o si è
2022 cercato di installare il gestore per \signal{SIGKILL} o
2028 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
2029 indicato dall'argomento \param{signum}. Si parla di \textsl{azione} e non di
2030 \textsl{gestore} come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione
2031 consente di specificare le varie caratteristiche della risposta al segnale,
2032 non solo la funzione che verrà eseguita alla sua occorrenza.
2034 Per questo motivo lo standard POSIX.1 raccomanda di usare sempre questa
2035 funzione al posto della precedente \func{signal}, che in genere viene
2036 ridefinita in termini di \func{sigaction}, in quanto la nuova interfaccia
2037 permette un controllo completo su tutti gli aspetti della gestione di un
2038 segnale, sia pure al prezzo di una maggiore complessità d'uso.
2040 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
2041 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
2042 corrente viene restituito indietro. Questo permette (specificando \param{act}
2043 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
2044 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova. Se
2045 sia \param{act} che \param{oldact} la funzione può essere utilizzata per
2046 verificare, se da luogo ad un errore, se il segnale indicato è valido per la
2047 piattaforma che si sta usando.
2049 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \struct{sigaction},
2050 tramite la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata
2051 ad un segnale. Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è
2052 definita secondo quanto riportato in fig.~\ref{fig:sig_sigaction}. Il campo
2053 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
2056 \begin{figure}[!htb]
2057 \footnotesize \centering
2058 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2059 \includestruct{listati/sigaction.h}
2062 \caption{La struttura \structd{sigaction}.}
2063 \label{fig:sig_sigaction}
2066 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
2067 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
2068 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
2069 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il
2070 gestore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi
2071 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente
2074 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
2075 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
2076 fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
2077 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato eseguito
2078 correttamente, la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri gestori
2079 usando \var{sa\_mask} per bloccare \signal{SIGALRM} durante la loro
2080 esecuzione. Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari aspetti
2081 del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo ai vari
2082 segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati in
2083 tab.~\ref{tab:sig_sa_flag}.
2088 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2090 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2093 \const{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} allora non deve
2094 essere notificato quando il processo figlio viene
2095 fermato da uno dei segnali \signal{SIGSTOP},
2096 \signal{SIGTSTP}, \signal{SIGTTIN} o
2097 \signal{SIGTTOU}, questo flag ha significato solo
2098 quando si imposta un gestore per \signal{SIGCHLD}.\\
2099 \const{SA\_NOCLDWAIT}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} e si richiede di
2100 ignorare il segnale con \const{SIG\_IGN} allora i
2101 processi figli non diventano \textit{zombie} quando
2102 terminano; questa funzionalità è stata introdotta
2103 nel kernel 2.6 e va a modificare il comportamento
2104 di \func{waitpid} come illustrato in
2105 sez.~\ref{sec:proc_wait}, se si installa un gestore
2106 con questo flag attivo il segnale \signal{SIGCHLD}
2107 viene comunque generato.\\
2108 \const{SA\_NODEFER} & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
2109 l'esecuzione del gestore.\\
2110 \const{SA\_NOMASK} & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2111 \const{SA\_NODEFER}, non deve essere più
2113 \const{SA\_ONESHOT} & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2114 \const{SA\_RESETHAND}, non deve essere più
2116 \const{SA\_ONSTACK} & Stabilisce l'uso di uno \textit{stack} alternativo
2117 per l'esecuzione del gestore (vedi
2118 sez.~\ref{sec:sig_specific_features}).\\
2119 \const{SA\_RESETHAND}& Ristabilisce l'azione per il segnale al valore
2120 predefinito una volta che il gestore è stato
2121 lanciato, riproduce cioè il comportamento della
2122 semantica inaffidabile.\\
2123 \const{SA\_RESTART} & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
2124 call} quando vengono interrotte dal suddetto
2125 segnale, riproduce cioè il comportamento standard
2126 di BSD.\index{system~call~lente}\\
2127 \const{SA\_SIGINFO} & Deve essere specificato quando si vuole usare un
2128 gestore in forma estesa usando
2129 \var{sa\_sigaction} al posto di
2130 \var{sa\_handler}.\\
2133 \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \struct{sigaction}.}
2134 \label{tab:sig_sa_flag}
2137 Come si può notare in fig.~\ref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction} permette
2138 di utilizzare due forme diverse di gestore,\footnote{la possibilità è prevista
2139 dallo standard POSIX.1b, ed è stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x
2140 con l'introduzione dei segnali \textit{real-time} (vedi
2141 sez.~\ref{sec:sig_real_time}); in precedenza era possibile ottenere alcune
2142 informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un secondo parametro
2143 addizionale di tipo \var{sigcontext}, che adesso è deprecato.} da
2144 specificare, a seconda dell'uso o meno del flag \const{SA\_SIGINFO},
2145 rispettivamente attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o \var{sa\_handler}.
2146 Quest'ultima è quella classica usata anche con \func{signal}, mentre la prima
2147 permette di usare un gestore più complesso, in grado di ricevere informazioni
2148 più dettagliate dal sistema, attraverso la struttura \struct{siginfo\_t},
2149 riportata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}. I due campi devono essere usati in
2150 maniera alternativa, in certe implementazioni questi campi vengono addirittura
2151 definiti come una \direct{union}.\footnote{la direttiva \direct{union} del
2152 linguaggio C definisce una variabile complessa, analoga a una stuttura, i
2153 cui campi indicano i diversi tipi di valori che possono essere salvati, in
2154 maniera alternativa, all'interno della stessa.}
2156 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora possibile
2157 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
2158 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
2159 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
2160 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
2161 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
2162 causato l'emissione del segnale.
2164 \begin{figure}[!htb]
2165 \footnotesize \centering
2166 \begin{minipage}[c]{0.9\textwidth}
2167 \includestruct{listati/siginfo_t.h}
2170 \caption{La struttura \structd{siginfo\_t}.}
2171 \label{fig:sig_siginfo_t}
2174 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
2175 \textit{real-time} e per tutti quelli inviati tramite da un processo con
2176 \func{kill} o affini, le informazioni circa l'origine del segnale stesso, ad
2177 esempio se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill}, ecc. Il valore
2178 viene sempre espresso come una costante,\footnote{le definizioni di tutti i
2179 valori possibili si trovano in \file{bits/siginfo.h}.} ed i valori possibili
2180 in questo caso sono riportati in tab.~\ref{tab:sig_si_code_generic}.
2182 Nel caso di alcuni segnali però il valore di \var{si\_code} viene usato per
2183 fornire una informazione specifica relativa alle motivazioni della ricezione
2184 dello stesso; ad esempio i vari segnali di errore (\signal{SIGILL},
2185 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS}) lo usano per fornire
2186 maggiori dettagli riguardo l'errore, come il tipo di errore aritmetico, di
2187 istruzione illecita o di violazione di memoria; mentre alcuni segnali di
2188 controllo (\signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e \signal{SIGPOLL}) forniscono
2189 altre informazioni specifiche.
2194 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
2196 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2199 \const{SI\_USER} & Generato da \func{kill} o \func{raise} o affini.\\
2200 \const{SI\_KERNEL} & Inviato direttamente dal kernel.\\
2201 \const{SI\_QUEUE} & Inviato con \func{sigqueue} (vedi
2202 sez.~\ref{sec:sig_real_time}).\\
2203 \const{SI\_TIMER} & Scadenza di un\itindex{POSIX~Timer~API} \textit{POSIX
2204 timer} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).\\
2205 \const{SI\_MESGQ} & Inviato al cambiamento di stato di una coda di
2206 messaggi POSIX (vedi sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}),
2207 introdotto con il kernel 2.6.6.\\
2208 \const{SI\_ASYNCIO}& Una operazione di I/O asincrono (vedi
2209 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) è stata
2211 \const{SI\_SIGIO} & Segnale di \signal{SIGIO} da una coda (vedi
2212 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}).\\
2213 \const{SI\_TKILL} & Inviato da \func{tkill} o \func{tgkill} (vedi
2214 sez.~\ref{cha:thread_xxx}), introdotto con il kernel
2218 \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2219 per i segnali generici.}
2220 \label{tab:sig_si_code_generic}
2224 In questo caso il valore del campo \var{si\_code} deve essere verificato nei
2225 confronti delle diverse costanti previste per ciascuno di detti segnali; dato
2226 che si tratta di costanti, e non di una maschera binaria, i valori numerici
2227 vengono riutilizzati e ciascuno di essi avrà un significato diverso a seconda
2228 del segnale a cui è associato.
2230 L'elenco dettagliato dei nomi di queste costanti è riportato nelle diverse
2231 sezioni di tab.~\ref{tab:sig_si_code_special} che sono state ordinate nella
2232 sequenza in cui si sono appena citati i rispettivi segnali, il prefisso del
2233 nome indica comunque in maniera diretta il segnale a cui le costanti fanno
2239 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2241 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2244 \const{ILL\_ILLOPC} & Codice di operazione illegale.\\
2245 \const{ILL\_ILLOPN} & Operando illegale.\\
2246 \const{ILL\_ILLADR} & Modo di indirizzamento illegale.\\
2247 \const{ILL\_ILLTRP} & Trappola di processore illegale.\\
2248 \const{ILL\_PRVOPC} & Codice di operazione privilegiato.\\
2249 \const{ILL\_PRVREG} & Registro privilegiato.\\
2250 \const{ILL\_COPROC} & Errore del coprocessore.\\
2251 \const{ILL\_BADSTK} & Errore nello stack interno.\\
2253 \const{FPE\_INTDIV} & Divisione per zero intera.\\
2254 \const{FPE\_INTOVF} & Overflow intero.\\
2255 \const{FPE\_FLTDIV} & Divisione per zero in virgola mobile.\\
2256 \const{FPE\_FLTOVF} & Overflow in virgola mobile.\\
2257 \const{FPE\_FLTUND} & Underflow in virgola mobile.\\
2258 \const{FPE\_FLTRES} & Risultato in virgola mobile non esatto.\\
2259 \const{FPE\_FLTINV} & Operazione in virgola mobile non valida.\\
2260 \const{FPE\_FLTSUB} & Mantissa? fuori intervallo.\\
2262 \const{SEGV\_MAPERR} & Indirizzo non mappato.\\
2263 \const{SEGV\_ACCERR} & Permessi non validi per l'indirizzo.\\
2265 \const{BUS\_ADRALN} & Allineamento dell'indirizzo non valido.\\
2266 \const{BUS\_ADRERR} & Indirizzo fisico inesistente.\\
2267 \const{BUS\_OBJERR} & Errore hardware sull'indirizzo.\\
2269 \const{TRAP\_BRKPT} & Breakpoint sul processo.\\
2270 \const{TRAP\_TRACE} & Trappola di tracciamento del processo.\\
2272 \constd{CLD\_EXITED} & Il figlio è uscito.\\
2273 \constd{CLD\_KILLED} & Il figlio è stato terminato.\\
2274 \constd{CLD\_DUMPED} & Il figlio è terminato in modo anormale.\\
2275 \constd{CLD\_TRAPPED} & Un figlio tracciato ha raggiunto una trappola.\\
2276 \constd{CLD\_STOPPED} & Il figlio è stato fermato.\\
2277 \constd{CLD\_CONTINUED}& Il figlio è ripartito.\\
2279 \const{POLL\_IN} & Disponibili dati in ingresso.\\
2280 \const{POLL\_OUT} & Spazio disponibile sul buffer di uscita.\\
2281 \const{POLL\_MSG} & Disponibili messaggi in ingresso.\\
2282 \const{POLL\_ERR} & Errore di I/O.\\
2283 \const{POLL\_PRI} & Disponibili dati di alta priorità in ingresso.\\
2284 \const{POLL\_HUP} & Il dispositivo è stato disconnesso.\\
2287 \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2288 impostati rispettivamente dai segnali \signal{SIGILL}, \signal{SIGFPE},
2289 \signal{SIGSEGV}, \signal{SIGBUS}, \signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e
2290 \signal{SIGPOLL}/\signal{SIGIO}.}
2291 \label{tab:sig_si_code_special}
2294 Il resto della struttura \struct{siginfo\_t} è definito come una
2295 \dirct{union} ed i valori eventualmente presenti dipendono dal segnale
2296 ricevuto, così \signal{SIGCHLD} ed i segnali \textit{real-time} (vedi
2297 sez.~\ref{sec:sig_real_time}) inviati tramite \func{kill} avvalorano
2298 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti al processo che ha
2299 emesso il segnale, \signal{SIGCHLD} avvalora anche i campi \var{si\_status},
2300 \var{si\_utime} e \var{si\_stime} che indicano rispettivamente lo stato di
2301 uscita, l'\textit{user time} e il \textit{system time} (vedi
2302 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}) usati dal processo; \signal{SIGILL},
2303 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr}
2304 con l'indirizzo in cui è avvenuto l'errore, \signal{SIGIO} (vedi
2305 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) avvalora \var{si\_fd} con il numero del
2306 file descriptor e \var{si\_band} per i \itindex{out-of-band} dati urgenti
2307 (vedi sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}) su un socket, il segnale inviato alla
2308 scadenza di un \itindex{POSIX~Timer~API} POSIX timer (vedi
2309 sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) avvalora i campi \var{si\_timerid} e
2312 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
2313 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
2314 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
2315 \struct{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
2316 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}. Per questo motivo
2317 se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
2318 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
2319 un ripristino corretto dello stesso.
2321 Per questo è sempre opportuno usare \func{sigaction}, che è in grado di
2322 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
2323 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
2324 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
2325 che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a
2326 meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è
2327 sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}.
2329 \begin{figure}[!htbp]
2330 \footnotesize \centering
2331 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2332 \includecodesample{listati/Signal.c}
2335 \caption{La funzione \func{Signal}, equivalente a \func{signal}, definita
2336 attraverso \func{sigaction}.}
2337 \label{fig:sig_Signal_code}
2340 Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata
2341 che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire attraverso
2342 \func{sigaction} una funzione equivalente \func{Signal}, il cui codice è
2343 riportato in fig.~\ref{fig:sig_Signal_code} (il codice completo si trova nel
2344 file \file{SigHand.c} nei sorgenti allegati). Anche in questo caso, per
2345 semplificare la definizione si è poi definito un apposito tipo
2346 \texttt{SigFunc} per esprimere in modo più comprensibile la forma di un
2349 Si noti come, essendo la funzione estremamente semplice, essa è definita come
2350 \dirct{inline}. Questa direttiva viene usata per dire al compilatore di
2351 trattare la funzione cui essa fa riferimento in maniera speciale inserendo il
2352 codice direttamente nel testo del programma. Anche se i compilatori più
2353 moderni sono in grado di effettuare da soli queste manipolazioni (impostando
2354 le opportune ottimizzazioni) questa è una tecnica usata per migliorare le
2355 prestazioni per le funzioni piccole ed usate di frequente, in particolare nel
2356 kernel, dove in certi casi le ottimizzazioni dal compilatore, tarate per l'uso
2357 in \textit{user space}, non sono sempre adatte.
2359 In tal caso infatti le istruzioni per creare un nuovo frame nello
2360 \textit{stack} per chiamare la funzione costituirebbero una parte rilevante
2361 del codice, appesantendo inutilmente il programma. Originariamente questo
2362 comportamento veniva ottenuto con delle macro, ma queste hanno tutta una serie
2363 di problemi di sintassi nel passaggio degli argomenti (si veda ad esempio
2364 \cite{PratC}) che in questo modo possono essere evitati.
2368 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o
2369 \textit{signal mask}}
2370 \label{sec:sig_sigmask}
2372 \index{maschera dei segnali|(}
2373 Come spiegato in sez.~\ref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi unix-like
2374 permettono di bloccare temporaneamente (o di eliminare completamente,
2375 impostando come azione \const{SIG\_IGN}) la consegna dei segnali ad un
2376 processo. Questo è fatto specificando la cosiddetta \textsl{maschera dei
2377 segnali} (o \textit{signal mask}) del processo\footnote{nel caso di Linux
2378 essa è mantenuta dal campo \var{blocked} della \struct{task\_struct} del
2379 processo.} cioè l'insieme dei segnali la cui consegna è bloccata.
2381 Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} che la maschera dei segnali
2382 viene ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo
2383 visto al paragrafo precedente che essa può essere modificata durante
2384 l'esecuzione di un gestore ed automaticamente ripristinata quando questo
2385 ritorna, attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \struct{sigaction}.
2387 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}
2388 è che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice, in modo
2389 da essere sicuri che essi siano eseguite senza interruzioni da parte di un
2390 segnale. Nel caso in questione si trattava della sezione di codice fra il
2391 controllo e la eventuale cancellazione del flag impostato dal gestore di un
2392 segnale che testimoniava l'avvenuta occorrenza dello stesso.
2394 Come illustrato in sez.~\ref{sec:proc_atom_oper} le operazioni più semplici,
2395 come l'assegnazione o il controllo di una variabile, di norma sono atomiche, e
2396 qualora si voglia essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}. Ma
2397 quando si devono eseguire più operazioni su delle variabili (nell'esempio
2398 citato un controllo ed una assegnazione) o comunque eseguire una serie di
2399 istruzioni, l'atomicità non è più possibile.
2401 In questo caso, se si vuole essere sicuri di non poter essere interrotti da un
2402 segnale durante l'esecuzione di una sezione di codice, lo si può bloccare
2403 esplicitamente modificando la maschera dei segnali del processo con la
2404 funzione di sistema \funcd{sigprocmask}, il cui prototipo è:
2408 \fdecl{int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)}
2409 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali del processo corrente.}
2412 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2413 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2415 \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2416 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2421 La funzione usa l'insieme di segnali posto all'indirizzo passato
2422 nell'argomento \param{set} per modificare la maschera dei segnali del processo
2423 corrente. La modifica viene effettuata a seconda del valore
2424 dell'argomento \param{how}, secondo le modalità specificate in
2425 tab.~\ref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore non nullo
2426 per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a
2432 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2434 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2437 \const{SIG\_BLOCK} & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
2438 quello specificato e quello corrente.\\
2439 \const{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
2440 dalla maschera dei segnali, specificare la
2441 cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
2442 \const{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
2443 specificato da \param{set}.\\
2446 \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
2447 \func{sigprocmask}.}
2448 \label{tab:sig_procmask_how}
2451 In questo modo diventa possibile proteggere delle sezioni di codice bloccando
2452 l'insieme di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della sezione
2453 critica. La funzione permette di risolvere problemi come quelli mostrati in
2454 fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo la sezione fra il controllo del
2455 flag e la sua cancellazione. La funzione può essere usata anche all'interno
2456 di un gestore, ad esempio per riabilitare la consegna del segnale che l'ha
2457 invocato, in questo caso però occorre ricordare che qualunque modifica alla
2458 maschera dei segnali viene perduta al ritorno dallo stesso.
2460 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
2461 dei casi di \textit{race condition} restano aperte alcune possibilità legate
2462 all'uso di \func{pause}. Il caso è simile a quello del problema illustrato
2463 nell'esempio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}, e cioè la possibilità che
2464 il processo riceva il segnale che si intende usare per uscire dallo stato di
2465 attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima dell'esecuzione di
2466 quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica della maschera dei
2467 segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla sospensione del
2468 processo lo standard POSIX ha previsto la funzione di sistema
2469 \funcd{sigsuspend}, il cui prototipo è:
2473 \fdecl{int sigsuspend(const sigset\_t *mask)}
2474 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali mettendo in attesa il processo.}
2477 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2478 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2480 \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2481 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2486 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
2487 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
2488 sez.~\ref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
2489 \signal{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per poter
2490 usare l'implementazione vista in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
2491 interferenze. Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
2492 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
2493 ottenere un'implementazione, riportata in fig.~\ref{fig:sig_sleep_ok} che non
2494 presenta neanche questa necessità.
2496 \begin{figure}[!htbp]
2497 \footnotesize \centering
2498 \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2499 \includecodesample{listati/sleep.c}
2502 \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.}
2503 \label{fig:sig_sleep_ok}
2506 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
2507 non si è usato l'approccio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando
2508 l'uso di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small
2509 27--30}) non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per
2510 interrompere il programma messo in attesa.
2512 La prima parte della funzione (\texttt{\small 6--10}) provvede ad installare
2513 l'opportuno gestore per \signal{SIGALRM}, salvando quello originario, che
2514 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 23}); il passo
2515 successivo è quello di bloccare \signal{SIGALRM} (\texttt{\small 11--14}) per
2516 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2517 \func{alarm} (\texttt{\small 16}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2518 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2519 fine (\texttt{\small 22}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2520 \var{sleep\_mask} per riattivare \signal{SIGALRM} all'esecuzione di
2523 In questo modo non sono più possibili \textit{race condition} dato che
2524 \signal{SIGALRM} viene disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla chiamata
2525 di \func{sigsuspend}. Questo metodo è assolutamente generale e può essere
2526 applicato a qualunque altra situazione in cui si deve attendere per un
2527 segnale, i passi sono sempre i seguenti:
2529 \item leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2530 con \func{sigprocmask};
2531 \item mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2532 ricezione del segnale voluto;
2533 \item ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2535 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2536 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il \textit{deadlock}
2537 dovuto all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione di \func{sigsuspend}.
2539 \index{maschera dei segnali|)}
2542 \subsection{Criteri di programmazione per i gestori dei segnali}
2543 \label{sec:sig_signal_handler}
2545 Abbiamo finora parlato dei gestori dei segnali come funzioni chiamate in
2546 corrispondenza della consegna di un segnale. In realtà un gestore non può
2547 essere una funzione qualunque, in quanto esso può essere eseguito in
2548 corrispondenza all'interruzione in un punto qualunque del programma
2549 principale, cosa che ad esempio può rendere problematico chiamare all'interno
2550 di un gestore di segnali la stessa funzione che dal segnale è stata
2553 \index{funzioni!\textit{signal safe}|(}
2555 Il concetto è comunque più generale e porta ad una distinzione fra quelle che
2556 POSIX chiama \textsl{funzioni insicure} (\textit{signal unsafe function}) e
2557 \textsl{funzioni sicure} (o più precisamente \textit{signal safe function}).
2558 Quando un segnale interrompe una funzione insicura ed il gestore chiama al suo
2559 interno una funzione insicura il sistema può dare luogo ad un comportamento
2560 indefinito, la cosa non avviene invece per le funzioni sicure.
2562 Tutto questo significa che la funzione che si usa come gestore di segnale deve
2563 essere programmata con molta cura per evirare questa evenienza e che non è
2564 possibile utilizzare al suo interno una qualunque funzione di sistema, se si
2565 vogliono evitare questi problemi si può ricorrere soltanto all'uso delle
2566 funzioni considerate sicure.
2568 L'elenco delle funzioni considerate sicure varia a seconda della
2569 implementazione utilizzata e dello standard a cui si fa riferimento. Non è
2570 riportata una lista specifica delle funzioni sicure per Linux, e si suppone
2571 pertanto che siano quelle richieste dallo standard. Secondo quanto richiesto
2572 dallo standard POSIX 1003.1 nella revisione del 2003, le ``\textit{signal safe
2573 function}'' che possono essere chiamate anche all'interno di un gestore di
2574 segnali sono tutte quelle della lista riportata in
2575 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions}.
2577 \begin{figure}[!htb]
2578 \footnotesize \centering
2579 \begin{minipage}[c]{14cm}
2580 \func{\_exit}, \func{abort}, \func{accept}, \func{access},
2581 \func{aio\_error} \func{aio\_return}, \func{aio\_suspend}, \func{alarm},
2582 \func{bind}, \func{cfgetispeed}, \func{cfgetospeed}, \func{cfsetispeed},
2583 \func{cfsetospeed}, \func{chdir}, \func{chmod}, \func{chown},
2584 \func{clock\_gettime}, \func{close}, \func{connect}, \func{creat},
2585 \func{dup}, \func{dup2}, \func{execle}, \func{execve}, \func{fchmod},
2586 \func{fchown}, \func{fcntl}, \func{fdatasync}, \func{fork},
2587 \func{fpathconf}, \func{fstat}, \func{fsync}, \func{ftruncate},
2588 \func{getegid}, \func{geteuid}, \func{getgid}, \func{getgroups},
2589 \func{getpeername}, \func{getpgrp}, \func{getpid}, \func{getppid},
2590 \func{getsockname}, \func{getsockopt}, \func{getuid}, \func{kill},
2591 \func{link}, \func{listen}, \func{lseek}, \func{lstat}, \func{mkdir},
2592 \func{mkfifo}, \func{open}, \func{pathconf}, \func{pause}, \func{pipe},
2593 \func{poll}, \funcm{posix\_trace\_event}, \func{pselect}, \func{raise},
2594 \func{read}, \func{readlink}, \func{recv}, \func{recvfrom},
2595 \func{recvmsg}, \func{rename}, \func{rmdir}, \func{select},
2596 \func{sem\_post}, \func{send}, \func{sendmsg}, \func{sendto},
2597 \func{setgid}, \func{setpgid}, \func{setsid}, \func{setsockopt},
2598 \func{setuid}, \func{shutdown}, \func{sigaction}, \func{sigaddset},
2599 \func{sigdelset}, \func{sigemptyset}, \func{sigfillset},
2600 \func{sigismember}, \func{signal}, \func{sigpause}, \func{sigpending},
2601 \func{sigprocmask}, \func{sigqueue}, \funcm{sigset}, \func{sigsuspend},
2602 \func{sleep}, \func{socket}, \func{socketpair}, \func{stat},
2603 \func{symlink}, \func{sysconf}, \func{tcdrain}, \func{tcflow},
2604 \func{tcflush}, \func{tcgetattr}, \func{tcgetgrp}, \func{tcsendbreak},
2605 \func{tcsetattr}, \func{tcsetpgrp}, \func{time}, \func{timer\_getoverrun},
2606 \func{timer\_gettime}, \func{timer\_settime}, \func{times}, \func{umask},
2607 \func{uname}, \func{unlink}, \func{utime}, \func{wait}, \func{waitpid},
2611 \caption{Elenco delle funzioni sicure secondo lo standard POSIX
2613 \label{fig:sig_safe_functions}
2616 \index{funzioni!\textit{signal safe}|)}
2618 Lo standard POSIX.1-2004 modifica la lista di
2619 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions} aggiungendo le funzioni \func{\_Exit} e
2620 \func{sockatmark}, mentre lo standard POSIX.1-2008 rimuove della lista le tre
2621 funzioni \func{fpathconf}, \func{pathconf}, \func{sysconf} e vi aggiunge le
2622 ulteriori funzioni in fig.~\ref{fig:sig_safe_functions_posix_2008}.
2624 \begin{figure}[!htb]
2625 \footnotesize \centering
2626 \begin{minipage}[c]{14cm}
2627 \func{execl}, \func{execv}, \func{faccessat}, \func{fchmodat},
2628 \func{fchownat}, \func{fexecve}, \func{fstatat}, \func{futimens},
2629 \func{linkat}, \func{mkdirat}, \func{mkfifoat}, \func{mknod},
2630 \func{mknodat}, \func{openat}, \func{readlinkat}, \func{renameat},
2631 \func{symlinkat}, \func{unlinkat}, \func{utimensat}, \func{utimes}.
2634 \caption{Ulteriori funzioni sicure secondo lo standard POSIX.1-2008.}
2635 \label{fig:sig_safe_functions_posix_2008}
2639 Per questo motivo è opportuno mantenere al minimo indispensabile le operazioni
2640 effettuate all'interno di un gestore di segnali, qualora si debbano compiere
2641 operazioni complesse è sempre preferibile utilizzare la tecnica in cui si usa
2642 il gestore per impostare il valore di una qualche variabile globale, e poi si
2643 eseguono le operazioni complesse nel programma verificando (con tutti gli
2644 accorgimenti visti in precedenza) il valore di questa variabile tutte le volte
2645 che si è rilevata una interruzione dovuta ad un segnale.
2648 \section{Funzionalità avanzate}
2649 \label{sec:sig_advanced_signal}
2651 Tratteremo in questa ultima sezione alcune funzionalità avanzate relativa ai
2652 segnali ed in generale ai meccanismi di notifica, a partire dalla funzioni
2653 introdotte per la gestione dei cosiddetti ``\textsl{segnali real-time}'', alla
2654 gestione avanzata delle temporizzazioni e le nuove interfacce per la gestione
2655 di segnali ed eventi attraverso l'uso di file descriptor.
2657 \subsection{I segnali \textit{real-time}}
2658 \label{sec:sig_real_time}
2660 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2661 \textit{real-time}, ha introdotto una estensione del modello classico dei
2662 segnali che presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa
2663 estensione è stata introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43, e dalla
2664 versione 2.1 della \acr{glibc}.} in particolare sono stati superati tre
2665 limiti fondamentali dei segnali classici:
2666 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2667 \item[\textbf{I segnali non sono accumulati}]
2668 se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2669 questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2670 accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto.
2671 \item[\textbf{I segnali non trasportano informazione}]
2672 i segnali classici non prevedono altra informazione sull'evento
2673 che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2674 l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero).
2675 \item[\textbf{I segnali non hanno un ordine di consegna}]
2676 l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2677 prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2678 certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2681 Per poter superare queste limitazioni lo standard POSIX.1b ha introdotto delle
2682 nuove caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di
2683 segnali, che vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare le
2684 funzionalità aggiunte sono:
2687 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2688 multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2689 dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2690 segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera;
2691 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2692 vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2693 con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore;
2694 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al gestore,
2695 attraverso l'uso di un apposito campo \var{si\_value} nella struttura
2696 \struct{siginfo\_t}, accessibile tramite gestori di tipo
2697 \var{sa\_sigaction}.
2700 Tutte queste nuove funzionalità eccetto l'ultima, che, come illustrato in
2701 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}, è disponibile anche con i segnali ordinari, si
2702 applicano solo ai nuovi segnali \textit{real-time}; questi ultimi sono
2703 accessibili in un intervallo di valori specificati dalle due costanti
2704 \constd{SIGRTMIN} e \constd{SIGRTMAX}, che specificano il numero minimo e
2705 massimo associato ad un segnale \textit{real-time}.
2707 Su Linux di solito il primo valore è 33, mentre il secondo è \code{\_NSIG-1},
2708 che di norma (vale a dire sulla piattaforma i386) è 64. Questo dà un totale di
2709 32 segnali disponibili, contro gli almeno 8 richiesti da POSIX.1b. Si tenga
2710 presente però che i primi segnali \textit{real-time} disponibili vendono usati
2711 dalle \acr{glibc} per l'implementazione dei \textit{thread} POSIX (vedi
2712 sez.~\ref{sec:thread_posix_intro}), ed il valore di \const{SIGRTMIN} viene
2713 modificato di conseguenza.\footnote{per la precisione vengono usati i primi
2714 tre per la vecchia implementazione dei \textit{LinuxThread} ed i primi due
2715 per la nuova NTPL (\textit{New Thread Posix Library}), il che comporta che
2716 \const{SIGRTMIN} a seconda dei casi può assumere i valori 34 o 35.}
2718 Per questo motivo nei programmi che usano i segnali \textit{real-time} non si
2719 deve mai usare un valore assoluto dato che si correrebbe il rischio di
2720 utilizzare un segnale in uso alle librerie, ed il numero del segnale deve
2721 invece essere sempre specificato in forma relativa a \const{SIGRTMIN} (come
2722 \code{SIGRTMIN + n}) avendo inoltre cura di controllare di non aver mai
2723 superato \const{SIGRTMAX}.
2725 I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono
2726 consegnati per primi, inoltre i segnali \textit{real-time} non possono
2727 interrompere l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità più alta; la
2728 loro azione predefinita è quella di terminare il programma. I segnali
2729 ordinari hanno tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque
2730 segnale \textit{real-time}. Lo standard non definisce niente al riguardo ma
2731 Linux, come molte altre implementazioni, adotta questa politica.
2733 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2734 specifico, a meno di non richiedere specificamente il loro utilizzo in
2735 meccanismi di notifica come quelli per l'I/O asincrono (vedi
2736 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o per le code di messaggi POSIX (vedi
2737 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}), pertanto devono essere inviati esplicitamente.
2739 Inoltre, per poter usufruire della capacità di restituire dei dati, i relativi
2740 gestori devono essere installati con \func{sigaction}, specificando per
2741 \var{sa\_flags} la modalità \const{SA\_SIGINFO} che permette di utilizzare la
2742 forma estesa \var{sa\_sigaction} del gestore (vedi
2743 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}). In questo modo tutti i segnali
2744 \textit{real-time} possono restituire al gestore una serie di informazioni
2745 aggiuntive attraverso l'argomento \struct{siginfo\_t}, la cui definizione è
2746 stata già vista in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}, nella trattazione dei gestori
2749 In particolare i campi utilizzati dai segnali \textit{real-time} sono
2750 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} in cui vengono memorizzati rispettivamente il
2751 \ids{PID} e l'\ids{UID} effettivo del processo che ha inviato il segnale,
2752 mentre per la restituzione dei dati viene usato il campo \var{si\_value}.
2754 \begin{figure}[!htb]
2755 \footnotesize \centering
2756 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2757 \includestruct{listati/sigval_t.h}
2760 \caption{La definizione dell'unione \structd{sigval}, definita anche come
2761 tipo \type{sigval\_t}.}
2762 \label{fig:sig_sigval}
2765 Detto campo, identificato con il tipo di dato \type{sigval\_t}, è una
2766 \dirct{union} di tipo \struct{sigval} (la sua definizione è in
2767 fig.~\ref{fig:sig_sigval}) in cui può essere memorizzato o un valore numerico,
2768 se usata nella forma \var{sival\_int}, o un puntatore, se usata nella forma
2769 \var{sival\_ptr}. L'unione viene usata dai segnali \textit{real-time} e da
2770 vari meccanismi di notifica per restituire dati al gestore del segnale in
2771 \var{si\_value}. Un campo di tipo \type{sigval\_t} è presente anche nella
2772 struttura \struct{sigevent} (definita in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}) che
2773 viene usata dai meccanismi di notifica come quelli per
2774 \itindex{POSIX~Timer~API} i timer POSIX (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}),
2775 l'I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di
2776 messaggi POSIX (vedi sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}).
2778 A causa delle loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta ad
2779 inviare segnali \textit{real-time}, poiché non è in grado di fornire alcun
2780 valore per il campo \var{si\_value} restituito nella struttura
2781 \struct{siginfo\_t} prevista da un gestore in forma estesa. Per questo motivo
2782 lo standard ha previsto una nuova funzione, \funcd{sigqueue}, il cui prototipo
2787 \fdecl{int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const union sigval value)}
2788 \fdesc{Invia un segnale con un valore di informazione.}
2791 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2792 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2794 \item[\errcode{EAGAIN}] la coda è esaurita, ci sono già
2795 \const{SIGQUEUE\_MAX} segnali in attesa si consegna.
2796 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2798 \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2799 segnale al processo specificato.
2800 \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
2806 La funzione invia il segnale indicato dall'argomento \param{signo} al processo
2807 indicato dall'argomento \param{pid}. Per il resto il comportamento della
2808 funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i privilegi occorrenti ad
2809 inviare il segnale ad un determinato processo sono gli stessi; un valore nullo
2810 di \param{signo} permette di verificare le condizioni di errore senza inviare
2813 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2814 installato un gestore con \const{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse disponibili,
2815 (vale a dire che c'è posto nella coda dei segnali \textit{real-time}) esso
2816 viene inserito e diventa pendente. Una volta consegnato il segnale il gestore
2817 otterrà nel campo \var{si\_code} di \struct{siginfo\_t} il valore
2818 \const{SI\_QUEUE} e nel campo \var{si\_value} il valore indicato
2819 nell'argomento \param{value}. Se invece si è installato un gestore nella forma
2820 classica il segnale sarà generato, ma tutte le caratteristiche tipiche dei
2821 segnali \textit{real-time} (priorità e coda) saranno perse.
2823 Secondo lo standard POSIX la profondità della coda è indicata dalla costante
2824 \const{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante costanti di sistema definite dallo
2825 standard POSIX che non abbiamo riportato esplicitamente in
2826 sez.~\ref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo standard,
2827 \const{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32. Nel caso di Linux la coda ha una
2828 dimensione variabile; fino alla versione 2.6.7 c'era un limite massimo globale
2829 che poteva essere impostato come parametro del kernel in
2830 \sysctlfile{kernel/rtsig-max} ed il valore predefinito era pari a 1024. A
2831 partire dal kernel 2.6.8 il valore globale è stato rimosso e sostituito dalla
2832 risorsa \const{RLIMIT\_SIGPENDING} associata al singolo utente, che può essere
2833 modificata con \func{setrlimit} come illustrato in
2834 sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}.
2836 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni di sistema che
2837 permettono di gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono
2838 in particolar modo nel caso dei \itindex{thread} \textit{thread}, in cui si
2839 possono usare i segnali \textit{real-time} come meccanismi di comunicazione
2840 elementare; la prima di queste è \funcd{sigwait}, il cui prototipo è:
2844 \fdecl{int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
2845 \fdesc{Attende la ricezione di un segnale.}
2847 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2848 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2850 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta.
2851 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2853 ed inoltre \errval{EFAULT} nel suo significato generico.}
2856 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque fra quelli
2857 indicati nel \textit{signal set} specificato in \param{set}, il cui valore
2858 viene restituito nella variabile puntata da \param{sig}. Se sono pendenti più
2859 segnali, viene estratto quello a priorità più alta, cioè quello con il numero
2860 più basso. Se, nel caso di segnali \textit{real-time}, c'è più di un segnale
2861 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
2862 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato. Se non c'è
2863 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
2866 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
2867 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
2868 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
2869 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
2870 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
2871 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
2874 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni di sistema, anch'esse usate
2875 prevalentemente con i \itindex{thread} \textit{thread}; \funcd{sigwaitinfo} e
2876 \funcd{sigtimedwait}, i relativi prototipi sono:
2880 \fdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}
2881 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni.}
2882 \fdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info, const
2883 struct timespec *timeout)}
2884 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni per un tempo massimo.}
2887 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2888 caso \var{errno} assumerà uno gli stessi valori di \func{sigwait} ai quali
2889 si aggiunge per \func{sigtimedwait}:
2891 \item[\errcode{EAGAIN}] si è superato il timeout senza che un segnale atteso
2898 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
2899 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
2900 tramite l'argomento \param{info}; in particolare viene restituito il numero
2901 del segnale nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il
2902 segnale è stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno
2903 ad esso associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è
2906 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout
2907 con l'argomento omonimo, scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si
2908 specifica per \param{timeout} un puntatore nullo il comportamento sarà
2909 identico a \func{sigwaitinfo}. Se si specifica un tempo di timeout nullo e non
2910 ci sono segnali pendenti la funzione ritornerà immediatamente, in questo modo
2911 si può eliminare un segnale dalla coda senza dover essere bloccati qualora
2912 esso non sia presente.
2916 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
2917 con i \textit{thread}. In genere esse vengono chiamate dal \textit{thread}
2918 incaricato della gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che
2919 usualmente sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per
2920 mettersi in attesa del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non
2921 devono essere installati gestori, che solo il \textit{thread} di gestione deve
2922 usare \func{sigwait} e che i segnali gestiti in questa maniera, per evitare
2923 che venga eseguita l'azione predefinita, devono essere mascherati per tutti i
2924 \textit{thread}, compreso quello dedicato alla gestione, che potrebbe
2925 riceverlo fra due chiamate successive.
2930 \subsection{La gestione avanzata delle temporizzazioni}
2931 \label{sec:sig_timer_adv}
2933 % TODO: indicizzare i termini \itindex{POSIX~Timer~API} e HRT
2935 Sia le funzioni per la gestione dei tempi viste in
2936 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times} che quelle per la gestione dei timer di
2937 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} sono state a lungo limitate dalla risoluzione
2938 massima dei tempi dell'orologio interno del kernel, che era quella ottenibile
2939 dal timer di sistema che governa lo \textit{scheduler}, e quindi limitate
2940 dalla frequenza dello stesso che si ricordi, come già illustrato in
2941 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, è data dal valore della costante \texttt{HZ}.
2943 I contatori usati per il calcolo dei tempi infatti erano basati sul numero di
2944 \itindex{jiffies} \textit{jiffies} che vengono incrementati ad ogni
2945 \textit{clock tick} del timer di sistema, il che comportava anche, come
2946 accennato in sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} per \func{setitimer}, problemi per
2947 il massimo periodo di tempo copribile da alcuni di questi orologi, come quelli
2948 associati al \textit{process time} almeno fino a quando, con il kernel 2.6.16,
2949 non è stato rimosso il limite di un valore a 32 bit per i \textit{jiffies}.
2951 \itindbeg{POSIX~Timer~API}
2953 Nelle architetture moderne però tutti i computer sono dotati di temporizzatori
2954 hardware che possono supportare risoluzioni molto elevate, ed in maniera del
2955 tutto indipendente dalla frequenza scelta per il timer di sistema che governa
2956 lo \textit{scheduler}, normalmente si possono ottenere precisioni fino al
2957 microsecondo, andando molto oltre in caso di hardware dedicato.
2959 Per questo lo standard POSIX.1-2001 ha previsto una serie di nuove funzioni
2960 relative a quelli che vengono chiamati ``\textsl{orologi}
2961 \textit{real-time}'', in grado di supportare risoluzioni fino al
2962 nanosecondo. Inoltre le CPU più moderne sono dotate a loro volta di contatori
2963 ad alta definizione che consentono una grande accuratezza nella misura del
2964 tempo da esse dedicato all'esecuzione di un processo.
2966 Per usare queste funzionalità ed ottenere risoluzioni temporali più accurate,
2967 occorre però un opportuno supporto da parte del kernel, ed i cosiddetti
2968 \itindex{High~Resolution~Timer~(HRT)} \textit{high resolution timer} che
2969 consentono di fare ciò sono stati introdotti nel kernel ufficiale solo a
2970 partire dalla versione 2.6.21.\footnote{per il supporto deve essere stata
2971 abilitata l'opzione di compilazione \texttt{CONFIG\_HIGH\_RES\_TIMERS}, il
2972 supporto era però disponibile anche in precedenza nei patch facenti parte
2973 dello sviluppo delle estensioni \textit{real-time} del kernel, per cui
2974 alcune distribuzioni possono averlo anche con versioni precedenti del
2975 kernel.} Le funzioni definite dallo standard POSIX per gestire orologi ad
2976 alta definizione però erano già presenti, essendo stata introdotte insieme ad
2977 altre funzioni per il supporto delle estensioni \textit{real-time} con il
2978 rilascio del kernel 2.6, ma la risoluzione effettiva era nominale.
2980 A tutte le implementazioni che si rifanno a queste estensioni è richiesto di
2981 disporre di una versione \textit{real-time} almeno per l'orologio generale di
2982 sistema, quello che mantiene il \textit{calendar time} (vedi
2983 sez.~\ref{sec:sys_time_base}), che in questa forma deve indicare il numero di
2984 secondi e nanosecondi passati a partire dal primo gennaio 1970 (\textit{The
2985 Epoch}). Si ricordi infatti che l'orologio ordinario usato dal
2986 \textit{calendar time} riporta solo un numero di secondi, e che la risoluzione
2987 effettiva normalmente non raggiunge il nanosecondo (a meno di hardware
2988 specializzato). Oltre all'orologio generale di sistema possono essere
2989 presenti altri tipi di orologi \textit{real-time}, ciascuno dei quali viene
2990 identificato da un opportuno valore di una variabile di tipo
2991 \type{clockid\_t}; un elenco di quelli disponibili su Linux è riportato in
2992 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}.
2997 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2999 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3002 \const{CLOCK\_REALTIME} & Orologio \textit{real-time} di sistema, può
3003 essere impostato solo con privilegi
3005 \const{CLOCK\_MONOTONIC} & Orologio che indica un tempo monotono
3006 crescente (a partire da un tempo iniziale non
3007 specificato) che non può essere modificato e
3008 non cambia neanche in caso di reimpostazione
3009 dell'orologio di sistema.\\
3010 \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU usato
3011 da un processo (il \textit{process time} di
3012 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}, nel totale di
3013 \textit{system time} e \textit{user time})
3014 comprensivo di tutto il tempo di CPU usato
3015 da eventuali \itindex{thread}
3017 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU
3018 (\textit{user time} e \textit{system time})
3019 usato da un singolo \itindex{thread}
3022 \const{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW}&Simile al precedente, ma non subisce gli
3023 aggiustamenti dovuti all'uso di NTP (viene
3024 usato per fare riferimento ad una fonte
3025 hardware). Questo orologio è specifico di
3026 Linux, ed è disponibile a partire dal kernel
3028 \const{CLOCK\_BOOTTIME} & Identico a \const{CLOCK\_MONOTONIC} ma tiene
3029 conto anche del tempo durante il quale il
3030 sistema è stato sospeso (nel caso di
3031 sospensione in RAM o \textsl{ibernazione} su
3032 disco. Questo orologio è specifico di Linux,
3033 ed è disponibile a partire dal kernel
3035 \const{CLOCK\_REALTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_REALTIME}, ma se
3036 usato per un timer il sistema sarà riattivato
3037 anche se è in sospensione. Questo orologio è
3038 specifico di Linux, ed è disponibile a
3039 partire dal kernel 3.0.\\
3040 \const{CLOCK\_BOOTTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_BOOTTIME}, ma se
3041 usato per un timer il sistema sarà riattivato
3042 anche se è in sospensione. Questo orologio è
3043 specifico di Linux, ed è disponibile a
3044 partire dal kernel 3.0.\\
3048 \caption{Valori possibili per una variabile di tipo \type{clockid\_t}
3049 usata per indicare a quale tipo di orologio si vuole fare riferimento.}
3050 \label{tab:sig_timer_clockid_types}
3054 % NOTE: dal 3.0 anche i cosiddetti Posix Alarm Timers, con
3055 % CLOCK_REALTIME_ALARM vedi http://lwn.net/Articles/429925/
3056 % TODO: dal 3.10 anche CLOCK_TAI
3058 Per poter utilizzare queste funzionalità le \acr{glibc} richiedono che la
3059 macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} sia definita ad un valore maggiore o uguale
3060 di \texttt{199309L} (vedi sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}), inoltre i
3061 programmi che le usano devono essere collegati con la libreria delle
3062 estensioni \textit{real-time} usando esplicitamente l'opzione \texttt{-lrt}.
3064 Si tenga presente inoltre che la disponibilità di queste funzionalità avanzate
3065 può essere controllato dalla definizione della macro \macro{\_POSIX\_TIMERS}
3066 ad un valore maggiore di 0, e che le ulteriori macro
3067 \macro{\_POSIX\_MONOTONIC\_CLOCK}, \macro{\_POSIX\_CPUTIME} e
3068 \macro{\_POSIX\_THREAD\_CPUTIME} indicano la presenza dei rispettivi orologi
3069 di tipo \const{CLOCK\_MONOTONIC}, \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3070 \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID}; tutte queste macro sono definite in
3071 \headfile{unistd.h}, che pertanto deve essere incluso per poterle
3072 controllarle. Infine se il kernel ha il supporto per gli \textit{high
3073 resolution timer} un elenco degli orologi e dei timer può essere ottenuto
3074 tramite il file \procfile{/proc/timer\_list}.
3076 Le due funzioni che ci consentono rispettivamente di modificare o leggere il
3077 valore per uno degli orologi \textit{real-time} sono \funcd{clock\_settime} e
3078 \funcd{clock\_gettime}; i rispettivi prototipi sono:
3082 \fdecl{int clock\_settime(clockid\_t clockid, const struct timespec *tp)}
3083 \fdesc{Imposta un orologio \textit{real-time}.}
3084 \fdecl{int clock\_gettime(clockid\_t clockid, struct timespec *tp)}
3085 \fdesc{Legge un orologio \textit{real-time}.}
3088 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3089 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3091 \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo \param{tp} non è valido.
3092 \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3093 valido o il relativo orologio \textit{real-time} non è supportato dal
3095 \item[\errcode{EPERM}] non si ha il permesso di impostare l'orologio
3096 indicato (solo per \func{clock\_settime}).
3101 Entrambe le funzioni richiedono che si specifichi come primo argomento il tipo
3102 di orologio su cui si vuole operare con uno dei valori di
3103 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} o con il risultato di una chiamata a
3104 \func{clock\_getcpuclockid} (che tratteremo a breve), il secondo argomento
3105 invece è sempre il puntatore \param{tp} ad una struttura \struct{timespec}
3106 (vedi fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}) che deve essere stata
3107 precedentemente allocata. Per \func{clock\_settime} questa dovrà anche essere
3108 stata inizializzata con il valore che si vuole impostare sull'orologio, mentre
3109 per \func{clock\_gettime} verrà restituito al suo interno il valore corrente
3112 Si tenga presente inoltre che per eseguire un cambiamento sull'orologio
3113 generale di sistema \const{CLOCK\_REALTIME} occorrono i privilegi
3114 amministrativi;\footnote{ed in particolare la \textit{capability}
3115 \const{CAP\_SYS\_TIME}.} inoltre ogni cambiamento ad esso apportato non avrà
3116 nessun effetto sulle temporizzazioni effettuate in forma relativa, come quelle
3117 impostate sulle quantità di \textit{process time} o per un intervallo di tempo
3118 da trascorrere, ma solo su quelle che hanno richiesto una temporizzazione ad
3119 un istante preciso (in termini di \textit{calendar time}). Si tenga inoltre
3120 presente che nel caso di Linux \const{CLOCK\_REALTIME} è l'unico orologio per
3121 cui si può effettuare una modifica, infatti nonostante lo standard preveda la
3122 possibilità di modifiche anche per \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3123 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}, il kernel non le consente.
3125 Oltre alle due funzioni precedenti, lo standard POSIX prevede una terza
3126 funzione di sistema che consenta di ottenere la risoluzione effettiva fornita
3127 da un certo orologio, la funzione è \funcd{clock\_getres} ed il suo prototipo
3132 \fdecl{int clock\_getres(clockid\_t clockid, struct timespec *res)}
3133 \fdesc{Legge la risoluzione di un orologio \textit{real-time}.}
3136 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3137 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3139 \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo di \param{res} non è valido.
3140 \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3146 La funzione richiede come primo argomento l'indicazione dell'orologio di cui
3147 si vuole conoscere la risoluzione (effettuata allo stesso modo delle due
3148 precedenti) e questa verrà restituita in una struttura \struct{timespec}
3149 all'indirizzo puntato dall'argomento \param{res}.
3151 Come accennato il valore di questa risoluzione dipende sia dall'hardware
3152 disponibile che dalla implementazione delle funzioni, e costituisce il limite
3153 minimo di un intervallo di tempo che si può indicare. Qualunque valore si
3154 voglia utilizzare nelle funzioni di impostazione che non corrisponda ad un
3155 multiplo intero di questa risoluzione, sarà troncato in maniera automatica.
3157 Gli orologi elencati nella seconda sezione di
3158 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} sono delle estensioni specifiche di
3159 Linux, create per rispondere ad alcune esigenze specifiche, come quella di
3160 tener conto di eventuali periodi di sospensione del sistema, e presenti solo
3161 nelle versioni più recenti del kernel. In particolare gli ultimi due,
3162 contraddistinti dal suffisso \texttt{\_ALARM}, hanno un impiego particolare,
3163 derivato dalle esigenze emerse con Android per l'uso di Linux sui cellulari,
3164 che consente di creare timer che possono scattare, riattivando il sistema,
3165 anche quando questo è in sospensione. Per il loro utilizzo è prevista la
3166 necessità di una capacità specifica, \const{CAP\_WAKE\_ALARM} (vedi
3167 sez.~\ref{sec:proc_capabilities}).
3169 Si tenga presente inoltre che con l'introduzione degli \textit{high resolution
3170 timer} i due orologi \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3171 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} fanno riferimento ai contatori presenti in
3172 opportuni registri interni del processore; questo sui sistemi multiprocessore
3173 può avere delle ripercussioni sulla precisione delle misure di tempo che vanno
3174 al di là della risoluzione teorica ottenibile con \func{clock\_getres}, che
3175 può essere ottenuta soltanto quando si è sicuri che un processo (o un
3176 \textit{thread}) sia sempre stato eseguito sullo stesso processore.
3178 Con i sistemi multiprocessore infatti ogni singola CPU ha i suoi registri
3179 interni, e se ciascuna di esse utilizza una base di tempo diversa (se cioè il
3180 segnale di temporizzazione inviato ai processori non ha una sola provenienza)
3181 in genere ciascuna di queste potrà avere delle frequenze leggermente diverse,
3182 e si otterranno pertanto dei valori dei contatori scorrelati fra loro, senza
3183 nessuna possibilità di sincronizzazione.
3185 Il problema si presenta, in forma più lieve, anche se la base di tempo è la
3186 stessa, dato che un sistema multiprocessore non avvia mai tutte le CPU allo
3187 stesso istante, si potrà così avere di nuovo una differenza fra i contatori,
3188 soggetta però soltanto ad uno sfasamento costante. Per questo caso il kernel
3189 per alcune architetture ha del codice che consente di ridurre al minimo la
3190 differenza, ma non può essere comunque garantito che questa si annulli (anche
3191 se in genere risulta molto piccola e trascurabile nella gran parte dei casi).
3193 Per poter gestire questo tipo di problematiche lo standard ha previsto una
3194 apposita funzione che sia in grado di ottenere l'identificativo dell'orologio
3195 associato al \textit{process time} di un processo, la funzione è
3196 \funcd{clock\_getcpuclockid} ed il suo prototipo è:
3200 \fdecl{int clock\_getcpuclockid(pid\_t pid, clockid\_t *clockid)}
3201 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU usato da un processo.}
3204 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3205 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3207 \item[\errcode{ENOSYS}] non c'è il supporto per ottenere l'orologio relativo
3208 al \textit{process time} di un altro processo, e \param{pid} non
3209 corrisponde al processo corrente.
3210 \item[\errcode{EPERM}] il chiamante non ha il permesso di accedere alle
3211 informazioni relative al processo \param{pid}, avviene solo se è
3212 disponibile il supporto per leggere l'orologio relativo ad un altro
3214 \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il processo \param{pid}.
3219 La funzione ritorna l'identificativo di un orologio di sistema associato ad un
3220 processo indicato tramite l'argomento \param{pid}. Un utente normale, posto
3221 che il kernel sia sufficientemente recente da supportare questa funzionalità,
3222 può accedere soltanto ai dati relativi ai propri processi.
3224 Del tutto analoga a \func{clock\_getcpuclockid}, ma da utilizzare per ottenere
3225 l'orologio associato ad un \textit{thread} invece che a un processo, è
3226 \funcd{pthread\_getcpuclockid},\footnote{per poterla utilizzare, come per
3227 qualunque funzione che faccia riferimento ai \textit{thread}, occorre
3228 effettuare il collegamento alla relativa libreria di gestione compilando il
3229 programma con \texttt{-lpthread}.} il cui prototipo è:
3234 \fdecl{int pthread\_getcpuclockid(pthread\_t thread, clockid\_t *clockid)}
3235 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU associato ad un
3239 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3240 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3242 \item[\errcode{ENOENT}] la funzione non è supportata dal sistema.
3243 \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il \textit{thread} identificato
3249 % TODO, dal 2.6.39 aggiunta clock_adjtime
3251 Con l'introduzione degli orologi ad alta risoluzione è divenuto possibile
3252 ottenere anche una gestione più avanzata degli allarmi; abbiamo già visto in
3253 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} come l'interfaccia di \func{setitimer} derivata
3254 da BSD presenti delle serie limitazioni, come la possibilità di perdere un
3255 segnale sotto carico, tanto che nello standard POSIX.1-2008 questa viene
3256 marcata come obsoleta, e ne viene fortemente consigliata la sostituzione con
3257 nuova interfaccia definita dallo standard POSIX.1-2001 che va sotto il nome di
3258 \textit{POSIX Timer API}. Questa interfaccia è stata introdotta a partire dal
3259 kernel 2.6, anche se il supporto di varie funzionalità da essa previste è
3260 stato aggiunto solo in un secondo tempo.
3262 Una delle principali differenze della nuova interfaccia è che un processo può
3263 utilizzare un numero arbitrario di timer; questi vengono creati (ma non
3264 avviati) tramite la funzione di sistema \funcd{timer\_create}, il cui
3270 \fdecl{int timer\_create(clockid\_t clockid, struct sigevent *evp,
3272 \fdesc{Crea un nuovo timer POSIX.}
3275 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3276 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3278 \item[\errcode{EAGAIN}] fallimento nel tentativo di allocare le strutture
3280 \item[\errcode{EINVAL}] uno dei valori specificati per \param{clockid} o per
3281 i campi \var{sigev\_notify}, \var{sigev\_signo} o
3282 \var{sigev\_notify\_thread\_id} di \param{evp} non è valido.
3283 \item[\errcode{ENOMEM}] errore di allocazione della memoria.
3288 La funzione richiede tre argomenti: il primo argomento serve ad indicare quale
3289 tipo di orologio si vuole utilizzare e prende uno dei valori di
3290 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}; di detti valori però non è previsto
3291 l'uso di \const{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW} mentre
3292 \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} sono
3293 disponibili solo a partire dal kernel 2.6.12. Si può così fare riferimento sia
3294 ad un tempo assoluto che al tempo utilizzato dal processo (o \textit{thread})
3295 stesso. Si possono inoltre utilizzare, posto di avere un kernel che li
3296 supporti, gli orologi aggiuntivi della seconda parte di
3297 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}.
3299 Il secondo argomento richiede una trattazione più dettagliata, in quanto
3300 introduce una struttura di uso generale, \struct{sigevent}, che viene
3301 utilizzata anche da altre funzioni, come quelle per l'I/O asincrono (vedi
3302 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
3303 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}) e che serve ad indicare in maniera generica un
3304 meccanismo di notifica.
3306 \begin{figure}[!htb]
3307 \footnotesize \centering
3308 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3309 \includestruct{listati/sigevent.h}
3312 \caption{La struttura \structd{sigevent}, usata per specificare in maniera
3313 generica diverse modalità di notifica degli eventi.}
3314 \label{fig:struct_sigevent}
3317 La struttura \struct{sigevent} (accessibile includendo \headfile{time.h}) è
3318 riportata in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}, la definizione effettiva dipende
3319 dall'implementazione, quella mostrata è la versione descritta nella pagina di
3320 manuale di \func{timer\_create}. Il campo \var{sigev\_notify} è il più
3321 importante essendo quello che indica le modalità della notifica, gli altri
3322 dipendono dal valore che si è specificato per \var{sigev\_notify}, si sono
3323 riportati in tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify}. La scelta del meccanismo di
3324 notifica viene fatta impostando uno dei valori di
3325 tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify} per \var{sigev\_notify}, e fornendo gli
3326 eventuali ulteriori argomenti necessari a secondo della scelta
3327 effettuata. Diventa così possibile indicare l'uso di un segnale o l'esecuzione
3328 (nel caso di uso dei \textit{thread}) di una funzione di modifica in un
3329 \textit{thread} dedicato.
3334 \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3336 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3339 \const{SIGEV\_NONE} & Non viene inviata nessuna notifica.\\
3340 \const{SIGEV\_SIGNAL} & La notifica viene effettuata inviando al processo
3341 chiamante il segnale specificato dal campo
3342 \var{sigev\_signo}; se il gestore di questo
3343 segnale è stato installato con
3344 \const{SA\_SIGINFO} gli verrà restituito il
3345 valore specificato con \var{sigev\_value} (una
3346 \dirct{union} \texttt{sigval}, la cui definizione
3347 è in fig.~\ref{fig:sig_sigval}) come valore del
3348 campo \var{si\_value} di \struct{siginfo\_t}.\\
3349 \const{SIGEV\_THREAD} & La notifica viene effettuata creando un nuovo
3350 \itindex{thread} \textit{thread} che esegue la
3351 funzione di notifica specificata da
3352 \var{sigev\_notify\_function} con argomento
3353 \var{sigev\_value}. Se questo è diverso da
3354 \val{NULL}, il \textit{thread} viene creato con
3355 gli attributi specificati da
3356 \var{sigev\_notify\_attribute}.\footnotemark\\
3357 \const{SIGEV\_THREAD\_ID}& Invia la notifica come segnale (con le stesse
3358 modalità di \const{SIGEV\_SIGNAL}) che però viene
3359 recapitato al \textit{thread} indicato dal campo
3360 \var{sigev\_notify\_thread\_id}. Questa modalità
3361 è una estensione specifica di Linux, creata come
3362 supporto per le librerie di gestione dei
3363 \textit{thread}, pertanto non deve essere usata
3364 da codice normale.\\
3367 \caption{Valori possibili per il campo \var{sigev\_notify} in una struttura
3369 \label{tab:sigevent_sigev_notify}
3372 \footnotetext{nel caso dei \textit{timer} questa funzionalità è considerata un
3373 esempio di pessima implementazione di una interfaccia, richiesta dallo
3374 standard POSIX, ma da evitare totalmente nell'uso ordinario, a causa della
3375 possibilità di creare disservizi generando una gran quantità di processi,
3376 tanto che ne è stata richiesta addirittura la rimozione.}
3378 Nel caso di \func{timer\_create} occorrerà passare alla funzione come secondo
3379 argomento l'indirizzo di una di queste strutture per indicare le modalità con
3380 cui si vuole essere notificati della scadenza del timer, se non si specifica
3381 nulla (passando un valore \val{NULL}) verrà inviato il segnale
3382 \signal{SIGALRM} al processo corrente, o per essere più precisi verrà
3383 utilizzato un valore equivalente all'aver specificato \const{SIGEV\_SIGNAL}
3384 per \var{sigev\_notify}, \signal{SIGALRM} per \var{sigev\_signo} e
3385 l'identificatore del timer come valore per \var{sigev\_value.sival\_int}.
3387 Il terzo argomento deve essere l'indirizzo di una variabile di tipo
3388 \type{timer\_t} dove sarà scritto l'identificativo associato al timer appena
3389 creato, da usare in tutte le successive funzioni di gestione. Una volta creato
3390 questo identificativo resterà univoco all'interno del processo stesso fintanto
3391 che il timer non viene cancellato.
3393 Si tenga presente che eventuali POSIX timer creati da un processo non vengono
3394 ereditati dai processi figli creati con \func{fork} e che vengono cancellati
3395 nella esecuzione di un programma diverso attraverso una delle funzioni
3396 \func{exec}. Si tenga presente inoltre che il kernel prealloca l'uso di un
3397 segnale \textit{real-time} per ciascun timer che viene creato con
3398 \func{timer\_create}; dato che ciascuno di essi richiede un posto nella coda
3399 dei segnali \textit{real-time}, il numero massimo di timer utilizzabili da un
3400 processo è limitato dalle dimensioni di detta coda, ed anche, qualora questo
3401 sia stato impostato, dal limite \const{RLIMIT\_SIGPENDING}.
3403 Una volta creato il timer \func{timer\_create} ed ottenuto il relativo
3404 identificatore, si può attivare o disattivare un allarme (in gergo
3405 \textsl{armare} o \textsl{disarmare} il timer) con la funzione di sistema
3406 \funcd{timer\_settime}, il cui prototipo è:
3411 \fdecl{int timer\_settime(timer\_t timerid, int flags, const struct
3412 itimerspec *new\_value, struct itimerspec *old\_value)}
3413 \fdesc{Arma o disarma un timer POSIX.}
3416 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3417 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3419 \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3420 per \param{new\_value} o \param{old\_value}.
3421 \item[\errcode{EINVAL}] all'interno di \param{new\_value.value} si è
3422 specificato un tempo negativo o un numero di nanosecondi maggiore di
3428 La funzione richiede che si indichi la scadenza del timer con
3429 l'argomento \param{new\_value}, che deve essere specificato come puntatore ad
3430 una struttura di tipo \struct{itimerspec}, la cui definizione è riportata in
3431 fig.~\ref{fig:struct_itimerspec}; se il puntatore \param{old\_value} è diverso
3432 da \val{NULL} il valore corrente della scadenza verrà restituito in una
3433 analoga struttura, ovviamente in entrambi i casi le strutture devono essere
3436 \begin{figure}[!htb]
3437 \footnotesize \centering
3438 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3439 \includestruct{listati/itimerspec.h}
3442 \caption{La struttura \structd{itimerspec}, usata per specificare la
3443 scadenza di un allarme.}
3444 \label{fig:struct_itimerspec}
3447 Ciascuno dei due campi di \struct{itimerspec} indica un tempo, da specificare
3448 con una precisione fino al nanosecondo tramite una struttura \struct{timespec}
3449 (la cui definizione è riportata fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}). Il campo
3450 \var{it\_value} indica la prima scadenza dell'allarme. Di default, quando il
3451 valore di \param{flags} è nullo, questo valore viene considerato come un
3452 intervallo relativo al tempo corrente, il primo allarme scatterà cioè dopo il
3453 numero di secondi e nanosecondi indicati da questo campo. Se invece si usa
3454 per \param{flags} il valore \const{TIMER\_ABSTIME}, che al momento è l'unico
3455 valore valido per \param{flags}, allora \var{it\_value} viene considerato come
3456 un valore assoluto rispetto al valore usato dall'orologio a cui è associato il
3459 Quindi a seconda dei casi si potrà impostare un timer o con un tempo assoluto,
3460 quando si opera rispetto all'orologio di sistema (nel qual caso il valore deve
3461 essere in secondi e nanosecondi dalla \textit{epoch}) o con un numero di
3462 secondi o nanosecondi rispetto alla partenza di un orologio di CPU, quando si
3463 opera su uno di questi. Infine un valore nullo di \var{it\_value}, dove per
3464 nullo si intende con valori nulli per entrambi i campi \var{tv\_sec} e
3465 \var{tv\_nsec}, può essere utilizzato, indipendentemente dal tipo di orologio
3466 utilizzato, per disarmare l'allarme.
3468 Il campo \var{it\_interval} di \struct{itimerspec} viene invece utilizzato per
3469 impostare un allarme periodico. Se il suo valore è nullo, se cioè sono nulli
3470 tutti e due i due campi \var{tv\_sec} e \var{tv\_nsec} di detta struttura
3471 \struct{timespec}, l'allarme scatterà una sola volta secondo quando indicato
3472 con \var{it\_value}, altrimenti il valore specificato nella struttura verrà
3473 preso come l'estensione del periodo di ripetizione della generazione
3474 dell'allarme, che proseguirà indefinitamente fintanto che non si disarmi il
3477 Se il timer era già stato armato la funzione sovrascrive la precedente
3478 impostazione, se invece si indica come prima scadenza un tempo già passato,
3479 l'allarme verrà notificato immediatamente e al contempo verrà incrementato il
3480 contatore dei superamenti. Questo contatore serve a fornire una indicazione al
3481 programma che riceve l'allarme su un eventuale numero di scadenze che sono
3482 passate prima della ricezione della notifica dell'allarme.
3484 É infatti possibile, qualunque sia il meccanismo di notifica scelto, che
3485 quest'ultima venga ricevuta dopo che il timer è scaduto più di una volta,
3486 specialmente se si imposta un timer con una ripetizione a frequenza
3487 elevata. Nel caso dell'uso di un segnale infatti il sistema mette in coda un
3488 solo segnale per timer,\footnote{questo indipendentemente che si tratti di un
3489 segnale ordinario o \textit{real-time}, per questi ultimi sarebbe anche
3490 possibile inviare un segnale per ogni scadenza, questo però non viene fatto
3491 per evitare il rischio, tutt'altro che remoto, di riempire la coda.} e se il
3492 sistema è sotto carico o se il segnale è bloccato, prima della sua ricezione
3493 può passare un intervallo di tempo sufficientemente lungo ad avere scadenze
3494 multiple, e lo stesso può accadere anche se si usa un \textit{thread} di
3497 Per questo motivo il gestore del segnale o il \textit{thread} di notifica può
3498 ottenere una indicazione di quante volte il timer è scaduto dall'invio della
3499 notifica utilizzando la funzione di sistema \funcd{timer\_getoverrun}, il cui
3504 \fdecl{int timer\_getoverrun(timer\_t timerid)}
3505 \fdesc{Ottiene il numero di scadenze di un timer POSIX.}
3508 {La funzione ritorna il numero di scadenze di un timer in caso di successo e
3509 $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3511 \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3516 La funzione ritorna il numero delle scadenze avvenute, che può anche essere
3517 nullo se non ve ne sono state. Come estensione specifica di Linux,\footnote{in
3518 realtà lo standard POSIX.1-2001 prevede gli \textit{overrun} solo per i
3519 segnali e non ne parla affatto in riferimento ai \textit{thread}.} quando
3520 si usa un segnale come meccanismo di notifica, si può ottenere direttamente
3521 questo valore nel campo \var{si\_overrun} della struttura \struct{siginfo\_t}
3522 (illustrata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}) restituita al gestore del segnale
3523 installato con \func{sigaction}; in questo modo non è più necessario eseguire
3524 successivamente una chiamata a questa funzione per ottenere il numero delle
3525 scadenze. Al gestore del segnale viene anche restituito, come ulteriore
3526 informazione, l'identificativo del timer, in questo caso nel campo
3529 Qualora si voglia rileggere lo stato corrente di un timer, ed ottenere il
3530 tempo mancante ad una sua eventuale scadenza, si deve utilizzare la funzione
3531 di sistema \funcd{timer\_gettime}, il cui prototipo è:
3535 \fdecl{int timer\_gettime(timer\_t timerid, int flags, struct
3536 itimerspec *curr\_value)}
3537 \fdesc{Legge lo stato di un timer POSIX.}
3540 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3541 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3543 \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3544 per \param{curr\_value}.
3545 \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3550 La funzione restituisce nella struttura \struct{itimerspec} puntata
3551 da \param{curr\_value} il tempo restante alla prossima scadenza nel campo
3552 \var{it\_value}. Questo tempo viene sempre indicato in forma relativa, anche
3553 nei casi in cui il timer era stato precedentemente impostato con
3554 \const{TIMER\_ABSTIME} indicando un tempo assoluto. Il ritorno di un valore
3555 nullo nel campo \var{it\_value} significa che il timer è disarmato o è
3556 definitivamente scaduto.
3558 Nel campo \var{it\_interval} di \param{curr\_value} viene invece restituito,
3559 se questo era stato impostato, il periodo di ripetizione del timer. Anche in
3560 questo caso il ritorno di un valore nullo significa che il timer non era stato
3561 impostato per una ripetizione e doveva operare, come suol dirsi, a colpo
3562 singolo (in gergo \textit{one shot}).
3564 Infine, quando un timer non viene più utilizzato, lo si può cancellare,
3565 rimuovendolo dal sistema e recuperando le relative risorse, effettuando in
3566 sostanza l'operazione inversa rispetto a \funcd{timer\_create}. Per questo
3567 compito lo standard prevede una apposita funzione di sistema,
3568 \funcd{timer\_delete}, il cui prototipo è:
3572 \fdecl{int timer\_delete(timer\_t timerid)}
3573 \fdesc{Cancella un timer POSIX.}
3576 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3577 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3579 \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3584 La funzione elimina il timer identificato da \param{timerid}, disarmandolo se
3585 questo era stato attivato. Nel caso, poco probabile ma comunque possibile, che
3586 un timer venga cancellato prima della ricezione del segnale pendente per la
3587 notifica di una scadenza, il comportamento del sistema è indefinito.
3589 Infine a partire dal kernel 2.6 e per le versioni della \acr{libc} superiori
3590 alla 2.1, si può utilizzare la nuova interfaccia dei timer POSIX anche per le
3591 funzioni di attesa, per questo è disponibile la funzione di sistema
3592 \funcd{clock\_nanosleep}, il cui prototipo è:
3596 \fdecl{int clock\_nanosleep(clockid\_t clock\_id, int flags, const struct
3597 timespec *request,\\
3598 \phantom{int clock\_nanosleep(}struct timespec *remain)}
3599 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo specificato.}
3602 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un valore positivo per un
3603 errore, espresso dai valori:
3605 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
3606 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o
3607 un numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999 o indicato un orologio
3610 ed inoltre \errval{EFAULT} nel suo significato generico.}
3613 I due argomenti \param{request} e \param{remain} sono identici agli analoghi di
3614 \func{nanosleep} che abbiamo visto in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}, ed hanno
3615 lo stesso significato. L'argomento \param{clock\_id} consente di indicare
3616 quale orologio si intende utilizzare per l'attesa con uno dei valori della
3617 prima parte di tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} (eccetto
3618 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}). L'argomento \param{flags} consente di
3619 modificare il comportamento della funzione, il suo unico valore valido al
3620 momento è \const{TIMER\_ABSTIME} che, come per \func{timer\_settime} indica di
3621 considerare il tempo indicato in \param{request} come assoluto anziché
3624 Il comportamento della funzione è analogo a \func{nanosleep}, se la chiamata
3625 viene interrotta il tempo rimanente viene restituito in \param{remain}.
3626 Utilizzata normalmente con attese relative può soffrire degli stessi problemi
3627 di deriva di cui si è parlato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} dovuti ad
3628 interruzioni ripetute per via degli arrotondamenti fatti a questo tempo. Ma
3629 grazie alla possibilità di specificare tempi assoluti con \param{flags} si può
3630 ovviare a questo problema ricavando il tempo corrente con
3631 \func{clock\_gettime}, aggiungendovi l'intervallo di attesa, ed impostando
3632 questa come tempo assoluto.
3634 Si tenga presente che se si è usato il valore \const{TIMER\_ABSTIME}
3635 per \param{flags} e si è indicato un tempo assoluto che è già passato la
3636 funzione ritorna immediatamente senza nessuna sospensione. In caso di
3637 interruzione da parte di un segnale il tempo rimanente viene restituito
3638 in \param{remain} soltanto se questo non è un puntatore \val{NULL} e non si è
3639 specificato \const{TIMER\_ABSTIME} per \param{flags} .
3641 % TODO manca clock_nanosleep, referenziata in sez.~\ref{sec:sig_gen_beha}
3643 \itindend{POSIX~Timer~API}
3647 \subsection{Ulteriori funzioni di gestione}
3648 \label{sec:sig_specific_features}
3650 In questo ultimo paragrafo esamineremo le rimanenti funzioni di gestione dei
3651 segnali non descritte finora, relative agli aspetti meno utilizzati e più
3652 ``\textsl{esoterici}'' della interfaccia.
3654 La prima di queste funzioni è la funzione di sistema \funcd{sigpending},
3655 anch'essa introdotta dallo standard POSIX.1, il suo prototipo è:
3659 \fdecl{int sigpending(sigset\_t *set)}
3660 \fdesc{Legge l'insieme dei segnali pendenti.}
3663 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3664 caso \var{errno} assumerà solo il valore \errcode{EFAULT} nel suo
3665 significato generico.}
3668 La funzione permette di ricavare quali sono i segnali pendenti per il processo
3669 in corso, cioè i segnali che sono stati inviati dal kernel ma non sono stati
3670 ancora ricevuti dal processo in quanto bloccati. Non esiste una funzione
3671 equivalente nella vecchia interfaccia, ma essa è tutto sommato poco utile,
3672 dato che essa può solo assicurare che un segnale è stato inviato, dato che
3673 escluderne l'avvenuto invio al momento della chiamata non significa nulla
3674 rispetto a quanto potrebbe essere in un qualunque momento successivo.
3678 Una delle caratteristiche di BSD, disponibile anche in Linux, è la possibilità
3679 di usare uno \textit{stack} alternativo per i segnali; è cioè possibile fare
3680 usare al sistema un altro \textit{stack} (invece di quello relativo al
3681 processo, vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}) solo durante l'esecuzione di un
3682 gestore. L'uso di uno \textit{stack} alternativo è del tutto trasparente ai
3683 gestori, occorre però seguire una certa procedura:
3685 \item allocare un'area di memoria di dimensione sufficiente da usare come
3686 \textit{stack} alternativo;
3687 \item usare la funzione \func{sigaltstack} per rendere noto al sistema
3688 l'esistenza e la locazione dello \textit{stack} alternativo;
3689 \item quando si installa un gestore occorre usare \func{sigaction}
3690 specificando il flag \const{SA\_ONSTACK} (vedi tab.~\ref{tab:sig_sa_flag})
3691 per dire al sistema di usare lo \textit{stack} alternativo durante
3692 l'esecuzione del gestore.
3695 In genere il primo passo viene effettuato allocando un'opportuna area di
3696 memoria con \code{malloc}; in \headfile{signal.h} sono definite due costanti,
3697 \const{SIGSTKSZ} e \const{MINSIGSTKSZ}, che possono essere utilizzate per
3698 allocare una quantità di spazio opportuna, in modo da evitare overflow. La
3699 prima delle due è la dimensione canonica per uno \textit{stack} di segnali e
3700 di norma è sufficiente per tutti gli usi normali.
3702 La seconda è lo spazio che occorre al sistema per essere in grado di lanciare
3703 il gestore e la dimensione di uno \textit{stack} alternativo deve essere
3704 sempre maggiore di questo valore. Quando si conosce esattamente quanto è lo
3705 spazio necessario al gestore gli si può aggiungere questo valore per allocare
3706 uno \textit{stack} di dimensione sufficiente.
3708 Come accennato, per poter essere usato, lo \textit{stack} per i segnali deve
3709 essere indicato al sistema attraverso la funzione \funcd{sigaltstack}; il suo
3714 \fdecl{int sigaltstack(const stack\_t *ss, stack\_t *oss)}
3715 \fdesc{Installa uno \textit{stack} alternativo per i gestori di segnali.}
3718 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3719 caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3721 \item[\errcode{EFAULT}] uno degli indirizzi degli argomenti non è valido.
3722 \item[\errcode{EINVAL}] \param{ss} non è nullo e \var{ss\_flags} contiene un
3723 valore diverso da zero che non è \const{SS\_DISABLE}.
3724 \item[\errcode{ENOMEM}] la dimensione specificata per il nuovo
3725 \textit{stack} è minore di \const{MINSIGSTKSZ}.
3726 \item[\errcode{EPERM}] si è cercato di cambiare lo \textit{stack}
3727 alternativo mentre questo è attivo (cioè il processo è in esecuzione su di
3733 La funzione prende come argomenti puntatori ad una struttura di tipo
3734 \var{stack\_t}, definita in fig.~\ref{fig:sig_stack_t}. I due valori
3735 \param{ss} e \param{oss}, se non nulli, indicano rispettivamente il nuovo
3736 \textit{stack} da installare e quello corrente (che viene restituito dalla
3737 funzione per un successivo ripristino).
3739 \begin{figure}[!htb]
3740 \footnotesize \centering
3741 \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3742 \includestruct{listati/stack_t.h}
3745 \caption{La struttura \structd{stack\_t}.}
3746 \label{fig:sig_stack_t}
3749 Il campo \var{ss\_sp} di \struct{stack\_t} indica l'indirizzo base dello
3750 \textit{stack}, mentre \var{ss\_size} ne indica la dimensione; il campo
3751 \var{ss\_flags} invece indica lo stato dello \textit{stack}. Nell'indicare un
3752 nuovo \textit{stack} occorre inizializzare \var{ss\_sp} e \var{ss\_size}
3753 rispettivamente al puntatore e alla dimensione della memoria allocata, mentre
3754 \var{ss\_flags} deve essere nullo. Se invece si vuole disabilitare uno
3755 \textit{stack} occorre indicare \const{SS\_DISABLE} come valore di
3756 \var{ss\_flags} e gli altri valori saranno ignorati.
3758 Se \param{oss} non è nullo verrà restituito dalla funzione indirizzo e
3759 dimensione dello \textit{stack} corrente nei relativi campi, mentre
3760 \var{ss\_flags} potrà assumere il valore \const{SS\_ONSTACK} se il processo è
3761 in esecuzione sullo \textit{stack} alternativo (nel qual caso non è possibile
3762 cambiarlo) e \const{SS\_DISABLE} se questo non è abilitato.
3764 In genere si installa uno \textit{stack} alternativo per i segnali quando si
3765 teme di avere problemi di esaurimento dello \textit{stack} standard o di
3766 superamento di un limite (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}) imposto con
3767 chiamate del tipo \code{setrlimit(RLIMIT\_STACK, \&rlim)}. In tal caso
3768 infatti si avrebbe un segnale di \signal{SIGSEGV}, che potrebbe essere gestito
3769 soltanto avendo abilitato uno \textit{stack} alternativo.
3771 Si tenga presente che le funzioni chiamate durante l'esecuzione sullo
3772 \textit{stack} alternativo continueranno ad usare quest'ultimo, che, al
3773 contrario di quanto avviene per lo \textit{stack} ordinario dei processi, non
3774 si accresce automaticamente (ed infatti eccederne le dimensioni può portare a
3775 conseguenze imprevedibili). Si ricordi infine che una chiamata ad una
3776 funzione della famiglia \func{exec} cancella ogni \textit{stack} alternativo.
3780 Abbiamo visto in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} come si possa usare
3781 \func{longjmp} per uscire da un gestore rientrando direttamente nel corpo
3782 del programma, sappiamo però che nell'esecuzione di un gestore il segnale
3783 che l'ha invocato viene bloccato, e abbiamo detto che possiamo ulteriormente
3784 modificarlo con \func{sigprocmask}.
3786 Resta quindi il problema di cosa succede alla maschera dei segnali quando si
3787 esce da un gestore usando questa funzione. Il comportamento dipende
3788 dall'implementazione. In particolare la semantica usata da BSD prevede che sia
3789 ripristinata la maschera dei segnali precedente l'invocazione, come per un
3790 normale ritorno, mentre quella usata da System V no.
3792 Lo standard POSIX.1 non specifica questo comportamento per \func{setjmp} e
3793 \func{longjmp}, ed il comportamento delle \acr{glibc} dipende da quale delle
3794 caratteristiche si sono abilitate con le macro viste in
3795 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}.
3797 Lo standard POSIX però prevede anche la presenza di altre due funzioni
3798 \funcd{sigsetjmp} e \funcd{siglongjmp}, che permettono di decidere in maniera
3799 esplicita quale dei due comportamenti il programma deve assumere; i loro
3804 \fdecl{int sigsetjmp(sigjmp\_buf env, int savesigs)}
3805 \fdesc{Salva il contesto dello \textit{stack} e la maschera dei segnali.}
3806 \fdecl{void siglongjmp(sigjmp\_buf env, int val)}
3807 \fdesc{Ripristina il contesto dello \textit{stack} e la maschera dei segnali.}
3810 {La funzioni sono identiche alle analoghe \func{setjmp} e \func{longjmp} di
3811 sez.~\ref{sec:proc_longjmp} ed hanno gli stessi errori e valori di uscita.}
3814 Le due funzioni prendono come primo argomento la variabile su cui viene
3815 salvato il contesto dello \textit{stack} per permettere il salto non-locale;
3816 nel caso specifico essa è di tipo \type{sigjmp\_buf}, e non \type{jmp\_buf}
3817 come per le analoghe di sez.~\ref{sec:proc_longjmp} in quanto in questo caso
3818 viene salvata anche la maschera dei segnali.
3820 Nel caso di \func{sigsetjmp}, se si specifica un valore di \param{savesigs}
3821 diverso da zero la maschera dei valori verrà salvata in \param{env} insieme al
3822 contesto dello \textit{stack} usato per il salto non locale. Se così si è
3823 fatto la maschera dei segnali verrà ripristinata in una successiva chiamata a
3824 \func{siglongjmp}. Quest'ultima, a parte l'uso di un valore di \param{env} di
3825 tipo \type{sigjmp\_buf}, è assolutamente identica a \func{longjmp}.
3828 % TODO: se e quando si troverà un argomento adeguato inserire altre funzioni
3829 % sparse attinenti ai segnali, al momento sono note solo:
3830 % * sigreturn (funzione interna, scarsamente interessante)
3831 % argomento a priorità IDLE (fare quando non resta niente altro da trattare)
3834 % LocalWords: kernel POSIX timer shell control ctrl kill raise signal handler
3835 % LocalWords: reliable unreliable fig race condition sez struct process table
3836 % LocalWords: delivered pending scheduler sigpending l'I suspend SIGKILL wait
3837 % LocalWords: SIGSTOP sigaction waitpid dump stack debugger nell'header NSIG
3838 % LocalWords: tab BSD SUSv SIGHUP PL Hangup SIGINT Interrupt SIGQUIT Quit AEF
3839 % LocalWords: SIGILL SIGABRT abort SIGFPE SIGSEGV SIGPIPE SIGALRM alarm SIGUSR
3840 % LocalWords: SIGTERM SIGCHLD SIGCONT SIGTSTP SIGTTIN SIGTTOU SIGBUS bad SL of
3841 % LocalWords: memory access SIGPOLL Pollable event Sys SIGIO SIGPROF profiling
3842 % LocalWords: SIGSYS SVID SIGTRAP breakpoint SIGURG urgent socket Virtual IOT
3843 % LocalWords: clock SIGXCPU SIGXFSZ SIGIOT trap SIGEMT SIGSTKFLT SIGCLD SIGPWR
3844 % LocalWords: SIGINFO SIGLOST lock NFS SIGWINCH Sun SIGUNUSED fault point heap
3845 % LocalWords: exception l'overflow illegal instruction overflow segment error
3846 % LocalWords: violation system call interrupt INTR hang SIGVTALRM virtual SUSP
3847 % LocalWords: profilazione fcntl descriptor sleep interactive Broken FIFO lost
3848 % LocalWords: EPIPE Resource advisory client limit exceeded size window change
3849 % LocalWords: strsignal psignal SOURCE strerror string char int signum perror
3850 % LocalWords: void sig const sys siglist L'array decr fork exec DFL IGN ioctl
3851 % LocalWords: EINTR glibc TEMP FAILURE RETRY expr multitasking SVr sighandler
3852 % LocalWords: ERR libc bsd sysv XOPEN EINVAL pid errno ESRCH EPERM getpid init
3853 % LocalWords: killpg pidgrp group unistd unsigned seconds all' setitimer which
3854 % LocalWords: itimerval value ovalue EFAULT ITIMER it interval timeval ms VIRT
3855 % LocalWords: getitimer stdlib stream atexit exit usleep long usec nanosleep
3856 % LocalWords: timespec req rem HZ scheduling SCHED RR SigHand forktest WNOHANG
3857 % LocalWords: deadlock longjmp setjmp sigset sigemptyset sigfillset sigaddset
3858 % LocalWords: sigdelset sigismember act oldact restorer mask NOCLDSTOP ONESHOT
3859 % LocalWords: RESETHAND RESTART NOMASK NODEFER ONSTACK sigcontext union signo
3860 % LocalWords: siginfo bits uid addr fd inline like blocked atomic sigprocmask
3861 % LocalWords: how oldset BLOCK UNBLOCK SETMASK sigsuspend sigaltstack malloc
3862 % LocalWords: SIGSTKSZ MINSIGSTKSZ ss oss ENOMEM flags DISABLE sp setrlimit LB
3863 % LocalWords: RLIMIT rlim sigsetjmp siglongjmp sigjmp buf env savesigs jmp ptr
3864 % LocalWords: SIGRTMIN SIGRTMAX sigval sigevent sigqueue EAGAIN sysctl safe tp
3865 % LocalWords: QUEUE thread sigwait sigwaitinfo sigtimedwait info DEF SLB bind
3866 % LocalWords: function accept return cfgetispeed cfgetospeed cfsetispeed chdir
3867 % LocalWords: cfsetospeed chmod chown gettime close connect creat dup execle
3868 % LocalWords: execve fchmod fchown fdatasync fpathconf fstat fsync ftruncate
3869 % LocalWords: getegid geteuid getgid getgroups getpeername getpgrp getppid sem
3870 % LocalWords: getsockname getsockopt getuid listen lseek lstat mkdir mkfifo tv
3871 % LocalWords: pathconf poll posix pselect read readlink recv recvfrom recvmsg
3872 % LocalWords: rename rmdir select send sendmsg sendto setgid setpgid setsid
3873 % LocalWords: setsockopt setuid shutdown sigpause socketpair stat symlink page
3874 % LocalWords: sysconf tcdrain tcflow tcflush tcgetattr tcgetgrp tcsendbreak
3875 % LocalWords: tcsetattr tcsetpgrp getoverrun times umask uname unlink utime
3876 % LocalWords: write sival SIVGTALRM NOCLDWAIT MESGQ ASYNCIO TKILL tkill tgkill
3877 % LocalWords: ILL ILLOPC ILLOPN ILLADR ILLTRP PRVOPC PRVREG COPROC BADSTK FPE
3878 % LocalWords: INTDIV INTOVF FLTDIV FLTOVF FLTUND underflow FLTRES FLTINV SEGV
3879 % LocalWords: FLTSUB MAPERR ACCERR ADRALN ADRERR OBJERR BRKPT CLD EXITED MSG
3880 % LocalWords: KILLED DUMPED TRAPPED STOPPED CONTINUED PRI HUP SigFunc jiffies
3881 % LocalWords: SEC unsafe sockatmark execl execv faccessat fchmodat fchownat
3882 % LocalWords: fexecve fstatat futimens linkat mkdirat mkfifoat mknod mknodat
3883 % LocalWords: openat readlinkat renameat symlinkat unlinkat utimensat utimes
3884 % LocalWords: LinuxThread NTPL Library clockid evp timerid sigev notify high
3885 % LocalWords: resolution CONFIG RES patch REALTIME MONOTONIC RAW NTP CPUTIME
3886 % LocalWords: tick calendar The Epoch list getcpuclockid capability CAP getres
3887 % LocalWords: ENOSYS pthread ENOENT NULL attribute itimerspec new old ABSTIME
3888 % LocalWords: epoch multiplexing overrun res lpthread sec nsec curr one shot
3889 % LocalWords: delete stopped gdb alpha mips emulation locking ppoll epoll PGID
3890 % LocalWords: pwait msgrcv msgsnd semop semtimedop runnable sigisemptyset HRT
3891 % LocalWords: sigorset sigandset BOOTTIME Android request remain
3894 %%% Local Variables:
3896 %%% TeX-master: "gapil"