[gapil.git] / signal.tex

\chapter{I segnali}
\label{cha:signals}

I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
confronti dei processi. Non portano con se nessuna informazione che non sia il
loro tipo, si tratta in sostanza di un'interruzione software portata ad un
processo.

In genere i segnali vengono usati dal kernel per riportare situazioni
eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, etc.) ma possono
anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
(come la terminazione di un processo figlio), etc.

\section{I concetti base}
\label{sec:sig_base}

Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
l'occorrenza di un evento eccezionale. Gli eventi che possono generare un
segnale sono vari; un breve elenco di possibile cause è il seguente:

\begin{itemize}
\item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
  accesso alla memoria fuori dai limiti validi.
\item la terminazione di un processo figlio.
\item la scadenza di un timer o di un allarme.
\item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
  essere eseguita.
\item una richiesta dell'utente di terminare o fermare il programma. In genere
  si realizza attraverso un segnale mandato dalla shell in corrispondenza
  della pressione di tasti del terminale come 'ctrl-c' o 'ctrl-z'.
\item l'esecuzione di una \texttt{kill} o di una \texttt{raise} da parte del
  processo stesso o di un'altro (solo nel caso della \texttt{kill}).
\end{itemize}

Ciascuno di questi eventi (tranne gli ultimi due che sono controllati
dall'utente) comporta l'intervento diretto da parte del kernel che causa la
generazione un particolare tipo di segnale.


\subsection{Le modalità di funzionamento}
\label{sec:sig_semantics}

Quando un processo riceve un segnale il kernel esegue una azione di default o
una apposita routine di gestione (il cosiddetto \textit{signal handler} o
\textsl{manipolatore}) che può essere specificata dall'utente (nel qual caso
si dice che si \textsl{intercetta} il segnale).  Negli anni il comportamento
del sistema in risposta ai segnali è stato modificato in vari modi nelle
differenti implementazioni di unix.  Si possono individuare due tipologie
fondamentali di comportamento dei segnali (dette semantiche) che vengono
chiamate rispettivamente \textit{reliable} e \textit{unreliable}.

Nella semantica \textit{unreliable} (quella implementata dalle prime versioni
di unix) la routine di gestione del segnale specificata dall'utente non resta
installata una volta chiamata; è perciò a carico dell'utente stesso ripetere
l'installazione all'interno della routine di gestione stessa in tutti i casi
in cui si vuole che il signal handler esterno resti attivo.

In questo caso è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
perduti; si consideri il seguente segmento di codice in cui la prima
operazione del manipolatore è quella di reinstallare se stesso:
\footnotesize
\begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
    int sig_handler();            /* handler function */
    ...
    signal(SIGINT, sig_handler);  /* establish handler */
    ...

int sig_handler() 
{
    signal(SIGINT, sig_handler);  /* restablish handler */
    ...                           /* process signal */
}
\end{lstlisting}
\normalsize
se un secondo segnale arriva prima che il manipolatore invocato dal primo
abbia eseguito la re-installazione di se stesso il segnale può essere perso o
causare il comportamento originale assegnato al segnale (in genere la
terminazione del processo).

Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
semantica viene chiamata \textit{inaffidabile}, in quanto la ricezione del
segnale e la reinstallazione del suo manipolatore non sono operazioni
atomiche.

Un'altro problema è che in questa semantica è che non esiste un modo per
bloccare i segnali quando non si vuole che arrivino; i processi possono si
ignorare il segnale, ma non è possibile istruire il sistema a non fare nulla
in occasione di un segnale, pur mantenendo memoria del fatto che è avvenuto.

Un caso classico, riportato da Stevens, in cui si incontra questo problema, è
quello in cui si usa il manipolatore per settare un flag che riporta al
processo l'occorrenza del segnale. Si consideri il seguente segmento di
codice il cui scopo sarebbe quello di fermare il processo fino all'occorrenza
di un opportuno segnale:
\footnotesize
\begin{lstlisting}[labelstep=0,frame=,indent=1cm]{}
int signal_flag = 0;
main ()
{
    int sig_handler();            /* handler function */
    ...
    signal(SIGINT, sig_handler);  /* establish handler */
    ...
    while(signal_flag == 0) {     /* while flag is zero */
        pause();                  /* go to sleep */
    }
    ... 
}
int sig_handler() 
{
    signal(SIGINT, sig_handler);  /* restablish handler */
    signal_flag = 1;              /* set flag */
}
\end{lstlisting}
\normalsize
l'idea è che quando il processo trova il flag a zero viene messo in sleep e
verrà risvegliato solo dalla ricezione di un segnale. Il manipolatore si
limita in questo caso a settare il flag a uno; all'uscita dal manipolatore la
chiamata a \func{pause} è interrotta ed il processo viene risvegliato e
riprende l'esecuzione all'istruzione successiva, ma essendo cambiato il flag
la condizione non è più soddisfatta e il programma prosegue.

Il problema con l'implementazione inaffidabile è che niente ci garantisce che
il segnale arrivi fra la valutazione della condizione del \func{while} e la
chiamata a \func{pause}, nel qual caso, se il segnale non viene più generato,
il processo resterà in sleep permanentemente.

% Un'altra caratteristica della implementazione inaffidabile è che le chiamate
% di sistema non sono fatte ripartire automaticamente quando sono interrotte da
% un segnale, per questo un programma deve controllare lo stato di uscita della
% chiamata al sistema e riperterla nel caso l'errore riportato da \texttt{errno}
% sia \texttt{EINTR}.

Questo ci mostra ad esempio come con la semantica inaffidabile non esista una
modalità semplice per ottenere una operazione di pausa atomica (cioè mandare
in sleep un processo fino all'arrivo di un segnale).

Nella semantica \textit{reliable} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
moderno) invece il signal handler una volta installato resta attivo e non si
hanno tutti i problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono
\textsl{generati} dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che
causa il segnale. In genere questo viene fatto dal kernel settando un flag
nella process table del processo.

Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
\textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
esso è detto \textsl{pendente}. In genere questa procedura viene effettuata
dal kernel quando, riprendendo l'esecuzione del processo in questione, verifica
la presenza del flag del segnale nella process table.

In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
segnali, in questo caso se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
sblocca (nel qual caso viene consegnato) o setta l'azione di default per
ignorarlo. 

Si tenga presente kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è stato
bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo consente
di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato, e si può
usare la funzione \func{sigpending} (vedi \secref{sec:sig_sigpending}) per
determinare quali segnali sono bloccati e quali sono pendenti.



\subsection{Tipi di segnali}
\label{sec:sig_types}

In generale gli eventi che generano i segnali si possono dividere in tre
categorie principali: errori, eventi e richieste esplicite. 

Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
genere la condizione di errore più comune comporta la restituzione di un
codice di errore da parte di una funzione di libreria, sono gli errori che
possono avvenire ovunque in un programma che causano l'emissione di un
segnale, come le divisioni per zero o l'uso di indirizzi di memoria non validi.

Un evento esterno ha in genere a che fare con l'I/O o con altri processi;
esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati di
input, scadenze di un timer, terminazione di processi figli.

Una richiesta esplicita significa l'uso di una chiamata di sistema (come
\texttt{kill} o \texttt{raise}) per la generazione di un segnale, cosa che
viene fatta usualmente dalla shell quando l'utente invoca la sequenza di tasti
di stop o di suspend, ma può essere pure inserita all'interno di un programma.

Si dice poi che i segnali possono essere \textit{asincroni} o
\textit{sincroni}. Un segnale sincrono è legato ad una azione specifica di un
programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante tale azione;
molti errori generano segnali sincroni, così come la richiesta esplicita da
parte del processo tramite le chiamate al sistema. Alcuni errori come la
divisione per zero non sono completamente sincroni e possono arrivare dopo
qualche istruzione.

I segnali asincroni sono generati da eventi fuori dal controllo del processo
che li riceve e arrivano in tempi impredicibili nel corso dell'esecuzione del
programma. Eventi esterni come la terminazione di un processo figlio generano
segnali asincroni, così come le richieste di generazione di un segnale
effettuate da altri processi.

In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
internamente o esternamente al processo.

\subsection{La notifica dei segnali}
\label{sec:sig_notification}

Quando un segnale viene generato il kernel prende nota del fatto; si dice così
che diventa \textit{pending} (sospeso), e rimarrà tale fino al momento in cui
verrà notificato al processo a cui deve essere inviato.

Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato, a
meno che il segnale in questione non sia stato bloccato (\textit{blocked}) nel
qual caso l'invio non avviene ed il segnale resta sospeso indefinitamente. Una
volta però che esso venga sbloccato il segnale sarà subito notificato.

Una volta che il segnale viene notificato (che questo avvenga subito o dopo
una attesa più o meno lunga) viene eseguita l'azione specificata per detto
segnale. Per alcuni segnali (\texttt{SIGKILL} e \texttt{SIGSTOP}) questa azione
è fissa e non può essere cambiata, ma per tutti gli altri il programma può
specificare una scelta fra le tre seguenti:

\begin{itemize}
\item ignorare il segnale.
\item catturare il segnale, ed utilizzare il manipolatore (\textit{signal
    handler}) specificato.
\item accettare l'azione di default per quel segnale.
\end{itemize}

Il programma può specificare queste scelte usano le due routine
\texttt{signal} e \texttt{sigaction}; se si è installato un manipolatore sarà
quest'ultimo a intercettare il segnale ed ad essere eseguito, e mentre viene
eseguito (onde evitare race conditions) il segnale viene bloccato.

Se l'azione specificata per un certo tipo di segnale è quella di ignorarlo
questo sarà scartato immediatamente ogni volta che verrà generato, e questo
avverrà anche se in quel momento il segnale è bloccato. Per questo un segnale
ignorato non sarà mai notificato, anche se in seguito si sarà specificata una
diversa azione per lo stesso segnale.

Se arriva un segnale per il quale non è stato specificata un'azione viene
utilizzata l'azione standard. Questa è diversa da segnale a segnale (come
vedremo in \secref{sec:sig_standard}) ma per la maggior parte essa comporta la
terminazione del processo, per alcuni che invece rappresentano eventi innocui
l'azione standard è di non fare nulla.

Quando un segnale termina un processo, il padre può determinare la causa della
terminazione esaminando il codice di stato riportato delle funzioni
\texttt{wait} e \texttt{waitpid} in cui è riportato anche se la causa è un
segnale e nel caso quale; questo è il modo in cui la shell determina i motivi
della terminazione di un programma e scrive un eventuale messaggio di errore.

I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
violazioni di accesso) hanno anche la caratteristica di scrivere un file
\textit{core dump} che registra lo stato del processo prima della terminazione
e può essere esaminato da un debugger per investigare sulla causa dell'errore.
Lo stesso avviene se i suddetti segnale vengono generati artificialmente con
una \texttt{kill}.



\section{I segnali standard}
\label{sec:sig_standard}

Esaminiamo ora i vari segnali disponibili e le loro caratteristiche. 
Ciascun segnale è identificato rispetto al sistema da un numero, ma l'uso
diretto di questo numero da parte dei programmi è da evitare, in quanto esso
può variare a seconda dell'implementazione del sistema.

Per questo ad ogni tipo di segnale viene associato un nome, che corrisponde,
tramite una macro di preprocessore, al suddetto numero. Sono questi nomi, che
sono standardizzati e uniformi rispetto alle varie implementazioni, che si
devono usare nei programmi. Tutti i nomi e le funzioni che concernono i
segnali sono definiti nell'header di sistema \texttt{signal.h}.

Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \macro{NSIG}, e dato
che i numeri dei segnali sono allocati progressivamente, essa corrisponde
anche al successivo del valore numerico assegnato all'ultimo segnale definito.
In \ntab\ si è riportato l'elenco completo dei segnali definiti in Linux
(estratto dalle man page), comparati con quelli definiti in vari standard.
\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \centering
  \begin{tabular}[c]{|l|c|c|c||c|p{6cm}|}
    \hline
    Segnale  & POSIX.1 & SUSv2 & Linux  &Azione &  Descrizione \\
    \hline
    \hline
    SIGHUP   &$\bullet$&&$\bullet$&  A  & Hangup  o
    fine del processo di controllo  \\
    SIGINT   &$\bullet$&&$\bullet$&  A  & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c})\\
    SIGQUIT  &$\bullet$&&$\bullet$&  C  & Quit da tastiera (\cmd{C-y}) \\
    SIGILL   &$\bullet$&&$\bullet$&  C  & Istruzione illegale\\
    SIGABRT  &$\bullet$&&$\bullet$&  C  & Segnale di Abort da \func{abort} \\
    SIGFPE   &$\bullet$&&$\bullet$&  C  & Errore aritmetico\\
    SIGKILL  &$\bullet$&&$\bullet$& AEF & Segnale di terminazione forzata \\
    SIGSEGV  &$\bullet$&&$\bullet$&  C  & Errore di accesso in memoria\\
    SIGPIPE  &$\bullet$&&$\bullet$&  A  & Pipe spezzata\\
    SIGALRM  &$\bullet$&&$\bullet$&  A  & Segnale del timer da \func{alarm} \\
    SIGTERM  &$\bullet$&&$\bullet$&  A  & Segnale di terminazione \verb|C-\|\\
    SIGUSR1  &$\bullet$&&$\bullet$&  A  & User-defined signal 1\\
    SIGUSR2  &$\bullet$&&$\bullet$&  A  & User-defined signal 2\\
    SIGCHLD  &$\bullet$&&$\bullet$&  B  & Child stopped or terminated\\
    SIGCONT  &$\bullet$&&$\bullet$&     & Continue if stopped\\
    SIGSTOP  &$\bullet$&&$\bullet$& DEF & Stop process\\
    SIGTSTP  &$\bullet$&&$\bullet$&  D  & Stop typed at tty \\
    SIGTTIN  &$\bullet$&&$\bullet$&  D  & tty input for background process \\
    SIGTTOU  &$\bullet$&&$\bullet$&  D  & tty output for background process \\
    SIGBUS   &&$\bullet$&$\bullet$& C & Bus error (bad memory access) \\
    SIGPOLL  &&$\bullet$&$\bullet$& A & Pollable event (Sys V). Synonym of SIGIO\\
    SIGPROF   &&$\bullet$&$\bullet$& A & Profiling timer expired \\
    SIGSYS    &&$\bullet$&$\bullet$& C & Bad argument to routine (SVID)\\
    SIGTRAP   &&$\bullet$&$\bullet$& C & Trace/breakpoint trap \\
    SIGURG    &&$\bullet$&$\bullet$& B & Urgent condition on socket (4.2 BSD)\\
    SIGVTALRM &&$\bullet$&$\bullet$& A & Virtual alarm clock (4.2 BSD) \\
    SIGXCPU   &&$\bullet$&$\bullet$& C & CPU time limit exceeded (4.2 BSD)  \\
    SIGXFSZ   &&$\bullet$&$\bullet$& C & File size limit exceeded (4.2 BSD)\\
    SIGIOT    &&&$\bullet$& C &     IOT trap. A synonym for SIGABRT        \\
    SIGEMT    &&&$\bullet$&   &                                            \\
    SIGSTKFLT &&&$\bullet$& A &     Stack fault on coprocessor             \\
    SIGIO     &&&$\bullet$& A &     I/O now possible (4.2 BSD)             \\
    SIGCLD    &&&$\bullet$&   &     A synonym for SIGCHLD                  \\
    SIGPWR    &&&$\bullet$& A &     Power failure (System V)               \\
    SIGINFO   &&&$\bullet$&   &     A synonym for SIGPWR                   \\
    SIGLOST   &&&$\bullet$& A &     File lock lost                         \\
    SIGWINCH  &&&$\bullet$& B &     Window resize signal (4.3 BSD, Sun)    \\
    SIGUNUSED &&&$\bullet$& A &     Unused signal (will be SIGSYS)         \\
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{Lista dei segnali in Linux}
  \label{tab:sig_signal_list}
\end{table}
in \curtab\ si sono riportate le azioni di default di ciascun segnale
(riassunte con delle lettere, la cui legenda completa è in \ntab), quando
nessun manipolatore è installato un segnale può essere ignorato o causare la
terminazione del processo.

In alcuni casi alla terminazione del processo è associata la creazione di un
file (posto nella directory corrente del processo e chiamato \file{core}) su
cui viene salvata un'immagine della memoria del processo (il cosiddetto
\textit{core dump}), che può essere usata da un debugger per esaminare lo
stato dello stack e delle variabili al momento della ricezione del segnale.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \begin{tabular}[c]{|c|p{8cm}|}
    \hline
    Sigla & Significato \\
    \hline
    \hline
    A & L'azione di default è terminare il processo. \\
    B & L'azione di default è ignorare il segnale. \\
    C & L'azione di default è terminare il processo e scrivere un \textit{core
        dump}. \\
    D & L'azione di default è fermare il processo. \\
    E & Il segnale non può essere intercettato. \\
    F & Il segnale non può essere ignorato.\\
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{Legenda delle caratteristiche dei segnali riportate in 
    \tabref{tab:sig_signal_list}. }
  \label{tab:sig_action_leg}
\end{table}

La descrizione dettagliata del significato dei vari segnali, raggruppati per
tipologia, verrà affrontate nel seguito.

\subsection{Segnali di errore di programma}
\label{sec:sig_prog_error}

Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
l'hardware (come per i page fault non validi) rileva un qualche errore
insanabile nel programma in esecuzione. In generale la generazione di questi
segnali significa che il programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha
dereferenziato un puntatore non valido o ha eseguito una operazione aritmetica
proibita) e l'esecuzione non può essere proseguita.

In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare i settaggi della
console o eliminare i file di lock prima dell'uscita.  In questo caso il
manipolatore deve concludersi ripristinando l'azione di default e rialzando il
segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti spiacevoli,
ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il manipolatore
non ci fosse stato.

L'azione di default per tutti questi segnali è causare la terminazione del
processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
la registrazione su disco di un file di \textit{core dump} che viene scritto
in un file \file{core} nella directory corrente del processo al momento
dell'errore, che il debugger può usare per ricostruire lo stato del programma
al momento della terminazione.

Questi segnali sono:
\begin{description}
\item \macro{SIGFPE} Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
  derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
  aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow. 

%   Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
%   molte diverse eccezioni che \texttt{SIGFPE} non distingue, mentre lo
%   standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce vaire eccezioni
%   aritmetiche e richiede che esse siano notificate.  

\item \macro{SIGILL} Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
  significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
  privilegiata o inesistente, in generale del codice illegale. Poiché il
  compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
  file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
  Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
  posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
  una variabile locale, andando a corrompere lo stack. Lo stesso segnale viene
  generato in caso di overflow dello stack o di problemi nell'esecuzione di di
  un signal handler.
\item \macro{SIGSEGV} Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
  significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
  memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
  sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
  accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale.

  È tipico ottenere questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non
  inizializzato leggendo al di la della fine di un vettore. 
\item \macro{SIGBUS} Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
  \macro{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
  dereferenzia un puntatore non inzializzato, la differenza è che
  \macro{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
  (tipo fuori dallo heap o dallo stack), mentre \macro{SIGBUS} indica
  l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso di un puntatore non
  allineato.
\item \macro{SIGABRT} Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica che
  il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando la
  funzione \func{abort} che genera questo segnale.
\item \macro{SIGTRAP} È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
  dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
  il debugging e se un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
\item \macro{SIGSYS} Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
  richiede l'esecuzione di una system call, ma si è fornito un codice
  sbagliato per quest'ultima.
\end{description}


\subsection{I segnali di terminazione}
\label{sec:sig_termination}

Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
trattarli in maniera differente. 

La ragione per cui può essere necessario trattare questi segnali è che il
programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
funzionamento (tipi il modo del terminale o i settaggi di una qualche
periferica).

L'azione di default di questi segnali è di terminare il processo, questi
segnali sono:
\begin{description}
\item \macro{SIGTERM} Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
  generico usato per causare la conclusione di un programma. Al contrario di
  \macro{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo si
  usa per chiedere in maniera ``educata'' ad un processo di concludersi.
\item \macro{SIGINT} Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
  interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
  comando \cmd{kill} o dall'invio sul terminale del carattere di controllo
  INTR (interrupt, generato dalla sequenza \macro{C-c}).
\item  \macro{SIGQUIT} È analogo a \macro{SIGINT} con la differenze che è
  controllato da un'altro carattere di controllo, QUIT, corrispondente alla
  sequenza \macro{C-\\}. A differenza del precedente l'azione di default,
  oltre alla terminazione del processo, comporta anche la creazione di un core
  dump. 

  In genere lo si può pensare come corrispondente ad una condizione di
  errore del programma rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno
  fare eseguire al manipolatore di questo segnale le operazioni di pulizia
  normalmente previste (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in
  certi casi esse possono eliminare informazioni utili nell'esame dei core
  dump. 
\item \macro{SIGKILL} Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
  qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
  ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
  In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
  comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
  intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
  brutali, come \macro{SIGTERM} o \macro{C-c} non funzionano. 

  Se un processo non risponde a nessun altro segnale \macro{SIGKILL} ne causa
  sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
  processo da parte di \macro{SIGKILL} costituirebbe un funzionamento del
  kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
  per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
  per eseguire il manipolatore.
\item \macro{SIGHUP} Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
  terminale dell'utente si è disconnesso (ad esempio perché si è interrotta la
  rete). Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
  controllo di un terminale a tutti i processi della sessione, in modo che
  essi possano disconnettersi dal relativo terminale. 
  
  Viene inoltre usato in genere per segnalare ai demoni (che non hanno un
  terminale di controllo) la necessità di reinizializzarsi e rileggere il/i
  file di configurazione.
\end{description}

\subsection{I segnali di allarme}
\label{sec:sig_alarm}

Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer. Il loro comportamento
di default è quello di causare la terminazione del programma, ma con questi
segnali la scelta di default è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone
sempre la necessità di un manipolatore.  Questi segnali sono:
\begin{description}
\item \macro{SIGALRM} Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
  un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
  usato dalla funzione \func{alarm}.
\item  \macro{SIGVTALRM} Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
  precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
  processo. 
\item \macro{SIGPROF} Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
  di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
  che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
  viene usato dai tool che servono a fare il profilo d'uso della CPU da parte
  del processo.
\end{description}


\subsection{I segnali di I/O asincrono}
\label{sec:sig_asyncio}

Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
generare questi segnali. 

L'azione di default è di essere ignorati. Questi segnali sono:
\begin{description}
\item \macro{SIGIO} Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
  pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i socket e i
  terminali possono generare questo segnale, in Linux questo può essere usato
  anche per i file, posto che la \func{fcntl} abbia avuto successo.
\item \macro{SIGURG} Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
  urgenti o \textit{out of band} su di un socket; per maggiori dettagli al
  proposito si veda \secref{sec:xxx_urgent_data}.
\item \macro{SIGPOLL} Questo segnale è equivalente a \macro{SIGIO}, è
  definito solo per compatibilità con i sistemi System V.
\end{description}

\subsection{I segnali per il controllo di sessione}
\label{sec:sig_job_control}

Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
loro uso è specifico e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni in
cui si trattano gli argomenti relativi.  Questi segnali sono:
\begin{description} 
\item \macro{SIGCHLD} Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
  figlio termina o viene fermato. L'azione di default è di ignorare il
  segnale, la sua gestione è trattata in \secref{sec:proc_wait}.
\item \macro{SIGCLD} Per Linux questo è solo un segnale identico al
  precedente, il nome è obsoleto e andrebbe evitato. 
\item \macro{SIGCONT} Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
  usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
  \macro{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
  ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento di default
  è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
  installare un manipolatore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
  processo.
  
  La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
  segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
  che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
  manipolatori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
  se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
  inviare un avviso. 
\item \macro{SIGSTOP} Il segnale ferma un processo (lo porta in uno stato di
  sleep); il segnale non può essere né intercettato, né ignorato, né bloccato.
\item \macro{SIGTSTP} Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
  ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere SUSP
  (prodotto dalla combinazione \macro{C-z}), ed al contrario di
  \macro{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere un programma
  installa un manipolatore per questo segnale quando vuole lasciare il sistema
  o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per esempio un
  programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un manipolatore
  per riabilitarlo prima di fermarsi.
\item \macro{SIGTTIN} 
\item \macro{SIGTTOU}
\end{description}

\subsection{I segnali di operazioni errate}
\label{sec:sig_oper_error}

Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
resto del sistema.

L'azione di default di questi segnali è di terminare il processo, questi
segnali sono:
\begin{description}
\item \macro{SIGPIPE} Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle pipe o
  delle FIFO è necessario che, prima che un processo inizi a scrivere su di
  essa, un'altro abbia aperto la pipe in lettura (si veda
  \secref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è partito o è
  terminato inavvertitamente alla scrittura sulla pipe il kernel genera questo
  segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o ignorato la chiamata che
  lo ha causato fallisce restituendo l'errore \macro{EPIPE} 
\item \macro{SIGLOST} Sta per \textit{Resource lost}.
\item \macro{SIGXCPU} Sta per \textit{CPU time limit exceeded}.
\item \macro{SIGXFSZ} Sta per \textit{File size limit exceeded}.
\end{description}


\subsection{Ulteriori segnali}
\label{sec:sig_misc_sig}

Raccogliamo qui infine usa serie di segnali che hanno scopi differenti non
classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
\begin{description}
\item \macro{SIGUSR1} e \macro{SIGUSR2} Sono due segnali a disposizione
  dell'utente che li può usare per quello che vuole. Possono essere utili per
  implementare una comunicazione elementare fra processi diversi, o per
  eseguire a richiesta una operazione utilizzando un manipolatore. L'azione di
  default è terminare il processo.
\item \macro{SIGWINCH} Il nome sta per \textit{window (size) change} ed è
  generato da molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
  righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
  programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
  dimensione a quest'ultimo. L'azione di default è di essere ignorato.
\item  \macro{SIGINFO} Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
  usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
  del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
  altri processi lo ignorano.
\end{description}


\subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
\label{sec:sig_strsignal}

Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
che stampano un messaggio di descrizione dato il numero. In genere si usano
quando si vuole notificare all'utente il segnale avvenuto (nel caso di
terminazione di un processo figlio o di un manipolatore che gestisce più
segnali); la prima funzione è una estensione GNU ed è analoga alla funzione
\func{strerr} per gli errori:
\begin{prototype}{string.h}{char * strsignal (int signum)} 
  Ritorna il puntatore ad una stringa allocata staticamente che contiene la
  descrizione del segnale \var{signum}. 
\end{prototype}

Dato che la stringa è allocata staticamente non se ne deve modificare il
contenuto, che resta valido solo fino alla successiva chiamata di
\func{strsignal}; nel caso si debba mantenere traccia del messaggio sarà
necessario copiarlo.

La seconda funzione deriva da BSD ed è analoga alla funzione \func{perror}
descritta in \secref{sec:intro_strerror}.


\section{La gestione dei segnali}
\label{sec:sig_handlers}

I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, che
possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un programma.
Non essendo sotto il controllo del programma la gestione dei segnali non potrà
essere controllata all'interno del flusso di esecuzione di quest'ultimo, ma
tutto quello che si potrà fare è di specificare (al kernel, che li genera)
quale azione andrà intrapresa quando essi si verificano.

In questa sezione vedremo allora come si gestiscono i segnali, esaminando le
funzioni che si usano per effettuare la gestione dei segnali ed analizzando le
problematiche relative alla gestione di eventi asincroni di questo tipo.


\subsection{La funzione \func{signal}}
\label{sec:sig_signal}

L'interfaccia più semplice alla manipolazione dei segnali è costituita dalla
funzione \func{signal}; questa funzione è definita fin dallo standard ANSI C
che però non considera sistemi multitasking, per cui la sua definizione in
tale standard è tanto vaga da essere del tutto inutile in un sistema unix, per
questo ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà
  alcune vecchie implementazioni (SVR4 e 4.3+BSD) usano parametri aggiuntivi
  per definire il comportamento della funzione} che è:
\begin{prototype}{signal.h}
  {sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)} 
  
  Installa una nuova funzione di gestione (manipolatore) per il segnale
  \param{signum}, usando il manipolatore \param{handler}.
  
  La funzione ritorna il precedente manipolatore in caso di successo o
  \macro{SIG\_ERR} in caso di errore.
\end{prototype}

In questa definizione si è usato il tipo \type{sighandler\_t} che è una
estensione GNU definita in Linux che permette di riscrivere il prototipo in
forma più leggibile dell'originario \func{void (*signal(int signum, void
  (*handler)(int)))int)}, e che è sostanzialmente equivalente alla
definizione:
\begin{verbatim}
typedef void (* sighandler_t)(int) 
\end{verbatim}
cioè un puntatore ad una funzione di tipo \type{void} con un parametro di tipo
\type{int}\footnote{si devono usare le parentesi intorno al nome della
  funzione per via delle precedenze degli operatori del C, senza di esse si
  sarebbe definita una funzione che ritorna un puntatore a \type{void} e non
  un puntatore ad una funzione \type{void}}.

Il numero di segnale passato in \param{signum} segnale può essere indicato
direttamente con una delle costanti definite in \secref{sec:sig_standard}, il
manipolatore \param{handler} invece, oltre all'indirizzo della funzione da
chiamare all'occorrenza del segnale, può assumere anche i valori costanti
\macro{SIG\_IGN} con cui si dice ignorare il segnale e \macro{SIG\_DFL} per
installare l'azione di di default (si ricordi però che i due segnali
\macro{SIGKILL} e \macro{SIGSTOP} non possono essere ignorati né
intercettati).


\subsection{Funzioni rientranti e default dei segnali}
\label{sec:sig_reentrant}