4 I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
5 confronti dei processi. Non portano con sé nessuna informazione che non sia il
6 loro tipo; si tratta in sostanza di un'interruzione software portata ad un
9 In genere essi vengono usati dal kernel per riportare ai processi situazioni
10 eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, etc.) ma possono
11 anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
12 esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
13 (come la terminazione di un processo figlio), ecc.
15 In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali,
16 partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono
17 realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità
18 di generazione fino ad esaminare in dettaglio funzioni e le metodologie di
22 \section{Introduzione}
25 In questa sezione esamineremo i concetti base dei segnali, introducendo le
26 caratteristiche essenziali con cui il sistema interagisce con i processi
30 \subsection{I concetti base}
33 Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
34 l'occorrenza di un qualche evento. Gli eventi che possono generare un segnale
35 sono vari; un breve elenco di possibili cause per l'emissione di un segnale è
39 \item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
40 accesso alla memoria fuori dai limiti validi.
41 \item la terminazione di un processo figlio.
42 \item la scadenza di un timer o di un allarme.
43 \item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
45 \item una richiesta dell'utente di terminare o fermare il programma. In genere
46 si realizza attraverso un segnale mandato dalla shell in corrispondenza
47 della pressione di tasti del terminale come \code{C-c} o
48 \code{C-z}.\footnote{indichiamo con \code{C-x} la pressione simultanea al
49 tasto \code{x} del tasto control (ctrl in molte tastiere).}
50 \item l'esecuzione di una \func{kill} o di una \func{raise} da parte del
51 processo stesso o di un'altro (solo nel caso della \func{kill}).
54 Ciascuno di questi eventi (compresi gli ultimi due che pure sono controllati
55 dall'utente o da un altro processo) comporta l'intervento diretto da parte del
56 kernel che causa la generazione un particolare tipo di segnale.
58 Quando un processo riceve un segnale, invece del normale corso del programma,
59 viene eseguita una azione di default o una apposita routine di gestione (il
60 cosiddetto \textit{signal handler} o \textsl{manipolatore}) che può essere
61 stata specificata dall'utente (nel qual caso si dice che si
62 \textsl{intercetta} il segnale).
65 \subsection{Le modalità di funzionamento}
66 \label{sec:sig_semantics}
68 Negli anni il comportamento del sistema in risposta ai segnali è stato
69 modificato in vari modi nelle differenti implementazioni di Unix. Si possono
70 individuare due tipologie fondamentali di comportamento dei segnali (dette
71 semantiche) che vengono chiamate rispettivamente semantica \textsl{affidabile}
72 (o \textit{reliable}) e semantica \textsl{inaffidabile} (o
75 Nella semantica \textsl{inaffidabile} (quella implementata dalle prime
76 versioni di Unix) la routine di gestione del segnale specificata dall'utente
77 non resta attiva una volta che è stata eseguita; è perciò compito dell'utente
78 stesso ripetere l'installazione della stessa all'interno della routine di
79 gestione, in tutti i casi in cui si vuole che il manipolatore esterno resti
82 In questo caso è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
83 perduti; si consideri il seguente segmento di codice in cui la prima
84 operazione del manipolatore è quella di reinstallare se stesso:
87 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
88 int sig_handler(); /* handler function */
90 signal(SIGINT, sig_handler); /* establish handler */
95 signal(SIGINT, sig_handler); /* restablish handler */
96 ... /* process signal */
100 se un secondo segnale arriva prima che il manipolatore invocato dal primo
101 abbia eseguito la reinstallazione di se stesso il segnale può essere perso o
102 causare il comportamento originale assegnato al segnale (in genere la
103 terminazione del processo).
105 Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
106 semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}, in quanto la ricezione del
107 segnale e la reinstallazione del suo manipolatore non sono operazioni
108 atomiche, e sono sempre possibili delle race condition (sull'argomento vedi
109 quanto detto in \secref{sec:proc_multi_prog}).
111 Un'altro problema è che in questa semantica non esiste un modo per bloccare i
112 segnali quando non si vuole che arrivino; i processi possono ignorare il
113 segnale, ma non è possibile istruire il sistema a non fare nulla in occasione
114 di un segnale, pur mantenendo memoria del fatto che è avvenuto.
116 Un caso classico in cui si incontra questo problema, è quello in cui si usa il
117 manipolatore per settare un flag che riporta al processo l'occorrenza del
118 segnale, così che questo possa prendere provvedimenti al di fuori del
119 manipolatore. Si consideri il seguente segmento di codice il cui scopo sarebbe
120 quello di fermare il processo fino all'occorrenza di un opportuno segnale:
123 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
127 int sig_handler(); /* handler function */
129 signal(SIGINT, sig_handler); /* establish handler */
131 while(signal_flag == 0) { /* while flag is zero */
132 pause(); /* go to sleep */
138 signal(SIGINT, sig_handler); /* restablish handler */
139 signal_flag = 1; /* set flag */
143 l'idea è che quando il processo trova il flag a zero viene messo in sleep e
144 verrà risvegliato solo dalla ricezione di un segnale. Il manipolatore si
145 limita in questo caso a settare il flag a uno; all'uscita dal manipolatore la
146 chiamata a \func{pause} è interrotta ed il processo viene risvegliato e
147 riprende l'esecuzione all'istruzione successiva, ma essendo cambiato il flag
148 la condizione non è più soddisfatta e il programma prosegue.
150 Il problema con l'implementazione inaffidabile è che niente ci garantisce che
151 il segnale arrivi fra la valutazione della condizione del \code{while} e la
152 chiamata a \func{pause}, nel qual caso, se il segnale non viene più generato,
153 il processo resterà in sleep permanentemente.
155 % Un'altra caratteristica della implementazione inaffidabile è che le chiamate
156 % di sistema non sono fatte ripartire automaticamente quando sono interrotte da
157 % un segnale, per questo un programma deve controllare lo stato di uscita della
158 % chiamata al sistema e ripeterla nel caso l'errore riportato da \texttt{errno}
159 % sia \texttt{EINTR}.
161 Questo ci mostra ad esempio come con la semantica inaffidabile non esista una
162 modalità semplice per ottenere una operazione di pausa (cioè mandare in sleep
163 un processo fino all'arrivo di un segnale).
165 Nella semantica \textsl{affidabile} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
166 moderno) il manipolatore una volta installato resta attivo e non si hanno
167 tutti i problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono
168 \textsl{generati} dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che
169 causa il segnale. In genere questo viene fatto dal kernel settando l'apposito
170 campo della \var{task\_struct} del processo nella process table (si veda
171 \figref{fig:proc_task_struct}).
173 Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
174 \textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
175 per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
176 esso è detto \textsl{pendente} (o \textit{pending}). In genere questa
177 procedura viene effettuata dallo scheduler quando, riprendendo l'esecuzione
178 del processo in questione, verifica la presenza del segnale nella
179 \var{task\_struct} e mette in esecuzione il manipolatore.
181 In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
182 segnali, in questo caso, se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
183 ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
184 sblocca (nel qual caso viene consegnato) o setta l'azione di default per
187 Si tenga presente che il kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è
188 stato bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo
189 consente di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato,
190 e si può usare la funzione \func{sigpending} (vedi
191 \secref{sec:sig_sigpending}) per determinare quali segnali sono bloccati e
195 \subsection{Tipi di segnali}
196 \label{sec:sig_types}
198 In generale gli eventi che generano segnali si possono dividere in tre
199 categorie principali: errori, eventi esterni e richieste esplicite.
201 Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
202 continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
203 genere la condizione di errore più comune comporta la restituzione di un
204 codice di errore da parte di una funzione di libreria, sono gli errori che
205 possono avvenire ovunque in un programma che causano l'emissione di un
206 segnale, come le divisioni per zero o l'uso di indirizzi di memoria non validi.
208 Un evento esterno ha in genere a che fare con l'I/O o con altri processi;
209 esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati di
210 input, scadenze di un timer, terminazione di processi figli.
212 Una richiesta esplicita significa l'uso di una chiamata di sistema (come
213 \func{kill} o \func{raise}) per la generazione di un segnale, cosa che
214 viene fatta usualmente dalla shell quando l'utente invoca la sequenza di tasti
215 di stop o di suspend, ma può essere pure inserita all'interno di un programma.
217 Si dice poi che i segnali possono essere \textsl{asincroni} o
218 \textsl{sincroni}. Un segnale \textsl{sincrono} è legato ad una azione
219 specifica di un programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante
220 tale azione; molti errori generano segnali \textsl{sincroni}, così come la
221 richiesta esplicita da parte del processo tramite le chiamate al sistema.
222 Alcuni errori come la divisione per zero non sono completamente sincroni e
223 possono arrivare dopo qualche istruzione.
225 I segnali \textsl{asincroni} sono generati da eventi fuori dal controllo del
226 processo che li riceve, e arrivano in tempi impredicibili nel corso
227 dell'esecuzione del programma. Eventi esterni come la terminazione di un
228 processo figlio generano segnali \textsl{asincroni}, così come le richieste di
229 generazione di un segnale effettuate da altri processi.
231 In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
232 cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
233 sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
234 chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
235 internamente o esternamente al processo.
238 \subsection{La notifica dei segnali}
239 \label{sec:sig_notification}
241 Come accennato quando un segnale viene generato, se la sua azione di default
242 non è quella di essere ignorato, il kernel prende nota del fatto nella
243 \var{task\_struct} del processo; si dice così che il segnale diventa
244 \textsl{pendente} (o \textit{pending}), e rimane tale fino al momento in cui
245 verrà notificato al processo (o verrà specificata come azione di default
246 quella di ignorarlo).
248 Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato ed
249 avviene non appena questo viene rimesso in esecuzione dallo scheduler che
250 esegue l'azione specificata. Questo a meno che il segnale in questione non sia
251 stato bloccato prima della notifica, nel qual caso l'invio non avviene ed il
252 segnale resta \textsl{pendente} indefinitamente. Quando lo si sblocca il
253 segnale \textsl{pendente} sarà subito notificato.
255 Si ricordi però che se l'azione specificata per un segnale è quella di essere
256 ignorato questo sarà scartato immediatamente al momento della sua generazione,
257 e questo anche se in quel momento il segnale è bloccato (perché ciò che viene
258 bloccata è la notifica). Per questo motivo un segnale, fintanto che viene
259 ignorato, non sarà mai notificato, anche se è stato bloccato ed in seguito si
260 è specificata una azione diversa (nel qual caso solo i segnali successivi alla
261 nuova specificazione saranno notificati).
263 Una volta che un segnale viene notificato (che questo avvenga subito o dopo
264 una attesa più o meno lunga) viene eseguita l'azione specificata per il
265 segnale. Per alcuni segnali (\macro{SIGKILL} e \macro{SIGSTOP}) questa azione
266 è fissa e non può essere cambiata, ma per tutti gli altri si può selezionare
267 una delle tre possibilità seguenti:
270 \item ignorare il segnale.
271 \item catturare il segnale, ed utilizzare il manipolatore specificato.
272 \item accettare l'azione di default per quel segnale.
275 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
276 \func{signal} e \func{sigaction} (vedi \secref{sec:sig_signal} e
277 \secref{sec:sig_sigaction}); se si è installato un manipolatore sarà
278 quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale. Inoltre il sistema
279 fa si che mentre viene eseguito il manipolatore di un segnale, questo ultimo
280 venga automaticamente bloccato (così si possono evitare race condition).
282 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata l'azione
283 standard che (come vedremo in \secref{sec:sig_standard}) è propria di ciascun
284 segnale; nella maggior parte dei casi essa porta alla terminazione del
285 processo, ma alcuni segnali che rappresentano eventi innocui vengono ignorati.
287 Quando un segnale termina un processo, il padre può determinare la causa della
288 terminazione esaminando il codice di stato riportato delle funzioni
289 \func{wait} e \func{waitpid} (vedi \secref{sec:proc_wait}); questo è il modo
290 in cui la shell determina i motivi della terminazione di un programma e scrive
291 un eventuale messaggio di errore.
293 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
294 violazioni di accesso) hanno anche la caratteristica di scrivere un file di
295 \textit{core dump} che registra lo stato del processo (ed in particolare della
296 memoria e dello stack) prima della terminazione. Questo può essere esaminato
297 in seguito con un debugger per investigare sulla causa dell'errore. Lo stesso
298 avviene se i suddetti segnale vengono generati con una \func{kill}.
302 \section{La classificazione dei segnali}
303 \label{sec:sig_classification}
305 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
306 le loro caratteristiche e tipologia, le varie macro e costanti che permettono
307 di identificarli, e le funzioni che ne stampano la descrizione.
310 \subsection{I segnali standard}
311 \label{sec:sig_standard}
313 Ciascun segnale è identificato rispetto al sistema da un numero, ma l'uso
314 diretto di questo numero da parte dei programmi è da evitare, in quanto esso
315 può variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso si Linux,
316 anche a seconda dell'architettura hardware.
321 \begin{tabular}[c]{|l|c|c|p{8cm}|}
323 \textbf{Segnale}&\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
326 \macro{SIGHUP} &PL & A & Hangup o fine del processo di controllo \\
327 \macro{SIGINT} &PL & A & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c}) \\
328 \macro{SIGQUIT} &PL & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y}) \\
329 \macro{SIGILL} &PL & C & Istruzione illegale \\
330 \macro{SIGABRT} &PL & C & Segnale di abort da \func{abort} \\
331 \macro{SIGFPE} &PL & C & Errore aritmetico \\
332 \macro{SIGKILL} &PL &AEF& Segnale di terminazione forzata \\
333 \macro{SIGSEGV} &PL & C & Errore di accesso in memoria \\
334 \macro{SIGPIPE} &PL & A & Pipe spezzata \\
335 \macro{SIGALRM} &PL & A & Segnale del timer da \func{alarm} \\
336 \macro{SIGTERM} &PL & A & Segnale di terminazione \verb|C-\| \\
337 \macro{SIGUSR1} &PL & A & Segnale utente numero 1 \\
338 \macro{SIGUSR2} &PL & A & Segnale utente numero 2 \\
339 \macro{SIGCHLD} &PL & B & Figlio terminato o fermato \\
340 \macro{SIGCONT} &PL & & Continua se fermato \\
341 \macro{SIGSTOP} &PL &DEF& Ferma il processo \\
342 \macro{SIGTSTP} &PL & D & Stop typed at tty \\
343 \macro{SIGTTIN} &PL & D & Input sul terminale per un processo
345 \macro{SIGTTOU} &PL & D & Output sul terminale per un processo
347 \macro{SIGBUS} &SL & C & Errore sul bus (bad memory access) \\
348 \macro{SIGPOLL} &SL & A & Pollable event (Sys V).
349 Sinonimo di \macro{SIGIO} \\
350 \macro{SIGPROF} &SL & A & Timer del profiling scaduto \\
351 \macro{SIGSYS} &SL & C & Bad argument to routine (SVID) \\
352 \macro{SIGTRAP} &SL & C & Trace/breakpoint trap \\
353 \macro{SIGURG} &SLB& B & Urgent condition on socket \\
354 \macro{SIGVTALRM}&SLB& A & Virtual alarm clock \\
355 \macro{SIGXCPU} &SLB& C & Ecceduto il limite sul CPU time \\
356 \macro{SIGXFSZ} &SLB& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file \\
357 \macro{SIGIOT} &L & C & IOT trap. A synonym for \macro{SIGABRT} \\
358 \macro{SIGEMT} &L & & \\
359 \macro{SIGSTKFLT}&L & A & Stack fault on coprocessor \\
360 \macro{SIGIO} &LB & A & I/O now possible (4.2 BSD) \\
361 \macro{SIGCLD} &L & & A synonym for \macro{SIGCHLD} \\
362 \macro{SIGPWR} &L & A & Fallimento dell'alimentazione \\
363 \macro{SIGINFO} &L & & A synonym for \macro{SIGPWR} \\
364 \macro{SIGLOST} &L & A & Perso un lock sul file (per NFS) \\
365 \macro{SIGWINCH} &LB & B & Window resize signal (4.3 BSD, Sun) \\
366 \macro{SIGUNUSED}&L & A & Unused signal (will be SIGSYS) \\
369 \caption{Lista dei segnali in Linux.}
370 \label{tab:sig_signal_list}
373 Per questo motivo ad ogni segnale viene associato un nome, definendo con una
374 macro di preprocessore una costante uguale al suddetto numero. Sono questi
375 nomi, che sono standardizzati e sostanzialmente uniformi rispetto alle varie
376 implementazioni, che si devono usare nei programmi. Tutti i nomi e le funzioni
377 che concernono i segnali sono definiti nell'header di sistema \file{signal.h}.
379 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \macro{NSIG}, e dato
380 che i numeri dei segnali sono allocati progressivamente, essa corrisponde
381 anche al successivo del valore numerico assegnato all'ultimo segnale definito.
382 In \tabref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
383 definiti in Linux (estratto dalle man page), comparati con quelli definiti in
386 In \tabref{tab:sig_signal_list} si sono anche riportate le azioni di default
387 di ciascun segnale (riassunte con delle lettere, la cui legenda completa è in
388 \tabref{tab:sig_action_leg}), quando nessun manipolatore è installato un
389 segnale può essere ignorato o causare la terminazione del processo. Nella
390 colonna standard sono stati indicati anche gli standard in cui ciascun segnale
391 è definito, secondo lo schema di \tabref{tab:sig_standard_leg}.
396 \begin{tabular}[c]{|c|p{8cm}|}
398 \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
401 A & L'azione di default è terminare il processo. \\
402 B & L'azione di default è ignorare il segnale. \\
403 C & L'azione di default è terminare il processo e scrivere un \textit{core
405 D & L'azione di default è fermare il processo. \\
406 E & Il segnale non può essere intercettato. \\
407 F & Il segnale non può essere ignorato.\\
410 \caption{Legenda delle azioni di default dei segnali riportate in
411 \tabref{tab:sig_signal_list}.}
412 \label{tab:sig_action_leg}
415 In alcuni casi alla terminazione del processo è associata la creazione di un
416 file (posto nella directory corrente del processo e chiamato \file{core}) su
417 cui viene salvata un'immagine della memoria del processo (il cosiddetto
418 \textit{core dump}), che può essere usata da un debugger per esaminare lo
419 stato dello stack e delle variabili al momento della ricezione del segnale.
424 \begin{tabular}[c]{|c|l|}
426 \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
435 \caption{Legenda dei valori della colonna \textbf{Standard} di
436 \tabref{tab:sig_signal_list}.}
437 \label{tab:sig_standard_leg}
440 La descrizione dettagliata del significato dei vari segnali, raggruppati per
441 tipologia, verrà affrontate nel seguito.
444 \subsection{Segnali di errore di programma}
445 \label{sec:sig_prog_error}
447 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
448 l'hardware (come per i page fault non validi) rileva un qualche errore
449 insanabile nel programma in esecuzione. In generale la generazione di questi
450 segnali significa che il programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha
451 dereferenziato un puntatore non valido o ha eseguito una operazione aritmetica
452 proibita) e l'esecuzione non può essere proseguita.
454 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
455 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare i settaggi della
456 console o eliminare i file di lock prima dell'uscita. In questo caso il
457 manipolatore deve concludersi ripristinando l'azione di default e rialzando il
458 segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti spiacevoli,
459 ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il manipolatore
462 L'azione di default per tutti questi segnali è causare la terminazione del
463 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
464 la registrazione su disco di un file di \textit{core dump} che viene scritto
465 in un file \file{core} nella directory corrente del processo al momento
466 dell'errore, che il debugger può usare per ricostruire lo stato del programma
467 al momento della terminazione.
470 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
471 \item[\macro{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
472 derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
473 aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow.
475 % Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
476 % molte diverse eccezioni che \texttt{SIGFPE} non distingue, mentre lo
477 % standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
478 % aritmetiche e richiede che esse siano notificate.
480 \item[\macro{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
481 significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
482 privilegiata o inesistente, in generale del codice illegale. Poiché il
483 compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
484 file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
485 Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
486 posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
487 una variabile locale, andando a corrompere lo stack. Lo stesso segnale viene
488 generato in caso di overflow dello stack o di problemi nell'esecuzione di un
490 \item[\macro{SIGSEGV}] Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
491 significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
492 memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
493 sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
494 accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale.
496 È tipico ottenere questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non
497 inizializzato leggendo al di la della fine di un vettore.
498 \item[\macro{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
499 \macro{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
500 dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
501 \macro{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
502 (tipo fuori dallo heap o dallo stack), mentre \macro{SIGBUS} indica
503 l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso di un puntatore non
505 \item[\macro{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica che
506 il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando la
507 funzione \func{abort} che genera questo segnale.
508 \item[\macro{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
509 dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
510 il debugging e se un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
511 \item[\macro{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
512 richiede l'esecuzione di una system call, ma si è fornito un codice
513 sbagliato per quest'ultima.
517 \subsection{I segnali di terminazione}
518 \label{sec:sig_termination}
520 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
521 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
522 trattarli in maniera differente.
524 La ragione per cui può essere necessario trattare questi segnali è che il
525 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
526 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
527 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
528 funzionamento (come il modo del terminale o i settaggi di una qualche
531 L'azione di default di questi segnali è di terminare il processo, questi
533 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
534 \item[\macro{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
535 generico usato per causare la conclusione di un programma. Al contrario di
536 \macro{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo si
537 usa per chiedere in maniera ``educata'' ad un processo di concludersi.
538 \item[\macro{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
539 interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
540 comando \cmd{kill} o dall'invio sul terminale del carattere di controllo
541 INTR (interrupt, generato dalla sequenza \macro{C-c}).
542 \item[\macro{SIGQUIT}] È analogo a \macro{SIGINT} con la differenze che è
543 controllato da un'altro carattere di controllo, QUIT, corrispondente alla
544 sequenza \verb|C-\|. A differenza del precedente l'azione di default,
545 oltre alla terminazione del processo, comporta anche la creazione di un core
548 In genere lo si può pensare come corrispondente ad una condizione di
549 errore del programma rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno
550 fare eseguire al manipolatore di questo segnale le operazioni di pulizia
551 normalmente previste (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in
552 certi casi esse possono eliminare informazioni utili nell'esame dei core
554 \item[\macro{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
555 qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
556 ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
557 In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
558 comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
559 intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
560 brutali, come \macro{SIGTERM} o \macro{C-c} non funzionano.
562 Se un processo non risponde a nessun altro segnale \macro{SIGKILL} ne causa
563 sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
564 processo da parte di \macro{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
565 kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
566 per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
567 per eseguire un manipolatore.
568 \item[\macro{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
569 terminale dell'utente si è disconnesso (ad esempio perché si è interrotta la
570 rete). Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
571 controllo di un terminale a tutti i processi della sessione, in modo che
572 essi possano disconnettersi dal relativo terminale.
574 Viene inoltre usato in genere per segnalare ai demoni (che non hanno un
575 terminale di controllo) la necessità di reinizializzarsi e rileggere il/i
576 file di configurazione.
580 \subsection{I segnali di allarme}
581 \label{sec:sig_alarm}
583 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer. Il loro comportamento
584 di default è quello di causare la terminazione del programma, ma con questi
585 segnali la scelta di default è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone
586 sempre la necessità di un manipolatore. Questi segnali sono:
587 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
588 \item[\macro{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
589 un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
590 usato dalla funzione \func{alarm}.
591 \item[\macro{SIGVTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
592 precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
594 \item[\macro{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
595 di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
596 che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
597 viene usato dai tool che servono a fare il profilo d'uso della CPU da parte
602 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
603 \label{sec:sig_asyncio}
605 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
606 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
607 generare questi segnali.
609 L'azione di default è di essere ignorati. Questi segnali sono:
610 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
611 \item[\macro{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
612 pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i socket e i
613 terminali possono generare questo segnale, in Linux questo può essere usato
614 anche per i file, posto che la \func{fcntl} abbia avuto successo.
615 \item[\macro{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
616 urgenti o \textit{out of band} su di un socket; per maggiori dettagli al
617 proposito si veda \secref{sec:xxx_urgent_data}.
618 \item[\macro{SIGPOLL}] Questo segnale è equivalente a \macro{SIGIO}, è
619 definito solo per compatibilità con i sistemi System V.
623 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
624 \label{sec:sig_job_control}
626 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
627 loro uso è specifico e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni in
628 cui si trattano gli argomenti relativi. Questi segnali sono:
629 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
630 \item[\macro{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
631 figlio termina o viene fermato. L'azione di default è di ignorare il
632 segnale, la sua gestione è trattata in \secref{sec:proc_wait}.
633 \item[\macro{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
634 precedente, il nome è obsoleto e andrebbe evitato.
635 \item[\macro{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
636 usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
637 \macro{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
638 ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento di default
639 è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
640 installare un manipolatore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
643 La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
644 segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
645 che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
646 manipolatori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
647 se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
649 \item[\macro{SIGSTOP}] Il segnale ferma un processo (lo porta in uno stato di
650 sleep); il segnale non può essere né intercettato, né ignorato, né bloccato.
651 \item[\macro{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
652 ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere SUSP
653 (prodotto dalla combinazione \macro{C-z}), ed al contrario di
654 \macro{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere un programma
655 installa un manipolatore per questo segnale quando vuole lasciare il sistema
656 o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per esempio un
657 programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un manipolatore
658 per riabilitarlo prima di fermarsi.
659 \item[\macro{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue una
660 sessione di lavoro in background. Quando un processo in background tenta di
661 leggere da un terminale viene inviato questo segnale a tutti i processi
662 della sessione di lavoro. L'azione di default è di fermare il processo.
663 L'argomento è trattato in \secref{sec:sess_xxx}.
664 \item[\macro{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \macro{SIGTTIN}, ma
665 generato quando si tenta di scrivere o modificare uno dei modi del
666 terminale. L'azione di default è di fermare il processo, l'argomento è
667 trattato in \secref{sec:sess_xxx}.
671 \subsection{I segnali di operazioni errate}
672 \label{sec:sig_oper_error}
674 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
675 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
676 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
679 L'azione di default di questi segnali è di terminare il processo, questi
681 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
682 \item[\macro{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle pipe o
683 delle FIFO è necessario che, prima che un processo inizi a scrivere su di
684 essa, un'altro abbia aperto la pipe in lettura (si veda
685 \secref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è partito o è
686 terminato inavvertitamente alla scrittura sulla pipe il kernel genera questo
687 segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o ignorato la chiamata che
688 lo ha causato fallisce restituendo l'errore \macro{EPIPE}
689 \item[\macro{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Viene generato quando
690 c'è un advisory lock su un file NFS, ed il server riparte dimenticando la
691 situazione precedente.
692 \item[\macro{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
693 segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
694 tempo di CPU disponibile, vedi \secref{sec:sys_xxx}.
695 \item[\macro{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
696 segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
697 dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
698 file, vedi \secref{sec:sys_xxx}.
702 \subsection{Ulteriori segnali}
703 \label{sec:sig_misc_sig}
705 Raccogliamo qui infine usa serie di segnali che hanno scopi differenti non
706 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
707 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
708 \item[\macro{SIGUSR1} e \macro{SIGUSR2}] Sono due segnali a disposizione
709 dell'utente che li può usare per quello che vuole. Possono essere utili per
710 implementare una comunicazione elementare fra processi diversi, o per
711 eseguire a richiesta una operazione utilizzando un manipolatore. L'azione di
712 default è terminare il processo.
713 \item[\macro{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} ed è
714 generato da molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
715 righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
716 programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
717 dimensione a quest'ultimo. L'azione di default è di essere ignorato.
718 \item[\macro{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
719 usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
720 del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
721 altri processi lo ignorano.
725 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
726 \label{sec:sig_strsignal}
728 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni,
729 \func{strsignal} e \func{psignal}, che stampano un messaggio di descrizione
730 dato il numero. In genere si usano quando si vuole notificare all'utente il
731 segnale avvenuto (nel caso di terminazione di un processo figlio o di un
732 manipolatore che gestisce più segnali); la prima funzione è una estensione
733 GNU, accessibile avendo definito \macro{\_GNU\_SOURCE}, ed è analoga alla
734 funzione \func{strerror} (si veda \secref{sec:sys_strerror}) per gli errori:
735 \begin{prototype}{string.h}{char *strsignal(int signum)}
736 Ritorna il puntatore ad una stringa che contiene la descrizione del segnale
739 \noindent dato che la stringa è allocata staticamente non se ne deve
740 modificare il contenuto, che resta valido solo fino alla successiva chiamata
741 di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere traccia del messaggio sarà
744 La seconda funzione deriva da BSD ed è analoga alla funzione \func{perror}
745 descritta in \secref{sec:sys_strerror}; il suo prototipo è:
746 \begin{prototype}{signal.h}{void psignal(int sig, const char *s)}
747 Stampa sullo standard error un messaggio costituito dalla stringa \param{s},
748 seguita da due punti ed una descrizione del segnale indicato da \param{sig}.
751 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
752 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di fare usare la variabile
753 \var{sys\_siglist}, che è definita in \file{signal.h} e può essere acceduta
754 con la dichiarazione:
755 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
756 extern const char *const sys_siglist[]
758 l'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
759 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
760 *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
761 *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
765 \section{La gestione dei segnali}
766 \label{sec:sig_management}
768 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
769 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
770 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
771 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
772 delegata appunto agli eventuali manipolatori che si sono installati.
774 In questa sezione vedremo come si effettua gestione dei segnali, a partire
775 dalla loro interazione con le system call, passando per le varie funzioni che
776 permettono di installare i manipolatori e controllare le reazioni di un
777 processo alla loro occorrenza.
780 \subsection{Il comportamento generale del sistema.}
781 \label{sec:sig_gen_beha}
783 Abbiamo già trattato in \secref{sec:sig_intro} le modalità con cui il sistema
784 gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare però il
785 comportamento delle system call; in particolare due di esse, \func{fork} ed
786 \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in considerazione, data la
787 loro stretta relazione con la creazione di nuovi processi.
789 Come accennato in \secref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo processo
790 con \func{fork} esso eredita dal padre sia le azioni che sono state settate
791 per i singoli segnali, che la maschera dei segnali bloccati (tratteremo
792 quest'ultimo argomento in \ref{sec:sig_sigpending}). Invece tutti i segnali
793 pendenti e gli allarmi vengono cancellati; essi infatti devono essere
794 recapitati solo al padre, al figlio dovranno arrivare solo i segnali dovuti
797 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
798 quanto detto in \secref{sec:prog_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
799 installato un manipolatore vengono resettati a \macro{SIG\_DFL}. Non ha più
800 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
801 che non sono nemmeno presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
803 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
804 manipolatore; viene mantenuto invece ogni eventuale settaggio dell'azione a
805 \macro{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di settare ad
806 \macro{SIG\_IGN} le risposte per \macro{SIGINT} e \macro{SIGQUIT} per i
807 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
808 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
810 Per quanto riguarda tutte le altre system call esse vengono tradizionalmente
811 classificate, proprio in base al loro comportamento nei confronti dei segnali,
812 in \textsl{lente} (\textit{slow}) e \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran
813 parte appartiene a quest'ultima categoria che non è influenzata dall'arrivo di
814 un segnale. In tal caso un eventuale manipolatore viene sempre eseguito dopo
815 che la system call è stata completata. Esse sono dette \textsl{veloci} proprio
816 in quanto la loro esecuzione è sostanzialmente immediata e attendere per
817 eseguire un manipolatore non comporta nessun inconveniente.
819 Esistono però dei casi in cui questo non è possibile perché renderebbe
820 impossibile una risposta pronta al segnale. In generale questo avviene tutte
821 le volte che si ha a che fare con system call che possono bloccarsi
822 indefinitamente, che per questo vengono chiamate \textsl{lente}. Un elenco
823 dei casi in cui si presenta questa situazione è il seguente:
825 \item lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora
826 presenti (come per certi file di dispositivo, la rete o le pipe).
827 \item scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
828 accettati immediatamente.
829 \item apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non immediate
830 per una una risposta.
831 \item operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
832 eseguite immediatamente.
833 \item le funzioni di intercomunicazione che si bloccano in attesa di risposte
835 \item la funzione \func{pause} (usata appunto per attendere l'-arrivo di un
837 \item la funzione \func{wait} (se nessun processo figlio è ancora terminato).
840 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il manipolatore
841 sia ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
842 anche la system call restituendo l'errore di \macro{EINTR}. Questa è a
843 tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
844 manipolatori controllino lo stato di uscita delle funzioni per ripeterne la
845 chiamata qualora l'errore fosse questo.
847 Dimenticarsi di richiamare una system call interrotta da un segnale è un
848 errore comune, tanto che le \acr{glibc} provvedono una macro
849 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
850 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
851 non è diverso dall'uscita con un errore \macro{EINTR}.
853 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
854 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente la system call invece
855 di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è da preoccuparsi di
856 controllare il codice di errore; si perde però la possibilità di eseguire
857 azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare condizione.
859 Linux e le \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
860 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
861 \secref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
862 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le system call
863 ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
866 \subsection{La funzione \func{signal}}
867 \label{sec:sig_signal}
869 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
870 funzione \func{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C. Quest'ultimo
871 però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è tanto vaga
872 da essere del tutto inutile in un sistema Unix; è questo il motivo per cui
873 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
874 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà
875 alcune vecchie implementazioni (SVR4 e 4.3+BSD) usano parametri aggiuntivi
876 per definire il comportamento della funzione.} che è:
877 \begin{prototype}{signal.h}
878 {sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)}
880 Installa la funzione di gestione \param{handler} (il manipolatore) per il
881 segnale \param{signum}.
883 \bodydesc{La funzione ritorna il precedente manipolatore in caso di successo
884 o \macro{SIG\_ERR} in caso di errore.}
887 In questa definizione si è usato il tipo \type{sighandler\_t} che è una
888 estensione GNU, definita dalle \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
889 prototipo in una forma più leggibile dell'originario:
891 void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))int)
893 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
894 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile. Da un confronto
895 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
896 \type{sighandler\_t} che è:
898 typedef void (* sighandler_t)(int)
900 e cioè un puntatore ad una funzione \type{void} (cioè senza valore di ritorno)
901 e che prende un argomento di tipo \type{int}.\footnote{si devono usare le
902 parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
903 operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna
904 un puntatore a \type{void} e non un puntatore ad una funzione \type{void}.}
905 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
906 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto il manipolatore del
909 Il numero di segnale passato in \param{signum} può essere indicato
910 direttamente con una delle costanti definite in \secref{sec:sig_standard}. Il
911 manipolatore \param{handler} invece, oltre all'indirizzo della funzione da
912 chiamare all'occorrenza del segnale, può assumere anche i due valori costanti
913 \macro{SIG\_IGN} con cui si dice ignorare il segnale e \macro{SIG\_DFL} per
914 installare l'azione di di default.\footnote{si ricordi però che i due segnali
915 \macro{SIGKILL} e \macro{SIGSTOP} non possono essere ignorati né
918 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
919 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
920 secondo tempo. Si ricordi che se si setta come azione \macro{SIG\_IGN} (o si
921 setta un \macro{SIG\_DFL} per un segnale il cui default è di essere ignorato),
922 tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno mai notificati.
924 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
925 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
926 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
927 primi Unix in cui il manipolatore viene disinstallato alla sua chiamata
928 secondo la semantica inaffidabile; Linux seguiva questa convenzione fino alle
929 \acr{libc5}. Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non resettando il
930 manipolatore e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con
931 l'utilizzo delle \acr{glibc2} anche Linux è passato a questo comportamento;
932 quello della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato per i
933 motivi visti in \secref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto chiamando
934 \func{sysv\_signal}. In generale, per evitare questi problemi, tutti i nuovi
935 programmi dovrebbero usare \func{sigaction}.
937 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
938 processo che ignora i segnali \macro{SIGFPE}, \macro{SIGILL}, o
939 \macro{SIGSEGV} (qualora non originino da una \func{kill} o una \func{raise})
940 è indefinito. Un manipolatore che ritorna da questi segnali può dare luogo ad
944 \subsection{Le funzioni \func{kill} e \func{raise}}
945 \label{sec:sig_kill_raise}
947 Come accennato in \secref{sec:sig_types}, un segnale può essere generato
948 direttamente da un processo. L'invio di un segnale generico può essere
949 effettuato attraverso delle funzioni \func{kill} e \func{raise}. La prima
950 serve per inviare un segnale al processo corrente, ed il suo prototipo è:
951 \begin{prototype}{signal.h}{int raise(int sig)}
952 Invia il segnale \param{sig} al processo corrente.
954 \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
955 errore, il solo errore restituito è \macro{EINVAL} qualora si sia
956 specificato un numero di segnale invalido.}
959 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
960 essere specificato con una delle macro definite in
961 \secref{sec:sig_classification}. In genere questa funzione viene usata per
962 riprodurre il comportamento di default di un segnale che sia stato
963 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
964 manipolatore potrà reinstallare l'azione di default, e attivarla con
967 Se invece si vuole inviare un segnale ad un altro processo occorre utilizzare
968 la funzione \func{kill}; il suo prototipo è:
970 \headdecl{sys/types.h}
972 \funcdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)} Invia il segnale \param{sig} al
973 processo specificato con \param{pid}.
975 \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
976 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
978 \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
979 \item[\macro{EPERM}] Il processo non ha il permesso di inviare il segnale
980 alla destinazione specificata.
981 \item[\macro{ESRCH}] Il \acr{pid} o il process group indicati non
982 esistono. Gli zombie (vedi \ref{sec:proc_termination}) sono considerati come
987 La funzione \code{raise(sig)} è sostanzialmente equivalente ad una
988 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise} è definita nello standard ISO
989 C non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, per cui in generale l'uso di
990 \func{kill} è più portabile.
992 Lo standard POSIX poi prevede che il valore 0 sia usato per specificare il
993 segnale nullo. Se le funzioni vengono chiamate con questo valore non viene
994 inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori, in tal
995 caso si otterrà un errore \macro{EPERM} se non si hanno i permessi necessari
996 ed un errore \macro{ESRCH} se il processo specificato non esiste. Si tenga
997 conto però che il sistema ricicla i \acr{pid} (come accennato in
998 \secref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo non significa che
999 esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il segnale.
1001 Il valore dell'argomento \param{pid} specifica la destinazione a cui inviare
1002 il segnale e può assumere i seguenti significati:
1003 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
1004 \item[$\texttt{pid}>0$] il segnale è mandato al processo con il \acr{pid}
1006 \item[$\texttt{pid}=0$] il segnale è mandato ad ogni processo del
1007 \textit{process group} del chiamante.
1008 \item[$\texttt{pid}=-1$] il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto
1010 \item[$\texttt{pid}<-1$] il segnale è mandato ad ogni processo del process
1011 group $|\code{pid}|$.
1014 Solo l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in
1015 tutti gli altri casi il \textit{real user id} o l'\textit{effective user id}
1016 del processo chiamante devono corrispondere al \textit{real user id} o al
1017 \textit{saved user id} della destinazione. Fa eccezione il caso in cui il
1018 segnale inviato sia \macro{SIGCONT}, nel quale occorre che entrambi i processi
1019 appartengano alla stessa sessione. Inoltre, dato il ruolo fondamentale che
1020 riveste nel sistema (si ricordi quanto visto in \secref{sec:sig_termination}),
1021 non è possibile inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali
1022 esso non abbia un manipolatore installato.
1024 Infine, seguendo le specifiche POSIX 1003.1-2001, l'uso della chiamata
1025 \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale sia inviato (con la solita
1026 eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i quali i permessi lo
1027 consentano. Lo standard permette comunque alle varie implementazione di
1028 escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione Linux non invia il
1029 segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1032 \subsection{Le funzioni \func{alarm} e \func{abort}}
1033 \label{sec:sig_alarm_abort}
1035 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1036 segnali di temporizzazione e e \macro{SIGABORT}, per i quali sono previste
1037 funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La prima di queste è
1038 \func{alarm} il cui prototipo è:
1039 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1040 Predispone l'invio di \macro{SIGALARM} dopo \param{seconds} secondi.
1042 \bodydesc{La funzione restituisce il numero di secondi rimanenti ad un
1043 precedente allarme, o zero se non c'erano allarmi pendenti.}
1046 La funzione provvede un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1047 un'interruzione nel futuro, (ad esempio per effettuare una qualche operazione
1048 dopo un certo periodo di tempo), programmando l'emissione si un segnale di
1049 \macro{SIGALARM} dopo il numero di secondi specificato da \param{seconds}.
1051 Se si specifica per \param{seconds} un valore nullo non verrà inviato nessun
1052 segnale; siccome alla chiamata viene cancellato ogni precedente allarme,
1053 questo può essere usato per cancellare una programmazione precedente. La
1054 funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio dell'allarme
1055 precedentemente programmato, in modo che sia eventualmente possibile
1056 effettuare delle scelte in caso di necessità di più interruzioni.
1058 In \secref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1059 associati tre tempi diversi: \textit{clock time}, \textit{user time} e
1060 \textit{system time}. Per poterli calcolare il kernel mantiene tre diversi
1061 timer per ciascun processo:
1063 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1064 corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1065 l'emissione di \macro{SIGALARM}.
1066 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1067 processo in user space (che corrisponde all'\textit{user time}). La scadenza
1068 di questo timer provoca l'emissione di \macro{SIGVTALRM}.
1069 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1070 utilizzati direttamente dal processo in user space, e dal kernel nelle
1071 system call ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1072 \secref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{CPU time}). La scadenza
1073 di questo timer provoca l'emissione di \macro{SIGPROF}.
1076 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1077 tempo reale. La funzione, pur essendo molto semplice, presenta numerosi
1078 limiti: non consente di usare gli altri timer, non può specificare intervalli
1079 con precisione maggiore del secondo e genera il segnale una sola volta.
1081 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \func{setitimer}
1082 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1083 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1085 \begin{prototype}{sys/time.h}{int setitimer(int which, const struct
1086 itimerval *value, struct itimerval *ovalue)}
1088 Predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza dell'intervallo
1089 \param{value} sul timer specificato da \func{which}.
1091 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1092 errore, nel qual caso \var{errno} può assumere i valori \macro{EINVAL} e
1096 Il valore di \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1097 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1098 \tabref{tab:sig_setitimer_values}.
1101 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1103 \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1106 \macro{ITIMER\_REAL} & \textit{real-time timer}\\
1107 \macro{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1108 \macro{ITIMER\_PROF} & \textit{profiling timer}\\
1111 \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1113 \label{tab:sig_setitimer_values}
1116 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per settare il
1117 timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore viene
1118 salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1119 struttura \var{itimerval}, definita in \ref{fig:file_stat_struct}.
1121 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1122 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1123 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \var{timeval} che
1124 permette una precisione fino al microsecondo.
1126 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1127 il segnale e resetta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval},
1128 ripetendo il ciclo; se \var{it\_interval} è nullo il timer si ferma.
1130 \begin{figure}[!htb]
1131 \footnotesize \centering
1132 \begin{minipage}[c]{15cm}
1133 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
1135 struct timeval it_interval; /* next value */
1136 struct timeval it_value; /* current value */
1139 long tv_sec; /* seconds */
1140 long tv_usec; /* microseconds */
1145 \caption{La struttura \var{itimerval}, che definisce i valori dei timer di
1147 \label{fig:sig_itimerval}
1150 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1151 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1152 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1153 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale delle \acr{glibc}
1154 \cite[glibc] che ne riporta la definizione in \figref{fig:sig_alarm_def}.
1156 \begin{figure}[!htb]
1157 \footnotesize \centering
1158 \begin{minipage}[c]{15cm}
1159 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
1160 unsigned int alarm(unsigned int seconds)
1162 struct itimerval old, new;
1163 new.it_interval.tv_usec = 0;
1164 new.it_interval.tv_sec = 0;
1165 new.it_value.tv_usec = 0;
1166 new.it_value.tv_sec = (long int) seconds;
1167 if (setitimer(ITIMER_REAL, &new, &old) < 0)
1170 return old.it_value.tv_sec;
1175 \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.}
1176 \label{fig:sig_alarm_def}
1179 Si deve comunque tenere presente che la precisione di queste funzioni è
1180 limitata da quella del timer di sistema (in genere 10~ms). Il sistema assicura
1181 comunque che il segnale non sarà mai generato prima della scadenza programmata
1182 (l'arrotondamento cioè è sempre effettuato per eccesso). Una seconda causa di
1183 potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla scadenza del timer,
1184 ma poi deve essere consegnato; se il processo è attivo (questo è sempre vero
1185 per \macro{ITIMER\_VIRT}) la consegna è immediata, altrimenti può esserci un
1186 ulteriore ritardo che può variare a seconda del carico del sistema.
1188 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1189 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1190 \func{getitimer}, il cui prototipo è:
1191 \begin{prototype}{sys/time.h}{int getitimer(int which, struct
1194 Legge in \param{value} il valore del timer specificato da \func{which}.
1196 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1197 errore e restituisce gli stessi errori di \func{getitimer}}
1199 \noindent i cui parametri hanno lo stesso significato e formato di quelli di
1203 L'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale è \func{abort};
1204 che, come accennato in \ref{sec:proc_termination}, permette di abortire
1205 l'esecuzione di un programma tramite l'invio di \macro{SIGABRT}. Il suo
1207 \begin{prototype}{stdlib.h}{void abort(void)}
1209 Abortisce il processo corrente.
1211 \bodydesc{La funzione non ritorna, il processo è terminato inviando il
1212 segnale di \macro{SIGABRT}.}
1215 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} è che anche se il
1216 segnale è bloccato o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale
1217 può però essere intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura
1218 prima della terminazione del processo.
1220 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il manipolatore ritorna, la
1221 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1222 il processo non viene terminato direttamente dal manipolatore sia la stessa
1223 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1224 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1225 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1226 funzioni registrate con \func{at\_exit} e \func{on\_exit}.
1229 \subsection{Le funzioni \func{pause} e \func{sleep}}
1230 \label{sec:sig_pause_sleep}
1232 Il metodo tradizionale per fare attendere ad un processo fino all'arrivo di un
1233 segnale è quello di usare la funzione \func{pause}, il cui prototipo è:
1234 \begin{prototype}{unistd.h}{int pause(void)}
1236 Pone il processo in stato di sleep fino al ritorno di un manipolatore.
1238 \bodydesc{La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed
1239 il relativo manipolatore è ritornato, nel qual caso restituisce -1 e setta
1240 \var{errno} a \macro{EINTR}.}
1243 La funzione segnala sempre una condizione di errore (il successo sarebbe
1244 quello di aspettare indefinitamente). In genere si usa questa funzione quando
1245 si vuole mettere un processo in attesa di un qualche evento specifico che non
1246 è sotto il suo diretto controllo (ad esempio la si può usare per far reagire
1247 il processo ad un segnale inviato da un altro processo).
1250 Se invece si vuole fare attendere un processo per un determinato intervallo di
1251 tempo lo standard POSIX.1 definisce la funzione \func{sleep}, il cui prototipo
1253 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1255 Pone il processo in stato di sleep per \param{seconds} secondi.
1257 \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o il
1258 numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale.}
1261 La funzione attende per il tempo specificato, a meno di non essere interrotta
1262 da un segnale. In questo caso non è una buona idea ripetere la chiamata per il
1263 tempo rimanente, in quanto la riattivazione del processo può avvenire in un
1264 qualunque momento, ma il valore restituito sarà sempre arrotondato al secondo,
1265 con la conseguenza che, se la successione dei segnali è particolarmente
1266 sfortunata, si potranno avere ritardi anche di parecchi secondi. In genere la
1267 scelta più sicura è quella di stabilire un termine per l'attesa, e ricalcolare
1268 tutte le volte il numero di secondi da aspettare.
1270 In alcune implementazioni inoltre l'uso di \func{sleep} può avere conflitti
1271 con quello di \macro{SIGALRM}, dato che la funzione può essere realizzata
1272 attraverso \func{pause} e \func{alarm} (in maniera analoga all'esempio che
1273 vedremo fra poco). In tal caso mescolare chiamata di \func{alarm} e
1274 \func{sleep} o modificare l'azione di \macro{SIGALRM}, può causare risultati
1275 indefiniti. Nel caso delle \acr{glibc} è stata usata una implementazione
1276 completamente indipendente e questi problemi non ci sono.
1278 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese in secondi, per
1279 questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita la funzione
1280 \func{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di $\mu$); i due
1281 standard hanno delle definizioni diverse, ma le \acr{glibc}
1282 seguono\footnote{secondo la man page almeno dalla versione 2.2.2.} seguono
1283 quella di SUSv2 che prevede il seguente prototipo:
1284 \begin{prototype}{unistd.h}{int usleep(unsigned long usec)}
1286 Pone il processo in stato di sleep per \param{usec} microsecondi.
1288 \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o -1 in
1289 caso di errore, nel qual caso \var{errno} è settata a \macro{EINTR}.}
1293 Anche questa funzione a seconda delle implementazioni può presentare problemi
1294 nell'interazione con \func{alarm} e \macro{SIGALRM}, ed è pertanto deprecata
1295 in favore di \func{nanosleep}, definita dallo standard POSIX1.b, il cui
1297 \begin{prototype}{unistd.h}{int nanosleep(const struct timespec *req, struct
1300 Pone il processo in stato di sleep per il tempo specificato da \param{req}.
1302 \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o -1 in
1303 caso di errore, nel qual caso \var{errno} è settata a \macro{EINVAL} o
1307 Lo standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1308 indipendente da \func{alarm}\footnote{nel caso di Linux direttamente
1309 attraverso il timer del kernel} e sia utilizzabile senza interferenze con
1310 l'uso di \macro{SIGALRM}.
1313 \begin{figure}[!htb]
1314 \footnotesize \centering
1315 \begin{minipage}[c]{15cm}
1316 \begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
1319 time_t tv_sec; /* seconds */
1320 long tv_nsec; /* nanoseconds */
1325 \caption{La struttura \var{timespec} di \func{nanosleep}.}
1326 \label{fig:sig_alarm_def}
1332 \subsection{La gestione di \macro{SIGCHLD}}
1333 \label{sec:sig_sigchld}
1335 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un manipolatore di
1336 segnale è quello della gestione di \macro{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1337 \secref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1338 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al
1339 padre;\footnote{in realtà in SRV4 eredita la semantica di System V, in cui il
1340 segnale si chiama \macro{SIGCLD} e viene trattato in maniera speciale; se si
1341 setta esplicitamente l'azione a \macro{SIG\_IGN} il segnale non viene
1342 generato ed il sistema non genera zombie (lo stato di terminazione viene
1343 scartato senza dover chiamare una wait), l'azione di default è sempre quella
1344 di ignorare il segnale, ma non attiva questo comportamento. Linux, come BSD
1345 e POSIX, non supporta questa semantica ed usa il nome di \macro{SIGCLD} come
1346 sinonimo di \macro{SIGCHLD}.} è pertanto naturale completare qui la
1347 trattazione della terminazione dei processi illustrando le modalità per
1348 gestire questo segnale.
1352 \section{Gestione avanzata}
1353 \label{sec:sig_control}
1356 \subsection{Un esempio di problema}
1357 \label{sec:sig_example}
1359 Come accennato è possibile implementare \func{sleep} a partire da dall'uso di
1360 \func{pause} e \func{alarm};
1364 \subsection{Le funzioni \func{sigprocmask} e \func{sigpending}}
1365 \label{sec:sig_sigpending}
1369 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
1370 \label{sec:sig_sigaction}
1374 \subsection{Funzioni rientranti e default dei segnali}
1375 \label{sec:sig_reentrant}
1378 , affrontando inoltre le varie problematiche di programmazione che si devono
1379 tenere presenti quando si ha a che fare con essi.
1383 %%% Local Variables:
1385 %%% TeX-master: "gapil"