Piccole correzioni estetiche
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10 %%
11
12 \chapter{I segnali}
13 \label{cha:signals}
14
15 I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
16 confronti dei processi. Nella loro versione originale essi portano con sé
17 nessuna informazione che non sia il loro tipo; si tratta in sostanza di
18 un'interruzione software portata ad un processo.
19
20 In genere essi vengono usati dal kernel per riportare ai processi situazioni
21 eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, ecc.) ma possono
22 anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
23 esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
24 (come la terminazione di un processo figlio), ecc.
25
26 In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali,
27 partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono
28 realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità
29 di generazione fino ad esaminare in dettaglio le funzioni e le metodologie di
30 gestione avanzate e le estensioni fatte all'interfaccia classica nelle nuovi
31 versioni dello standard POSIX.
32
33
34 \section{Introduzione}
35 \label{sec:sig_intro}
36
37 In questa sezione esamineremo i concetti generali relativi ai segnali, vedremo
38 le loro caratteristiche di base, introdurremo le nozioni di fondo relative
39 all'architettura del funzionamento dei segnali e alle modalità con cui il
40 sistema gestisce l'interazione fra di essi ed i processi.
41
42
43 \subsection{I concetti base}
44 \label{sec:sig_base}
45
46 Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
47 l'occorrenza di un qualche evento. Gli eventi che possono generare un segnale
48 sono vari; un breve elenco di possibili cause per l'emissione di un segnale è
49 il seguente:
50
51 \begin{itemize*}
52 \item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
53   accesso alla memoria fuori dai limiti validi;
54 \item la terminazione di un processo figlio;
55 \item la scadenza di un timer o di un allarme;
56 \item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
57   essere eseguita;
58 \item una richiesta dell'utente dal terminale di terminare o fermare il
59   programma.
60 \item l'invio esplicito da parte del processo stesso o di un altro.
61 \end{itemize*}
62
63 Ciascuno di questi eventi, compresi gli ultimi due che pure sono controllati
64 dall'utente o da un altro processo, comporta l'intervento diretto da parte del
65 kernel che causa la generazione di un particolare tipo di segnale.
66
67 Quando un processo riceve un segnale, invece del normale corso del programma,
68 viene eseguita una azione predefinita o una apposita funzione di gestione che
69 può essere stata specificata dall'utente, nel qual caso si dice che si
70 \textsl{intercetta} il segnale. Riprendendo la terminologia originale da qui
71 in avanti faremo riferimento a questa funzione come al \textsl{gestore} del
72 segnale, traduzione approssimata dell'inglese \textit{signal handler}.
73
74
75 \subsection{Le \textsl{semantiche} del funzionamento dei segnali}
76 \label{sec:sig_semantics}
77
78 Negli anni il comportamento del sistema in risposta ai segnali è stato
79 modificato in vari modi nelle differenti implementazioni di Unix.  Si possono
80 individuare due tipologie fondamentali di comportamento dei segnali (dette
81 \textsl{semantiche}) che vengono chiamate rispettivamente \textsl{semantica
82   affidabile} (o \textit{reliable}) e \textsl{semantica inaffidabile} (o
83 \textit{unreliable}).
84
85 Nella \textsl{semantica inaffidabile}, che veniva implementata dalle prime
86 versioni di Unix, la funzione di gestione del segnale specificata dall'utente
87 non restava attiva una volta che era stata eseguita; era perciò compito
88 dell'utente ripetere l'installazione dello stesso all'interno del
89 \textsl{gestore} del segnale in tutti quei casi in cui si voleva che esso
90 restasse attivo.
91
92 \begin{figure}[!htbp]
93   \footnotesize \centering
94   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
95     \includecodesample{listati/unreliable_sig.c}
96   \end{minipage} 
97   \normalsize 
98   \caption{Esempio di codice di un gestore di segnale per la semantica
99     inaffidabile.} 
100   \label{fig:sig_old_handler}
101 \end{figure}
102
103 In questo caso però è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
104 perduti. Si consideri il segmento di codice riportato in
105 fig.~\ref{fig:sig_old_handler}: nel programma principale viene installato un
106 gestore (\texttt{\small 5}), la cui prima operazione (\texttt{\small 11}) è
107 quella di reinstallare se stesso. Se nell'esecuzione del gestore fosse
108 arrivato un secondo segnale prima che esso abbia potuto eseguire la
109 reinstallazione di se stesso per questo secondo segnale verrebbe eseguito il
110 comportamento predefinito, il che può comportare, a seconda dei casi, la
111 perdita del segnale (se l'impostazione predefinita è quella di ignorarlo) o la
112 terminazione immediata del processo; in entrambi i casi l'azione prevista dal
113 gestore non verrebbe eseguita.
114
115 Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
116 semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}: infatti la ricezione del
117 segnale e la reinstallazione del suo gestore non sono operazioni atomiche, e
118 sono sempre possibili delle \textit{race condition} (si ricordi
119 sez.~\ref{sec:proc_multi_prog}).  Un altro problema è che in questa semantica
120 non esiste un modo per bloccare i segnali quando non si vuole che arrivino; i
121 processi possono ignorare il segnale, ma non è possibile istruire il sistema a
122 non fare nulla in occasione di un segnale, pur mantenendo memoria del fatto
123 che è avvenuto.
124
125 Nella semantica \textsl{affidabile} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
126 moderno) il gestore una volta installato resta attivo e non si hanno tutti i
127 problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono \textsl{generati}
128 dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che causa il segnale. In
129 genere questo viene fatto dal kernel impostando un apposito campo della
130 \struct{task\_struct} del processo nella \textit{process table} (si veda
131 fig.~\ref{fig:proc_task_struct}).
132
133 Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
134 \textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
135 per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
136 esso è detto \textsl{pendente} (o \textit{pending}). In genere questa
137 procedura viene effettuata dallo \textit{scheduler} quando, riprendendo
138 l'esecuzione del processo in questione, verifica la presenza del segnale nella
139 \struct{task\_struct} e mette in esecuzione il gestore.
140
141 In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
142 segnali, in questo caso, se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
143 ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
144 sblocca (nel qual caso viene consegnato) o imposta l'azione corrispondente per
145 ignorarlo.
146
147 Si tenga presente che il kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è
148 stato bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo
149 consente di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato,
150 e si può usare la funzione \func{sigpending} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask})
151 per determinare quali segnali sono bloccati e quali sono pendenti.
152
153 Infine occorre precisare che i segnali predatano il supporto per i
154 \textit{thread} e vengono sempre inviati al processo come insieme, cosa che
155 può creare incertezza nel caso questo sia multi-\textit{thread}. In tal caso
156 quando è possibile determinare quale è il \textit{thread} specifico che deve
157 ricevere il segnale, come avviene per i segnali di errore, questo sarà inviato
158 solo a lui, altrimenti sarà inviato a discrezione del kernel ad uno qualunque
159 dei \textit{thread} del processo che possa riceverlo (che cioè non blocchi il
160 segnale), torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:thread_signal}.
161
162 \subsection{Tipi di segnali}
163 \label{sec:sig_types}
164
165 In generale si tende a classificare gli eventi che possono generare dei
166 segnali in tre categorie principali: errori, eventi esterni e richieste
167 esplicite.
168
169 Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
170 continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
171 genere le condizioni di errore più comuni comportano la restituzione di un
172 codice di errore da parte di una funzione di libreria. Sono gli errori che
173 possono avvenire nell'esecuzione delle istruzioni di un programma, come le
174 divisioni per zero o l'uso di indirizzi di memoria non validi, che causano
175 l'emissione di un segnale.
176
177 Un evento esterno ha in genere a che fare con le operazioni di lettura e
178 scrittura su file, o con l'interazione con dispositivi o con altri processi;
179 esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati in
180 ingresso, scadenze di un timer, terminazione di processi figli, la pressione
181 dei tasti di stop o di suspend su un terminale.
182
183 Una richiesta esplicita significa l'uso da parte di un programma delle
184 apposite funzioni di sistema, come \func{kill} ed affini (vedi
185 sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}) per la generazione ``\textsl{manuale}'' di un
186 segnale.
187
188 Si dice poi che i segnali possono essere \textsl{asincroni} o
189 \textsl{sincroni}. Un segnale \textsl{sincrono} è legato ad una azione
190 specifica di un programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante
191 tale azione. Molti errori generano segnali \textsl{sincroni}, così come la
192 richiesta esplicita da parte del processo tramite le chiamate al sistema.
193 Alcuni errori come la divisione per zero non sono completamente sincroni e
194 possono arrivare dopo qualche istruzione.
195
196 I segnali \textsl{asincroni} sono generati da eventi fuori dal controllo del
197 processo che li riceve, e arrivano in tempi impredicibili nel corso
198 dell'esecuzione del programma. Eventi esterni come la terminazione di un
199 processo figlio generano segnali \textsl{asincroni}, così come le richieste di
200 generazione di un segnale effettuate da altri processi.
201
202 In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
203 cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
204 sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
205 chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
206 internamente o esternamente al processo.
207
208
209 \subsection{La notifica dei segnali}
210 \label{sec:sig_notification}
211
212 Come accennato quando un segnale viene generato, se la sua azione predefinita
213 non è quella di essere ignorato, il kernel prende nota del fatto nella
214 \struct{task\_struct} del processo; si dice così che il segnale diventa
215 \textsl{pendente} (o \textit{pending}), e rimane tale fino al momento in cui
216 verrà notificato al processo o verrà specificata come azione quella di
217 ignorarlo.
218
219 Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato ed
220 avviene non appena questo viene rimesso in esecuzione dallo \textit{scheduler}
221 che esegue l'azione specificata. Questo a meno che il segnale in questione non
222 sia stato bloccato prima della notifica, nel qual caso l'invio non avviene ed
223 il segnale resta \textsl{pendente} indefinitamente.
224
225 Quando lo si sblocca un segnale \textsl{pendente} sarà subito notificato. Si
226 tenga presente però che tradizionalmente i segnali \textsl{pendenti} non si
227 accodano, alla generazione infatti il kernel marca un flag nella
228 \struct{task\_struct} del processo, per cui se prima della notifica ne vengono
229 generati altri il flag è comunque marcato, ed il gestore viene eseguito sempre
230 una sola volta. In realtà questo non vale nel caso dei cosiddetti segnali
231 \textit{real-time}, che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_real_time}, ma questa è
232 una funzionalità avanzata che per ora tralasceremo.
233
234 Si ricordi inoltre che se l'azione specificata per un segnale è quella di
235 essere ignorato questo sarà scartato immediatamente al momento della sua
236 generazione, e questo anche se in quel momento il segnale è bloccato, perché
237 bloccare su un segnale significa bloccarne la notifica. Per questo motivo un
238 segnale, fintanto che viene ignorato, non sarà mai notificato, anche se prima
239 è stato bloccato ed in seguito si è specificata una azione diversa, nel qual
240 caso solo i segnali successivi alla nuova specificazione saranno notificati.
241
242 Una volta che un segnale viene notificato, che questo avvenga subito o dopo
243 una attesa più o meno lunga, viene eseguita l'azione specificata per il
244 segnale. Per alcuni segnali (per la precisione \signal{SIGKILL} e
245 \signal{SIGSTOP}) questa azione è predeterminata dal kernel e non può essere
246 mai modificata, ma per tutti gli altri si può selezionare una delle tre
247 possibilità seguenti:
248 \begin{itemize*}
249 \item ignorare il segnale;
250 \item intercettare il segnale, ed utilizzare il gestore specificato;
251 \item accettare l'azione predefinita per quel segnale.
252 \end{itemize*}
253
254 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
255 \func{signal} e \func{sigaction}, che tratteremo rispettivamente in
256 sez.~\ref{sec:sig_signal} e sez.~\ref{sec:sig_sigaction}. Se si è installato
257 un gestore sarà quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale.
258 Inoltre il sistema farà si che mentre viene eseguito il gestore di un segnale,
259 quest'ultimo venga automaticamente bloccato, così si possono evitare alla
260 radice possibili \textit{race condition}.
261
262 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata la cosiddetta
263 azione predefinita che, come vedremo in sez.~\ref{sec:sig_standard}, è propria
264 di ciascun segnale. Nella maggior parte dei casi questa azione comporta la
265 terminazione immediata del processo, ma per alcuni segnali che rappresentano
266 eventi innocui l'azione predefinita è di essere ignorati. Inoltre esistono
267 alcuni segnali la cui azione è semplicemente quella di fermare l'esecuzione
268 del programma, vale a dire portarlo nello stato di \textit{stopped} (lo stato
269 \texttt{T}, si ricordi tab.~\ref{tab:proc_proc_states} e quanto illustrato in
270 sez.~\ref{sec:proc_sched}).
271
272 Quando un segnale termina un processo il padre può determinare la causa della
273 terminazione esaminandone lo stato di uscita così come viene riportato dalle
274 funzioni \func{wait} e \func{waitpid} (vedi sez.~\ref{sec:proc_wait}). Questo
275 ad esempio è il modo in cui la shell determina i motivi della terminazione di
276 un programma e scrive un eventuale messaggio di errore.
277
278 \itindbeg{core~dump}
279
280 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
281 violazioni di accesso) hanno come ulteriore caratteristica della loro azione
282 predefinita, oltre a terminare il processo, quella di scrivere nella directory
283 di lavoro corrente del processo di un file \file{core} su cui viene salvata
284 l'immagine della memoria del processo.
285
286 Questo file costituisce il cosiddetto \textit{core dump}, e contenendo
287 l'immagine della memoria del processo, consente di risalire allo stato dello
288 \textit{stack} (vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}) prima della
289 terminazione. Questo permette di esaminare il contenuto del file un secondo
290 tempo con un apposito programma (un \textit{debugger} come \cmd{gdb}) per
291 investigare sulla causa dell'errore, ed in particolare, grazie appunto ai dati
292 dello \textit{stack}, consente di identificare quale funzione ha causato
293 l'errore.
294
295 Si tenga presente che il \textit{core dump} viene creato non solo in caso di
296 errore effettivo, ma anche se il segnale per cui la sua creazione è prevista
297 nell'azione dell'azione predefinita viene inviato al programma con una delle
298 funzioni \func{kill}, \func{raise}, ecc.
299
300 \itindend{core~dump}
301
302
303 \section{La classificazione dei segnali}
304 \label{sec:sig_classification}
305
306 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
307 quali sono le loro caratteristiche e la loro tipologia, tratteremo le varie
308 macro e costanti che permettono di identificarli, e illustreremo le funzioni
309 che ne stampano la descrizione.
310
311
312 \subsection{I segnali standard}
313 \label{sec:sig_standard}
314
315 Ciascun segnale è identificato dal kernel con un numero, ma benché per alcuni
316 segnali questi numeri siano sempre gli stessi, tanto da essere usati come
317 sinonimi, l'uso diretto degli identificativi numerici da parte dei programmi è
318 comunque da evitare, in quanto essi non sono mai stati standardizzati e
319 possono variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso di
320 Linux anche a seconda della architettura hardware e della versione del kernel.
321
322 Quelli che invece sono stati, almeno a grandi linee, standardizzati, sono i
323 nomi dei segnali e le costanti di preprocessore che li identificano, che sono
324 tutte nella forma \texttt{SIG\textsl{nome}}, e sono queste che devono essere
325 usate nei programmi. Come tutti gli altri nomi e le funzioni che concernono i
326 segnali, esse sono definite nell'header di sistema \headfile{signal.h}.
327
328 \begin{table}[!htb]
329   \footnotesize
330   \centering
331   \begin{tabular}[c]{|l|c|c|l|}
332     \hline
333     \textbf{Segnale} &\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
334     \hline
335     \hline
336     \signal{SIGHUP}  &P & T & Hangup o terminazione del processo di 
337                               controllo.\\
338     \signal{SIGINT}  &PA& T & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c}).\\
339     \signal{SIGQUIT} &P & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y}).\\
340     \signal{SIGILL}  &PA& C & Istruzione illecita.\\
341     \signal{SIGTRAP} &S & C & Trappole per un Trace/breakpoint.\\
342     \signal{SIGABRT} &PA& C & Segnale di abort da \func{abort}.\\
343     \signald{SIGIOT}  &B & C & Trappola di I/O. Sinonimo di \signal{SIGABRT}.\\
344     \signal{SIGBUS}  &BS& C & Errore sul bus (bad memory access).\\
345     \signal{SIGFPE}  &AP& C & Errore aritmetico.\\
346     \signal{SIGKILL} &P & T& Segnale di terminazione forzata.\\
347     \signal{SIGUSR1} &P & T & Segnale utente numero 1.\\
348     \signal{SIGSEGV} &AP& C & Errore di accesso in memoria.\\
349     \signal{SIGUSR2} &P & T & Segnale utente numero 2.\\
350     \signal{SIGPIPE} &P & T & \textit{Pipe} spezzata.\\
351     \signal{SIGALRM} &P & T & Segnale del timer da \func{alarm}.\\
352     \signal{SIGTERM} &AP& T & Segnale di terminazione (\texttt{C-\bslash}).\\
353     \signal{SIGCHLD} &P & I & Figlio terminato o fermato.\\
354     \signal{SIGCONT} &P &-- & Continua se fermato.\\
355     \signal{SIGSTOP} &P & S & Ferma il processo.\\
356     \signal{SIGTSTP} &P & S & Pressione del tasto di stop sul terminale.\\
357     \signal{SIGTTIN} &P & S & Input sul terminale per un processo 
358                               in background.\\
359     \signal{SIGTTOU} &P & S & Output sul terminale per un processo          
360                               in background.\\
361     \signal{SIGURG}  &BS& I & Ricezione di una \textit{urgent condition} su 
362                               un socket.\\
363     \signal{SIGXCPU} &BS& C & Ecceduto il limite sul tempo di CPU.\\
364     \signal{SIGXFSZ} &BS& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file.\\
365     \signal{SIGVTALRM}&BS& T& Timer di esecuzione scaduto.\\
366     \signal{SIGPROF} &BS& T & Timer del \textit{profiling} scaduto.\\
367     \signal{SIGWINCH}&B & I & Finestra ridimensionata (4.3BSD, Sun).\\
368     \signal{SIGIO}   &B & T & L'I/O è possibile.\\
369     \signal{SIGPOLL} &VS& T & \textit{Pollable event}, sinonimo di
370                               \signal{SIGIO}.\\
371     \signal{SIGPWR}  &V & T & Fallimento dell'alimentazione.\\
372     \signal{SIGSYS}  &VS& C & \textit{system call} sbagliata.\\
373     \hline
374     \signal{SIGSTKFLT}&?& T & Errore sullo stack del coprocessore (inusato).\\
375     \signald{SIGUNUSED}&?& C & Segnale inutilizzato (sinonimo di
376                                \signal{SIGSYS}).\\
377     \hline
378     \signal{SIGCLD}  &V & I & Sinonimo di \signal{SIGCHLD}.\\
379     \signal{SIGEMT}  &V & C & Trappola di emulatore.\\
380     \signal{SIGINFO} &B & T & Sinonimo di \signal{SIGPWR}.\\
381     \signal{SIGLOST} &? & T & Perso un lock sul file, sinonimo
382                               di \signal{SIGIO} (inusato).\\
383     \hline
384   \end{tabular}
385   \caption{Lista dei segnali ordinari in Linux.}
386   \label{tab:sig_signal_list}
387 \end{table}
388
389 In tab.~\ref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
390 ordinari definiti su Linux per tutte le possibili architetture (tratteremo
391 quelli \textit{real-time} in sez.~\ref{sec:sig_real_time}). Ma si tenga
392 presente che solo quelli elencati nella prima sezione della tabella sono
393 presenti su tutte le architetture. Nelle sezioni successive si sono riportati
394 rispettivamente quelli che esistono solo sull'architettura PC e quelli che non
395 esistono sull'architettura PC, ma sono definiti su altre.
396
397 Alcuni segnali erano previsti fin dallo standard ANSI C, ed i segnali sono
398 presenti in tutti i sistemi unix-like, ma l'elenco di quelli disponibili non è
399 uniforme, ed alcuni di essi sono presenti solo su alcune implementazioni o
400 architetture hardware, ed anche il loro significato può variare. Per questo si
401 sono riportati nella seconda colonna della tabella riporta gli standard in cui
402 ciascun segnale è stato definito, indicati con altrettante lettere da
403 interpretare secondo la legenda di tab.~\ref{tab:sig_standard_leg}. Si tenga
404 presente che il significato dei segnali è abbastanza indipendente dalle
405 implementazioni solo per quelli definiti negli standard POSIX.1-1990 e
406 POSIX.1-2001. 
407
408 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_notification} a ciascun segnale è
409 associata una specifica azione predefinita che viene eseguita quando nessun
410 gestore è installato. Le azioni predefinite possibili, che abbiamo già
411 descritto in sez.~\ref{sec:sig_notification}, sono state riportate in
412 tab.~\ref{tab:sig_signal_list} nella terza colonna, e di nuovo sono state
413 indicate con delle lettere la cui legenda completa è illustrata in
414 tab.~\ref{tab:sig_action_leg}).
415 \begin{table}[!htb]
416   \footnotesize
417   \centering
418   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
419     \hline
420     \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
421     \hline
422     \hline
423     P & POSIX.1-1990.\\
424     B & BSD (4.2 BSD e Sun).\\
425     A & ANSI C.\\
426     S & SUSv2 (e POSIX.1-2001).\\
427     V & System V.\\
428     ? & Ignoto.\\
429     \hline
430   \end{tabular}
431   \caption{Legenda dei valori degli standard riportati nella seconda colonna
432     di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.} 
433   \label{tab:sig_standard_leg}
434 \end{table}
435
436 Si inoltre noti come \signal{SIGCONT} sia l'unico segnale a non avere
437 l'indicazione di una azione predefinita nella terza colonna di
438 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}, questo perché il suo effetto è sempre quello
439 di far ripartire un programma in stato \texttt{T} fermato da un segnale di
440 stop. Inoltre i segnali \signal{SIGSTOP} e \signal{SIGKILL} si distinguono da
441 tutti gli altri per la specifica caratteristica di non potere essere né
442 intercettati, né bloccati, né ignorati.
443
444 \begin{table}[htb]
445   \footnotesize
446   \centering
447   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
448     \hline
449     \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
450     \hline
451     \hline
452     T & L'azione predefinita è terminare il processo.\\
453     C & L'azione predefinita è terminare il processo e scrivere un 
454         \textit{core dump}.\\
455     I & L'azione predefinita è ignorare il segnale.\\
456     S & L'azione predefinita è fermare il processo.\\
457     \hline
458   \end{tabular}
459   \caption{Legenda delle azioni predefinite dei segnali riportate nella terza
460     colonna di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.}
461   \label{tab:sig_action_leg}
462 \end{table}
463
464 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \macrod{NSIG} (e tiene
465 conto anche di quelli \textit{real-time}) e dato che i numeri dei segnali sono
466 allocati progressivamente, essa corrisponde anche al successivo del valore
467 numerico assegnato all'ultimo segnale definito.  La descrizione dettagliata
468 del significato dei precedenti segnali, raggruppati per tipologia, verrà
469 affrontata nei paragrafi successivi.
470
471
472 \subsection{I segnali di errore}
473 \label{sec:sig_prog_error}
474
475 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
476 l'hardware (come per i \textit{page fault} non validi o le eccezioni del
477 processore) rileva un qualche errore insanabile nel programma in
478 esecuzione. In generale la generazione di questi segnali significa che il
479 programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha dereferenziato un puntatore non
480 valido o ha eseguito una operazione aritmetica proibita) e l'esecuzione non
481 può essere proseguita.
482
483 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
484 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare le impostazioni della
485 console o eliminare i file di lock prima dell'uscita.  In questo caso il
486 gestore deve concludersi ripristinando l'azione predefinita e rialzando il
487 segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti spiacevoli,
488 ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il gestore non ci
489 fosse stato.
490
491 L'azione predefinita per tutti questi segnali è causare la terminazione del
492 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
493 la registrazione su disco di un file di \textit{core dump}, che un debugger
494 può usare per ricostruire lo stato del programma al momento della
495 terminazione.  Questi segnali sono:
496 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
497 \item[\signald{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
498   derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
499   aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow.  Se il gestore
500   ritorna il comportamento del processo è indefinito, ed ignorare questo
501   segnale può condurre ad un ciclo infinito.
502
503 %   Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
504 %   molte diverse eccezioni che \signal{SIGFPE} non distingue, mentre lo
505 %   standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
506 %   aritmetiche e richiede che esse siano notificate.
507 % TODO trovare altre info su SIGFPE e trattare la notifica delle eccezioni 
508   
509 \item[\signald{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
510   significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
511   privilegiata o inesistente, in generale del codice illecito. Poiché il
512   compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
513   file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
514   Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
515   posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
516   una variabile locale, andando a corrompere lo \textit{stack}. Lo stesso
517   segnale viene generato in caso di overflow dello \textit{stack} o di
518   problemi nell'esecuzione di un gestore.  Se il gestore ritorna il
519   comportamento del processo è indefinito.
520
521 \item[\signald{SIGSEGV}] Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
522   significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
523   memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
524   sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
525   accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale.  È tipico ottenere
526   questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non inizializzato
527   leggendo al di là della fine di un vettore.  Se il gestore ritorna il
528   comportamento del processo è indefinito.
529
530 \item[\signald{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
531   \signal{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
532   dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
533   \signal{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
534   (al di fuori dallo \textit{heap} o dallo \textit{stack}), mentre
535   \signal{SIGBUS} indica l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso
536   di un puntatore non allineato.
537
538 \item[\signald{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica
539   che il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando
540   la funzione \func{abort}, che genera questo segnale.
541
542 \item[\signald{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
543   dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
544   il debugging e un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
545
546 \item[\signald{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
547   richiede l'esecuzione di una \textit{system call}, ma si è fornito un codice
548   sbagliato per quest'ultima. 
549
550 \item[\signald{SIGEMT}] Il nome sta per \textit{emulation trap}. Il segnale non
551   è previsto da nessuno standard ed è definito solo su alcune architetture che
552   come il vecchio PDP11 prevedono questo tipo di interruzione, non è presente
553   sui normali PC.
554 \end{basedescript}
555
556
557 \subsection{I segnali di terminazione}
558 \label{sec:sig_termination}
559
560 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
561 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
562 trattarli in maniera differente. 
563
564 La ragione per cui può essere necessario intercettare questi segnali è che il
565 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
566 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
567 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
568 funzionamento (come il modo del terminale o le impostazioni di una qualche
569 periferica). L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il
570 processo, questi segnali sono:
571 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
572 \item[\signald{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
573   generico usato per causare la conclusione di un programma. È quello che
574   viene generato di default dal comando \cmd{kill}.  Al contrario di
575   \signal{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo
576   si usa per chiedere in maniera ``\textsl{educata}'' ad un processo di
577   concludersi.
578
579 \item[\signald{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
580   interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
581   dall'invio sul terminale del carattere di controllo ``\textit{INTR}'',
582   \textit{interrupt} appunto, che viene generato normalmente dalla sequenza
583   \cmd{C-c} sulla tastiera.
584
585 \item[\signald{SIGQUIT}] È analogo a \signal{SIGINT} con la differenza che è
586   controllato da un altro carattere di controllo, ``\textit{QUIT}'',
587   corrispondente alla sequenza \texttt{C-\bslash} sulla tastiera. A differenza
588   del precedente l'azione predefinita, oltre alla terminazione del processo,
589   comporta anche la creazione di un \textit{core dump}.  In genere lo si può
590   pensare come corrispondente ad una condizione di errore del programma
591   rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno fare eseguire al
592   gestore di questo segnale le operazioni di pulizia normalmente previste
593   (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in certi casi esse
594   possono eliminare informazioni utili nell'esame dei \textit{core dump}.
595
596 \item[\signald{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
597   qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
598   ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
599   In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
600   comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
601   intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
602   brutali, come \signal{SIGTERM} o \cmd{C-c} non funzionano. 
603
604   Se un processo non risponde a nessun altro segnale \signal{SIGKILL} ne causa
605   sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
606   processo da parte di \signal{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
607   kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
608   per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
609   per eseguire un gestore.
610
611 \item[\signald{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
612   terminale dell'utente si è disconnesso, ad esempio perché si è interrotta la
613   rete. Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
614   controllo di un terminale a tutti i processi della sessione (vedi
615   sez.~\ref{sec:sess_job_control}), in modo che essi possano disconnettersi
616   dal relativo terminale.  Viene inoltre usato in genere per segnalare ai
617   programmi di servizio (i cosiddetti \textsl{demoni}, vedi
618   sez.~\ref{sec:sess_daemon}), che non hanno un terminale di controllo, la
619   necessità di reinizializzarsi e rileggere il file (o i file) di
620   configurazione.
621 \end{basedescript}
622
623
624 \subsection{I segnali di allarme}
625 \label{sec:sig_alarm}
626
627 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer (vedi
628 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort}). Il loro comportamento predefinito è quello di
629 causare la terminazione del programma, ma con questi segnali la scelta
630 predefinita è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone sempre la
631 necessità di un gestore.  Questi segnali sono:
632 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
633 \item[\signald{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
634   un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
635   usato dalla funzione \func{alarm}.
636
637 \item[\signald{SIVGTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
638   precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
639   processo. 
640
641 \item[\signald{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
642   di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
643   che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
644   viene usato dagli strumenti che servono a fare la profilazione dell'utilizzo
645   del tempo di CPU da parte del processo.
646 \end{basedescript}
647
648
649 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
650 \label{sec:sig_asyncio}
651
652 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
653 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
654 generare questi segnali.  L'azione predefinita è di essere ignorati. Questi
655 segnali sono:
656 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
657 \item[\signald{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
658   pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i socket e i
659   terminali possono generare questo segnale, in Linux questo può essere usato
660   anche per i file, posto che la chiamata a \func{fcntl} che lo attiva abbia
661   avuto successo.
662
663 \item[\signald{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
664   urgenti o \textit{out-of-band} su di un socket; per maggiori dettagli al
665   proposito si veda sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}.
666
667 \item[\signald{SIGPOLL}] Questo segnale è definito nella standard POSIX.1-2001,
668   ed è equivalente a \signal{SIGIO} che invece deriva da BSD. Su Linux è
669   definito per compatibilità con i sistemi System V.
670 \end{basedescript}
671
672
673 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
674 \label{sec:sig_job_control}
675
676 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
677 loro uso è specializzato e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni
678 in cui si trattano gli argomenti relativi.  Questi segnali sono:
679 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
680 \item[\signald{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
681   figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
682   segnale, la sua gestione è trattata in sez.~\ref{sec:proc_wait}.
683
684 \item[\signald{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
685   precedente e definito come sinonimo. Il nome è obsoleto, deriva dalla
686   definizione del segnale su System V, ed oggi deve essere evitato.
687
688 \item[\signald{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
689   usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
690   \signal{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
691   ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
692   è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
693   installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
694   processo.
695   
696   La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
697   segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
698   che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
699   gestori per far sì che un programma produca una qualche azione speciale
700   se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
701   inviare un avviso. 
702
703 \item[\signald{SIGSTOP}] Il segnale ferma l'esecuzione di un processo, lo porta
704   cioè nello stato \textit{stopped} (vedi sez.~\ref{sec:proc_sched}). Il
705   segnale non può essere né intercettato, né ignorato, né bloccato.
706
707 \item[\signald{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
708   ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere
709   ``\textit{SUSP}'', prodotto dalla combinazione di tasti \cmd{C-z}, ed al
710   contrario di \signal{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere
711   un programma installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il
712   sistema o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per
713   esempio un programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un
714   gestore per riabilitarlo prima di fermarsi.
715
716 \item[\signald{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue
717   una sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in
718   \textit{background} tenta di leggere da un terminale viene inviato questo
719   segnale a tutti i processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è
720   di fermare il processo.  L'argomento è trattato in
721   sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
722
723 \item[\signald{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \signal{SIGTTIN}, ma
724   generato quando si tenta di scrivere sul terminale o modificarne uno dei
725   modi con un processo in \textit{background}. L'azione predefinita è di
726   fermare il processo, l'argomento è trattato in
727   sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
728 \end{basedescript}
729
730
731 \subsection{I segnali di operazioni errate}
732 \label{sec:sig_oper_error}
733
734 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
735 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
736 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
737 resto del sistema.  L'azione predefinita di questi segnali è normalmente
738 quella di terminare il processo, questi segnali sono:
739 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
740 \item[\signald{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle
741   \textit{pipe}, (o delle FIFO o dei socket) è necessario, prima che un
742   processo inizi a scrivere su una di esse, che un altro l'abbia aperta in
743   lettura (si veda sez.~\ref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è
744   partito o è terminato inavvertitamente alla scrittura sulla \textit{pipe} il
745   kernel genera questo segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o
746   ignorato la chiamata che lo ha causato fallisce, restituendo l'errore
747   \errcode{EPIPE}.
748
749 \item[\signald{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
750   segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
751   tempo di CPU disponibile, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. Fino al
752   kernel 2.2 terminava semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4,
753   seguendo le indicazioni dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un
754   \textit{core dump}.
755
756 \item[\signald{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
757   segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
758   dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
759   file, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}.  Fino al kernel 2.2 terminava
760   semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4, seguendo le indicazioni
761   dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un \textit{core dump}.
762
763 \item[\signald{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Tradizionalmente è il
764   segnale che viene generato quando si perde un advisory lock su un file su
765   NFS perché il server NFS è stato riavviato. Il progetto GNU lo utilizza per
766   indicare ad un client il crollo inaspettato di un server. In Linux è
767   definito come sinonimo di \signal{SIGIO} e non viene più usato.
768 \end{basedescript}
769
770
771 \subsection{Ulteriori segnali}
772 \label{sec:sig_misc_sig}
773
774 Raccogliamo qui infine una serie di segnali che hanno scopi differenti non
775 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
776 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
777 \item[\signald{SIGUSR1}] Insieme a \signal{SIGUSR2} è un segnale a disposizione
778   dell'utente che lo può usare per quello che vuole. Viene generato solo
779   attraverso l'invocazione della funzione \func{kill}. Entrambi i segnali
780   possono essere utili per implementare una comunicazione elementare fra
781   processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un
782   gestore. L'azione predefinita è di terminare il processo.
783 \item[\signald{SIGUSR2}] È il secondo segnale a disposizione degli utenti. Per
784   il suo utilizzo vale esattamente quanto appena detto per \signal{SIGUSR1}.
785 \item[\signald{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
786   generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
787   righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
788   programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
789   dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
790 \item[\signald{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
791   usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
792   del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
793   altri processi lo ignorano. Su Linux però viene utilizzato come sinonimo di
794   \signal{SIGPWR} e l'azione predefinita è di terminare il processo.
795 \item[\signald{SIGPWR}] Il segnale indica un cambio nello stato di
796   alimentazione di un eventuale gruppo di continuità e viene usato
797   principalmente per segnalare l'assenza ed il ritorno della corrente. Viene
798   usato principalmente con \cmd{init} per attivare o fermare le procedure di
799   spegnimento automatico all'esaurimento delle batterie. L'azione predefinita
800   è di terminare il processo.
801 \item[\signald{SIGSTKFLT}] Indica un errore nello stack del coprocessore
802   matematico, è definito solo per le architetture PC, ma è completamente
803   inusato. L'azione predefinita è di terminare il processo.
804 \end{basedescript}
805
806
807 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
808 \label{sec:sig_strsignal}
809
810 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
811 che stampano un messaggio di descrizione specificando il numero del segnale
812 con una delle costanti di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.  In genere si usano
813 quando si vuole notificare all'utente il segnale ricevuto, ad esempio nel caso
814 di terminazione di un processo figlio o di un gestore che gestisce più
815 segnali.
816
817 La prima funzione, \funcd{strsignal}, è una estensione GNU fornita dalla
818 \acr{glibc}, ed è accessibile solo avendo definito la macro
819 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo comportamento è analogo a quello della funzione
820 \func{strerror} (si veda sez.~\ref{sec:sys_strerror}) usata per notificare gli
821 errori:
822
823 \begin{funcproto}{
824 \fhead{string.h}
825 \fdecl{char *strsignal(int signum)} 
826 \fdesc{Ottiene la descrizione di un segnale.} 
827 }
828
829 {La funzione ritorna puntatore ad una stringa che descrive il segnale, non
830   sono previste condizioni di errore ed \var{errno} non viene modificata.}
831 \end{funcproto}
832
833
834 La funzione ritorna sempre il puntatore ad una stringa che contiene la
835 descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{signum}, se questo non
836 indica un segnale valido viene restituito il puntatore ad una stringa che
837 segnale che il valore indicato non è valido.  Dato che la stringa è allocata
838 staticamente non se ne deve modificare il contenuto, che resta valido solo
839 fino alla successiva chiamata di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere
840 traccia del messaggio sarà necessario copiarlo.
841
842 La seconda funzione, \funcd{psignal}, deriva da BSD ed è analoga alla funzione
843 \func{perror} descritta in sez.~\ref{sec:sys_strerror}, il suo prototipo è:
844
845 \begin{funcproto}{
846 \fhead{signal.h}
847 \fdecl{void psignal(int sig, const char *s)}
848 \fdesc{Stampa un messaggio di descrizione di un segnale.} 
849 }
850 {La funzione non ritorna nulla e non prevede errori.}  
851 \end{funcproto}
852
853 La funzione stampa sullo \textit{standard error} un messaggio costituito dalla
854 stringa passata nell'argomento \param{s}, seguita dal carattere di due punti
855 ed una descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{sig}. 
856
857 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
858 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di usare la variabile globale
859 \var{sys\_siglist}, che è definita in \headfile{signal.h} e può essere
860 acceduta con la dichiarazione:
861 \includecodesnip{listati/siglist.c}
862
863 L'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
864 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
865   *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
866   *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
867
868
869
870 \section{La gestione di base dei segnali}
871 \label{sec:sig_management}
872
873 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
874 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
875 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
876 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
877 delegata appunto agli eventuali gestori che si sono installati.
878
879 In questa sezione vedremo come si effettua la gestione dei segnali, a partire
880 dalla loro interazione con le \textit{system call}, passando per le varie
881 funzioni che permettono di installare i gestori e controllare le reazioni di
882 un processo alla loro occorrenza.
883
884
885 \subsection{Il comportamento generale del sistema}
886 \label{sec:sig_gen_beha}
887
888 Abbiamo già trattato in sez.~\ref{sec:sig_intro} le modalità con cui il
889 sistema gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare
890 però il comportamento delle \textit{system call}; in particolare due di esse,
891 \func{fork} ed \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in
892 considerazione, data la loro stretta relazione con la creazione di nuovi
893 processi.
894
895 Come accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo
896 processo esso eredita dal padre sia le azioni che sono state impostate per i
897 singoli segnali, che la maschera dei segnali bloccati (vedi
898 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}).  Invece tutti i segnali pendenti e gli allarmi
899 vengono cancellati; essi infatti devono essere recapitati solo al padre, al
900 figlio dovranno arrivare solo i segnali dovuti alle sue azioni.
901
902 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
903 quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
904 installato un gestore vengono reimpostati a \constd{SIG\_DFL}. Non ha più
905 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
906 che non sono presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
907
908 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
909 gestore, viene mantenuto invece ogni eventuale impostazione dell'azione a
910 \constd{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
911 \const{SIG\_IGN} le risposte per \signal{SIGINT} e \signal{SIGQUIT} per i
912 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
913 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
914
915 Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre \textit{system call} si
916 danno sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano \textsl{lente}
917 (\textit{slow}) o \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran parte di esse
918 appartiene a quest'ultima categoria, che non è influenzata dall'arrivo di un
919 segnale. Esse sono dette \textsl{veloci} in quanto la loro esecuzione è
920 sostanzialmente immediata. La risposta al segnale viene sempre data dopo che
921 la \textit{system call} è stata completata, in quanto attendere per eseguire
922 un gestore non comporta nessun inconveniente.
923
924 \index{system~call~lente|(}
925
926 In alcuni casi però alcune \textit{system call} possono bloccarsi
927 indefinitamente e per questo motivo vengono chiamate \textsl{lente} o
928 \textsl{bloccanti}. In questo caso non si può attendere la conclusione della
929 \textit{system call}, perché questo renderebbe impossibile una risposta pronta
930 al segnale, per cui il gestore viene eseguito prima che la \textit{system
931   call} sia ritornata.  Un elenco dei casi in cui si presenta questa
932 situazione è il seguente:
933 \begin{itemize*}
934 \item la lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora
935   presenti (come per certi file di dispositivo, i socket o le \textit{pipe});
936 \item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
937   accettati immediatamente (di nuovo comune per i socket);
938 \item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non
939   immediate per una risposta (ad esempio l'apertura di un nastro che deve
940   essere riavvolto);
941 \item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
942   eseguite immediatamente;
943 \item l'uso di funzioni di intercomunicazione fra processi (vedi
944   cap.~\ref{cha:IPC}) che si bloccano in attesa di risposte da altri processi;
945 \item l'uso della funzione \func{pause} (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep})
946   e le analoghe \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e \func{sigwaitinfo}
947   (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}), usate appunto per attendere l'arrivo di
948   un segnale;
949 \item l'uso delle funzioni associate al \textit{file locking} (vedi
950   sez.~\ref{sec:file_locking})
951 \item l'uso della funzione \func{wait} e le analoghe funzioni di attesa se
952   nessun processo figlio è ancora terminato.
953 \end{itemize*}
954
955 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il gestore sia
956 ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
957 anche la \textit{system call} restituendo l'errore di \errcode{EINTR}. Questa
958 è a tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
959 gestori controllino lo stato di uscita delle funzioni che eseguono una
960 \textit{system call} lenta per ripeterne la chiamata qualora l'errore fosse
961 questo.
962
963 Dimenticarsi di richiamare una \textit{system call} interrotta da un segnale è
964 un errore comune, tanto che la \acr{glibc} provvede una macro
965 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
966 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
967 non è diverso dall'uscita con un errore \errcode{EINTR}.
968
969 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
970 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente una \textit{system
971   call} interrotta invece di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è
972 bisogno di preoccuparsi di controllare il codice di errore; si perde però la
973 possibilità di eseguire azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare
974 condizione.
975
976 Linux e la \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
977 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
978 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
979 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le \textit{system
980   call} ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
981
982 Si tenga presente però che alcune \textit{system call} vengono comunque
983 interrotte con un errore di \errcode{EINTR} indipendentemente dal fatto che ne
984 possa essere stato richiesto il riavvio automatico, queste funzioni sono:
985
986 \begin{itemize*}
987 \item le funzioni di attesa di un segnale: \func{pause} (vedi
988   sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) o \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e
989   \func{sigwaitinfo} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}).
990 \item le funzioni di attesa dell'\textit{I/O multiplexing} (vedi
991   sez.~\ref{sec:file_multiplexing}) come \func{select}, \func{pselect},
992   \func{poll}, \func{ppoll}, \func{epoll\_wait} e \func{epoll\_pwait}.
993 \item le funzioni del System V IPC che prevedono attese: \func{msgrcv},
994   \func{msgsnd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_sysv_mq}), \func{semop} e
995   \func{semtimedop} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem}).
996 \item le funzioni per la messa in attesa di un processo come \func{usleep},
997   \func{nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) e
998   \func{clock\_nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).
999 \item le funzioni che operano sui socket quando è stato impostato un
1000   \textit{timeout} sugli stessi con \func{setsockopt} (vedi
1001   sez.~\ref{sec:sock_generic_options}) ed in particolare \func{accept},
1002   \func{recv}, \func{recvfrom}, \func{recvmsg} per un \textit{timeout} in
1003   ricezione e \func{connect}, \func{send}, \func{sendto} e \func{sendmsg} per
1004   un \textit{timeout} in trasmissione.
1005 %\item la funzione \func{io\_getevents} per l'I/O asincrono (vedi sez.??)
1006 \end{itemize*}
1007
1008
1009 \index{system~call~lente|)}
1010
1011
1012 \subsection{L'installazione di un gestore}
1013 \label{sec:sig_signal}
1014
1015 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
1016 funzione di sistema \funcd{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C.
1017 Quest'ultimo però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è
1018 tanto vaga da essere del tutto inutile in un sistema Unix. Per questo motivo
1019 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
1020 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
1021   alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
1022   alcuni argomenti aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
1023   vedremo in sez.~\ref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
1024   funzione \func{sigaction}.}  che è:
1025
1026 \begin{funcproto}{
1027 \fhead{signal.h}
1028 \fdecl{sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)}
1029 \fdesc{Installa un gestore di segnale (\textit{signal handler}).} 
1030 }
1031
1032 {La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo in caso di
1033   successo e \constd{SIG\_ERR} per un errore, nel qual caso \var{errno}
1034   assumerà il valore:
1035   \begin{errlist}
1036   \item[\errcode{EINVAL}] il numero di segnale \param{signum} non è valido.
1037   \end{errlist}
1038 }  
1039 \end{funcproto}
1040
1041 In questa definizione per l'argomento \param{handler} che indica il gestore da
1042 installare si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è una
1043 estensione GNU, definita dalla \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
1044 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, molto più leggibile di
1045 quanto non sia la versione originaria, che di norma è definita come:
1046 \includecodesnip{listati/signal.c}
1047 questa infatti, per la complessità della sintassi del C quando si vanno a
1048 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile.  Da un confronto
1049 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
1050 \typed{sighandler\_t} che è:
1051 \includecodesnip{listati/sighandler_t.c}
1052 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
1053 che prende un argomento di tipo \ctyp{int}. Si noti come si devono usare le
1054 parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
1055 operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna un
1056 puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.
1057
1058 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
1059 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto la funzione che
1060 verrà usata come gestore del segnale.  Il numero di segnale passato
1061 nell'argomento \param{signum} può essere indicato direttamente con una delle
1062 costanti definite in sez.~\ref{sec:sig_standard}.  
1063
1064 L'argomento \param{handler} che indica il gestore invece, oltre all'indirizzo
1065 della funzione da chiamare all'occorrenza del segnale, può assumere anche i
1066 due valori costanti \const{SIG\_IGN} e \const{SIG\_DFL}. Il primo indica che
1067 il segnale deve essere ignorato. Il secondo ripristina l'azione predefinita, e
1068 serve a tornare al comportamento di default quando non si intende più gestire
1069 direttamente un segnale.
1070
1071 Si ricordi però che i due segnali \signal{SIGKILL} e \signal{SIGSTOP} non
1072 possono essere né ignorati né intercettati e per loro l'uso di \func{signal}
1073 non ha alcun effetto, qualunque cosa si specifichi nell'argomento
1074 \param{handler}.
1075
1076 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
1077 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
1078 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \const{SIG\_IGN} o si
1079 imposta \const{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di essere
1080 ignorato, tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno mai
1081 notificati.
1082
1083 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
1084 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
1085 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
1086 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata secondo la
1087 semantica inaffidabile; anche Linux seguiva questa convenzione con le vecchie
1088 librerie del C come la \acr{libc4} e la \acr{libc5}.\footnote{nelle
1089   \acr{libc5} esisteva però la possibilità di includere \file{bsd/signal.h} al
1090   posto di \headfile{signal.h}, nel qual caso la funzione \func{signal} era
1091   ridefinita per seguire la semantica affidabile usata da BSD.}
1092
1093 Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non disinstallando il gestore
1094 e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con l'utilizzo della
1095 \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è passato a questo comportamento.  Il
1096 comportamento della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato
1097 per i motivi visti in sez.~\ref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto
1098 chiamando \funcm{sysv\_signal}, una volta che si sia definita la macro
1099 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}.
1100
1101 In generale, per evitare questi problemi e per le possibili differenze nella
1102 semantica fra versioni diverse di kernel, l'uso di \func{signal} è sempre da
1103 evitare, visto che tra l'altro la funzione ha un comportamento indefinito in
1104 caso di processi multi-\textit{thread}; l'unico utilizzo sicuro della funzione
1105 è con \const{SIG\_IGN} e \const{SIG\_DFL}, in tutti gli altri casi si deve
1106 usare \func{sigaction}.
1107
1108 Infine si deve tenere presente che su Linux, seguendo lo standard POSIX, il
1109 comportamento di un processo che ignora i segnali \signal{SIGFPE},
1110 \signal{SIGILL}, o \signal{SIGSEGV}, qualora questi non originino da una
1111 chiamata ad una \func{kill} o altra funzione affine, è indefinito. Un gestore
1112 che ritorna da questi segnali può dare luogo ad un ciclo infinito.
1113
1114
1115 \subsection{Le funzioni per l'invio di segnali}
1116 \label{sec:sig_kill_raise}
1117
1118 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_types} un segnale può anche essere
1119 generato direttamente nell'esecuzione di un programma, attraverso la chiamata
1120 ad una opportuna \textit{system call}. Le funzioni che si utilizzano di solito
1121 per inviare un segnale generico ad un processo sono \func{raise} e
1122 \func{kill}.
1123
1124 La funzione \funcd{raise}, definita dallo standard ANSI C, serve per inviare
1125 un segnale al processo corrente,\footnote{non prevedendo la presenza di un
1126   sistema multiutente lo standard ANSI C non poteva che definire una funzione
1127   che invia il segnale al programma in esecuzione, nel caso di Linux questa
1128   viene implementata come funzione di compatibilità.}  il suo prototipo è:
1129
1130 \begin{funcproto}{
1131 \fhead{signal.h}
1132 \fdecl{int raise(int sig)}
1133 \fdesc{Invia un segnale al processo corrente.} 
1134 }
1135
1136 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1137   caso \var{errno} assumerà il valore: 
1138   \begin{errlist}
1139   \item[\errcode{EINVAL}] il segnale \param{sig} non è valido.
1140   \end{errlist}
1141 }
1142 \end{funcproto}
1143
1144 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
1145 essere specificato con una delle costanti illustrate in
1146 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.  In genere questa funzione viene usata per
1147 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
1148 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
1149 gestore dovrà prima reinstallare l'azione predefinita, per poi attivarla
1150 chiamando \func{raise}.
1151
1152 In realtà \func{raise} è una funzione di libreria, che per i processi ordinari
1153 veniva implementata (nelle versioni più recenti del kernel viene usata
1154 \func{tgkill} che vedremo in sez.~\ref{sec:thread_signal}) attraverso la
1155 funzione di sistema \funcd{kill} che è quella che consente effettivamente di
1156 inviare un segnale generico ad un processo, il suo prototipo è:
1157
1158 \begin{funcproto}{
1159 \fhead{sys/types.h}
1160 \fhead{signal.h}
1161 \fdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)}
1162 \fdesc{Invia un segnale ad uno o più processi.} 
1163 }
1164
1165 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1166   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1167   \begin{errlist}
1168     \item[\errcode{EINVAL}] il segnale specificato non esiste.
1169     \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
1170       segnale.
1171     \item[\errcode{ESRCH}] il processo o il gruppo di processi indicato non
1172       esiste.
1173   \end{errlist}
1174 }
1175 \end{funcproto}
1176
1177 La funzione invia il segnale specificato dall'argomento \param{sig} al
1178 processo o ai processi specificati con l'argomento \param{pid}.  Lo standard
1179 POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per specificare il
1180 segnale nullo.  Se la funzione viene chiamata con questo valore non viene
1181 inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori, in tal
1182 caso si otterrà un errore \errcode{EPERM} se non si hanno i permessi necessari
1183 ed un errore \errcode{ESRCH} se il processo o i processi specificati
1184 con \param{pid} non esistono.
1185
1186 \begin{table}[htb]
1187   \footnotesize
1188   \centering
1189   \begin{tabular}[c]{|r|p{8cm}|}
1190     \hline
1191     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1192     \hline
1193     \hline
1194     $>0$ & Il segnale è mandato al processo con \ids{PID} uguale
1195            a \param{pid}.\\
1196     0    & Il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group}
1197            (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) del chiamante.\\  
1198     $-1$ & Il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
1199     $<-1$& Il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group} 
1200            con \ids{PGID} uguale a $|\param{pid}|$.\\
1201     \hline
1202   \end{tabular}
1203   \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
1204     \func{kill}.}
1205   \label{tab:sig_kill_values}
1206 \end{table}
1207
1208 A seconda del valore dell'argomento \param{pid} si può inviare il segnale ad
1209 uno specifico processo, ad un \textit{process group} (vedi
1210 sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) o a tutti i processi, secondo quanto
1211 illustrato in tab.~\ref{tab:sig_kill_values} che riporta i valori possibili
1212 per questo argomento. Si tenga conto però che il sistema ricicla i \ids{PID}
1213 (come accennato in sez.~\ref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo
1214 non significa che esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il
1215 segnale (torneremo su questo in sez.~\ref{sec:sig_pid_fd}).
1216
1217 Indipendentemente dalla funzione specifica che viene usata solo
1218 l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in tutti gli
1219 altri casi l'\ids{UID} reale o l'\ids{UID} effettivo del processo chiamante
1220 devono corrispondere all'\ids{UID} reale o all'\ids{UID} salvato della
1221 destinazione.\footnote{questo a partire dal kernel 1.3.78, seguendo lo
1222   standard POSIX.1; in precedenza il comportamento era diverso, gli
1223   interessati alla storia possono consultare la pagina di manuale della
1224   funzione.} Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1225 \signal{SIGCONT}, nel quale occorre anche che entrambi i processi appartengano
1226 alla stessa sessione.
1227
1228 Si tenga presente che, per il ruolo fondamentale che riveste nel sistema, non
1229 è possibile inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso
1230 non abbia un gestore installato.  Infine, seguendo le specifiche POSIX
1231 1003.1-2001, l'uso della chiamata \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale
1232 sia inviato (con la solita eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i
1233 quali i permessi lo consentano. Lo standard permette comunque alle varie
1234 implementazioni di escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione
1235 Linux non invia il segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1236
1237 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
1238 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
1239 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
1240 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
1241 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile.  Una seconda funzione
1242 che può essere definita in termini di \func{kill} è \funcd{killpg}, il suo
1243 prototipo è:
1244
1245 \begin{funcproto}{
1246 \fhead{signal.h}
1247 \fdecl{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)}
1248 \fdesc{Invia un segnale ad un \textit{process group}.} 
1249 }
1250
1251 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, e gli
1252   errori sono gli stessi di \func{kill}.
1253 }
1254 \end{funcproto}
1255
1256
1257 La funzione invia il segnale \param{signal} al \textit{process group} il cui
1258 \acr{PGID} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) è indicato
1259 dall'argomento \param{pidgrp}, che deve essere un intero positivo. Il suo
1260 utilizzo è sostanzialmente equivalente all'esecuzione di \code{kill(-pidgrp,
1261   signal)}.
1262
1263 Oltre alle precedenti funzioni di base, vedremo più avanti che esistono altre
1264 funzioni per inviare segnali generici, come \func{sigqueue} per i segnali
1265 \textit{real-time} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}) e le specifiche
1266 funzioni per i \textit{thread} che tratteremo in sez.~\ref{sec:thread_signal}.
1267
1268 Esiste però un'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale che
1269 vale la pena di trattare a parte per le sue peculiarità. La funzione in
1270 questione è \funcd{abort} che, come accennato in
1271 sez.~\ref{sec:proc_termination}, permette di abortire l'esecuzione di un
1272 programma tramite l'invio del segnale \signal{SIGABRT}. Il suo prototipo è:
1273
1274 \begin{funcproto}{
1275 \fhead{stdlib.h}
1276 \fdecl{void abort(void)}
1277 \fdesc{Abortisce il processo corrente.} 
1278 }
1279
1280 {La funzione non ritorna, il processo viene terminato.}
1281 \end{funcproto}
1282
1283 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} o di un'altra
1284 funzione per l'invio di \signal{SIGABRT} è che anche se il segnale è bloccato
1285 o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale può però essere
1286 intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura prima della
1287 terminazione del processo.
1288
1289 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1290 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1291 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1292 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1293 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1294 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1295 eventuali funzioni registrate con \func{atexit} e \func{on\_exit}.
1296
1297 \subsection{Le funzioni di allarme ed i \textit{timer}}
1298 \label{sec:sig_alarm_abort}
1299
1300 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1301 vari segnali usati per la temporizzazione, per ciascuno di essi infatti sono
1302 previste delle funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più comune, e
1303 la più semplice, delle funzioni usate per la temporizzazione è la funzione di
1304 sistema \funcd{alarm}, il cui prototipo è:
1305
1306 \begin{funcproto}{
1307 \fhead{unistd.h}
1308 \fdecl{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1309 \fdesc{Predispone l'invio di un allarme.} 
1310 }
1311
1312 {La funzione ritorna il numero di secondi rimanenti ad un precedente allarme,
1313   o $0$ se non c'erano allarmi pendenti, non sono previste condizioni di
1314   errore.}
1315 \end{funcproto}
1316
1317 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1318 un'interruzione nel futuro, ad esempio per effettuare una qualche operazione
1319 dopo un certo periodo di tempo, programmando l'emissione di un segnale (nel
1320 caso in questione \signal{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato
1321 dall'argomento \param{seconds}. Se si specifica per \param{seconds} un valore
1322 nullo non verrà inviato nessun segnale. Siccome alla chiamata viene cancellato
1323 ogni precedente allarme, questo valore può essere usato per cancellare una
1324 programmazione precedente.
1325
1326 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1327 dell'allarme programmato in precedenza. In questo modo è possibile controllare
1328 se non si è cancellato un precedente allarme e predisporre eventuali misure
1329 che permettano di gestire il caso in cui servono più interruzioni.
1330
1331 In sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1332 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1333 il \textit{system time}.  Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1334 processo tre diversi timer:
1335 \begin{itemize*}
1336 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1337   corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1338   l'emissione di \signal{SIGALRM};
1339 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1340   processo in \textit{user space} (che corrisponde all'\textit{user time}). La
1341   scadenza di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGVTALRM};
1342 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1343   utilizzati direttamente dal processo in \textit{user space}, e dal kernel
1344   nelle \textit{system call} ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1345   sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{processor time}). La
1346   scadenza di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGPROF}.
1347 \end{itemize*}
1348
1349 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1350 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1351 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1352 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1353 genera il segnale una sola volta.
1354
1355 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \funcd{setitimer}
1356 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1357 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1358 suo prototipo è:
1359
1360 \begin{funcproto}{
1361 \fhead{sys/time.h}
1362 \fdecl{int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct
1363   itimerval *ovalue)}
1364   
1365 \fdesc{Predispone l'invio di un segnale di allarme.} 
1366 }
1367
1368 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1369   caso \var{errno} assumerà uno dei valori \errval{EINVAL} o \errval{EFAULT}
1370   nel loro significato generico.}
1371 \end{funcproto}
1372
1373
1374 La funzione predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza
1375 dell'intervallo indicato dall'argomento \param{value}.  Il valore
1376 dell'argomento \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1377 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1378 tab.~\ref{tab:sig_setitimer_values}.
1379 \begin{table}[htb]
1380   \footnotesize
1381   \centering
1382   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1383     \hline
1384     \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1385     \hline
1386     \hline
1387     \constd{ITIMER\_REAL}    & \textit{real-time timer}\\
1388     \constd{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1389     \constd{ITIMER\_PROF}    & \textit{profiling timer}\\
1390     \hline
1391   \end{tabular}
1392   \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1393     \func{setitimer}.}
1394   \label{tab:sig_setitimer_values}
1395 \end{table}
1396
1397 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare
1398 il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore
1399 viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1400 struttura \struct{itimerval}, definita in fig.~\ref{fig:file_stat_struct}.
1401
1402 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1403 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1404 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \struct{timeval} che
1405 permette una precisione fino al microsecondo.
1406
1407 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1408 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1409 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1410 è nullo il timer si ferma.
1411
1412 \begin{figure}[!htb]
1413   \footnotesize \centering
1414   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1415     \includestruct{listati/itimerval.h}
1416   \end{minipage} 
1417   \normalsize 
1418   \caption{La struttura \structd{itimerval}, che definisce i valori dei timer
1419     di sistema.}
1420   \label{fig:sig_itimerval}
1421 \end{figure}
1422
1423 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1424 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1425 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1426 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale della \acr{glibc}
1427 \cite{GlibcMan} che ne riporta la definizione mostrata in
1428 fig.~\ref{fig:sig_alarm_def}.\footnote{questo comporta anche che non è il caso
1429   di mescolare chiamate ad \func{abort} e a \func{setitimer}.}
1430
1431 \begin{figure}[!htb]
1432   \footnotesize \centering
1433   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1434     \includestruct{listati/alarm_def.c}
1435   \end{minipage} 
1436   \normalsize 
1437   \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.} 
1438   \label{fig:sig_alarm_def}
1439 \end{figure}
1440
1441 Si deve comunque tenere presente che fino al kernel 2.6.16 la precisione di
1442 queste funzioni era limitata dalla frequenza del timer di sistema, determinato
1443 dal valore della costante \texttt{HZ} di cui abbiamo già parlato in
1444 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, in quanto le temporizzazioni erano calcolate in
1445 numero di interruzioni del timer (i cosiddetti ``\textit{jiffies}''), ed era
1446 assicurato soltanto che il segnale non sarebbe stato mai generato prima della
1447 scadenza programmata (l'arrotondamento cioè era effettuato per
1448 eccesso).\footnote{questo in realtà non è del tutto vero a causa di un bug,
1449   presente fino al kernel 2.6.12, che in certe circostanze causava l'emissione
1450   del segnale con un arrotondamento per difetto.}
1451
1452 L'uso del contatore dei \textit{jiffies}, un intero a 32 bit nella maggior
1453 parte dei casi, comportava inoltre l'impossibilità di specificare tempi molto
1454 lunghi. superiori al valore della costante \constd{MAX\_SEC\_IN\_JIFFIES},
1455 pari, nel caso di default di un valore di \const{HZ} di 250, a circa 99 giorni
1456 e mezzo. Con il cambiamento della rappresentazione effettuato nel kernel
1457 2.6.16 questo problema è scomparso e con l'introduzione dei timer ad alta
1458 risoluzione (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) nel kernel 2.6.21 la
1459 precisione è diventata quella fornita dall'hardware disponibile.
1460
1461 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1462 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1463 è attivo (questo è sempre vero per \const{ITIMER\_VIRTUAL}) la consegna è
1464 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1465 seconda del carico del sistema.
1466
1467 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1468 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1469 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1470 stato consegnato. In questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1471 in sez.~\ref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato. Per questo
1472 oggi l'uso di questa funzione è deprecato a favore degli
1473 \textit{high-resolution timer} e della cosiddetta \textit{POSIX Timer API},
1474 che tratteremo in sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}.
1475
1476 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1477 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1478 \funcd{getitimer}, il cui prototipo è:
1479
1480 \begin{funcproto}{
1481 \fhead{sys/time.h}
1482 \fdecl{int getitimer(int which, struct itimerval *value)}
1483 \fdesc{Legge il valore di un timer.} 
1484 }
1485
1486 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1487   caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{getitimer}.  }
1488 \end{funcproto}
1489
1490 La funzione legge nella struttura \struct{itimerval} puntata da \param{value}
1491 il valore del timer specificato da \param{which} ed i suoi argomenti hanno lo
1492 stesso significato e formato di quelli di \func{setitimer}.
1493
1494
1495 \subsection{Le funzioni di pausa e attesa}
1496 \label{sec:sig_pause_sleep}
1497
1498 Sono parecchie le occasioni in cui si può avere necessità di sospendere
1499 temporaneamente l'esecuzione di un processo. Nei sistemi più elementari in
1500 genere questo veniva fatto con un ciclo di attesa in cui il programma ripete
1501 una operazione un numero sufficiente di volte per far passare il tempo
1502 richiesto.
1503
1504 Ma in un sistema multitasking un ciclo di attesa è solo un inutile spreco di
1505 tempo di processore dato che altri programmi possono essere eseguiti nel
1506 frattempo, per questo ci sono delle apposite funzioni che permettono di
1507 mantenere un processo in attesa per il tempo voluto, senza impegnare il
1508 processore. In pratica si tratta di funzioni che permettono di portare
1509 esplicitamente il processo nello stato di \textit{sleep} (si ricordi quanto
1510 illustrato in tab.~\ref{tab:proc_proc_states}) per un certo periodo di tempo.
1511
1512 La prima di queste è la funzione di sistema \funcd{pause}, che viene usata per
1513 mettere un processo in attesa per un periodo di tempo indefinito, fino
1514 all'arrivo di un segnale, il suo prototipo è:
1515
1516 \begin{funcproto}{
1517 \fhead{unistd.h}
1518 \fdecl{int pause(void)}
1519 \fdesc{Pone il processo in pausa fino al ricevimento di un segnale.} 
1520 }
1521
1522 {La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed il relativo
1523   gestore è ritornato, nel qual caso restituisce $-1$ e \var{errno} assume il
1524   valore \errval{EINTR}.}
1525 \end{funcproto}
1526
1527 La funzione ritorna sempre con una condizione di errore, dato che il successo
1528 sarebbe quello di continuare ad aspettare indefinitamente. In genere si usa
1529 questa funzione quando si vuole mettere un processo in attesa di un qualche
1530 evento specifico che non è sotto il suo diretto controllo, ad esempio la si
1531 può usare per interrompere l'esecuzione del processo fino all'arrivo di un
1532 segnale inviato da un altro processo.
1533
1534 Quando invece si vuole fare attendere un processo per un intervallo di tempo
1535 già noto in partenza, lo standard POSIX.1 prevede una funzione di attesa
1536 specifica, \funcd{sleep}, il cui prototipo è:
1537
1538 \begin{funcproto}{
1539
1540 \fhead{unistd.h}
1541 \fdecl{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1542 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in secondi.} 
1543 }
1544
1545 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata  o il
1546   numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale, non sono
1547   previsti codici di errore.}
1548 \end{funcproto}
1549
1550 La funzione pone il processo in stato di \textit{sleep} per il numero di
1551 secondi specificato dall'argomento \param{seconds}, a meno di non essere
1552 interrotta da un segnale. Alla terminazione del periodo di tempo indicato la
1553 funzione ritorna riportando il processo in stato \textit{runnable} così che
1554 questo possa riprendere l'esecuzione.
1555
1556 In caso di interruzione della funzione non è una buona idea ripetere la
1557 chiamata per il tempo rimanente restituito dalla stessa, in quanto la
1558 riattivazione del processo può avvenire in un qualunque momento, ma il valore
1559 restituito sarà sempre arrotondato al secondo. Questo può avere la conseguenza
1560 che se la successione dei segnali è particolarmente sfortunata e le differenze
1561 si accumulano, si possono avere ritardi anche di parecchi secondi rispetto a
1562 quanto programmato inizialmente. In genere la scelta più sicura in questo caso
1563 è quella di stabilire un termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il
1564 numero di secondi che restano da aspettare.
1565
1566 Si tenga presente che alcune implementazioni l'uso di \func{sleep} può avere
1567 conflitti con quello di \signal{SIGALRM}, dato che la funzione può essere
1568 realizzata con l'uso di \func{pause} e \func{alarm}, in una maniera analoga a
1569 quella dell'esempio che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_example}. In tal caso
1570 mescolare chiamate di \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione
1571 associata \signal{SIGALRM}, può portare a dei risultati indefiniti. Nel caso
1572 della \acr{glibc} è stata usata una implementazione completamente indipendente
1573 e questi problemi non ci sono, ma un programma portabile non può fare questa
1574 assunzione.
1575
1576 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese soltanto in
1577 secondi, per questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita un'altra
1578 funzione con una precisione teorica del microsecondo. I due standard hanno
1579 delle definizioni diverse, ma la \acr{glibc} segue (secondo la pagina di
1580 manuale almeno dalla versione 2.2.2)  quella di SUSv2 per cui la
1581 funzione \funcd{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di
1582 $\mu$), ha il seguente prototipo:
1583
1584 \begin{funcproto}{
1585 \fhead{unistd.h}
1586 \fdecl{int usleep(unsigned long usec)}
1587 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in microsecondi.} 
1588 }
1589
1590 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1591   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1592   \begin{errlist}
1593   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1594   \item[\errcode{EINVAL}] si è indicato un valore di \param{usec} maggiore di
1595     1000000.
1596   \end{errlist}
1597 }
1598 \end{funcproto}
1599
1600 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1601 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \signal{SIGALRM}, per questo
1602 motivo, pur essendovi citata, nello standard POSIX.1-2001 viene deprecata in
1603 favore della nuova funzione di sistema \funcd{nanosleep}, il cui prototipo è:
1604
1605 \begin{funcproto}{
1606 \fhead{unistd.h}
1607 \fdecl{int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem)}
1608 \fdesc{Pone il processo in pausa per un intervallo di tempo.} 
1609 }
1610
1611 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1612   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1613   \begin{errlist}
1614     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1615     \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1616       numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1617   \end{errlist}
1618 }
1619 \end{funcproto}
1620
1621 La funzione pone il processo in pausa portandolo nello stato di \textit{sleep}
1622 per il tempo specificato dall'argomento \param{req}, ed in caso di
1623 interruzione restituisce il tempo restante nell'argomento \param{rem}.  Lo
1624 standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1625 indipendente da \func{alarm}, e nel caso di Linux questo è fatto utilizzando
1626 direttamente il timer del kernel. Lo standard richiede inoltre che la funzione
1627 sia utilizzabile senza interferenze con l'uso di \signal{SIGALRM}. La funzione
1628 prende come argomenti delle strutture di tipo \struct{timespec}, la cui
1629 definizione è riportata in fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}, il che permette
1630 di specificare un tempo con una precisione teorica fino al nanosecondo.
1631
1632 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1633 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1634 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto
1635 inizialmente,\footnote{con l'eccezione, valida solo nei kernel della serie
1636   2.4, in cui, per i processi riavviati dopo essere stati fermati da un
1637   segnale, il tempo passato in stato \texttt{T} non viene considerato nel
1638   calcolo della rimanenza.} e basta richiamare la funzione per completare
1639 l'attesa.
1640
1641 Anche qui però occorre tenere presente che i tempi sono arrotondati, per cui
1642 la precisione, per quanto migliore di quella ottenibile con \func{sleep}, è
1643 relativa e in caso di molte interruzioni si può avere una deriva, per questo
1644 esiste la funzione \func{clock\_nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv})
1645 che permette di specificare un tempo assoluto anziché un tempo relativo.
1646
1647 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1648 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1649 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1650 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1651 occorrerà almeno attendere la successiva interruzione del timer di sistema,
1652 cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\const{HZ}, (sempre
1653 che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in
1654 esecuzione). Per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1655 arrotondato al multiplo successivo di 1/\const{HZ}. 
1656
1657 Con i kernel della serie 2.4 in realtà era possibile ottenere anche pause più
1658 precise del centesimo di secondo usando politiche di \textit{scheduling}
1659 \textit{real-time} come \const{SCHED\_FIFO} o \const{SCHED\_RR} (vedi
1660 sez.~\ref{sec:proc_real_time}); in tal caso infatti il calcolo sul numero di
1661 interruzioni del timer veniva evitato utilizzando direttamente un ciclo di
1662 attesa con cui si raggiungevano pause fino ai 2~ms con precisioni del
1663 $\mu$s. Questa estensione è stata rimossa con i kernel della serie 2.6, che
1664 consentono una risoluzione più alta del timer di sistema; inoltre a partire
1665 dal kernel 2.6.21, \func{nanosleep} può avvalersi del supporto dei timer ad
1666 alta risoluzione, ottenendo la massima precisione disponibile sull'hardware
1667 della propria macchina.
1668
1669
1670 \subsection{Un esempio elementare}
1671 \label{sec:sig_sigchld}
1672
1673 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1674 quello della gestione di \signal{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1675 sez.~\ref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1676 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al padre. In
1677 generale dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un
1678 processo, si può completare la gestione della terminazione installando un
1679 gestore per \signal{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello di chiamare
1680 \func{waitpid} per completare la procedura di terminazione in modo da evitare
1681 la formazione di \textit{zombie}.\footnote{si ricordi comunque che dal kernel
1682   2.6 seguendo lo standard POSIX.1-2001 per evitare di dover ricevere gli
1683   stati di uscita che non interessano basta impostare come azione predefinita
1684   quella di ignorare \signal{SIGCHLD}, nel qual caso viene assunta la
1685   semantica di System V, in cui il segnale non viene inviato, il sistema non
1686   genera \textit{zombie} e lo stato di terminazione viene scartato senza dover
1687   chiamare una \func{wait}.}
1688
1689 In fig.~\ref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1690 implementazione generica di una funzione di gestione per \signal{SIGCHLD},
1691 (che si trova nei sorgenti allegati nel file \file{SigHand.c}); se ripetiamo i
1692 test di sez.~\ref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con
1693 l'opzione \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa
1694 funzione come gestore di \signal{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha
1695 più la creazione di \textit{zombie}.
1696
1697 \begin{figure}[!htbp]
1698   \footnotesize  \centering
1699   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1700     \includecodesample{listati/hand_sigchild.c}
1701   \end{minipage}
1702   \normalsize 
1703   \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1704     \signal{SIGCHLD}.}
1705   \label{fig:sig_sigchld_handl}
1706 \end{figure}
1707
1708 Il codice del gestore è di lettura immediata, come buona norma di
1709 programmazione (si ricordi quanto accennato sez.~\ref{sec:sys_errno}) si
1710 comincia (\texttt{\small 6--7}) con il salvare lo stato corrente di
1711 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1712 (\texttt{\small 16--17}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1713 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che altrimenti sarebbe
1714 sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di
1715 \func{waitpid}.
1716
1717 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1718 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1719 (\texttt{\small 9--15}).  Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1720 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1721 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un certo
1722 lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito prima della
1723 generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso normalmente
1724 i segnali successivi vengono ``\textsl{fusi}'' col primo ed al processo ne
1725 viene recapitato soltanto uno.
1726
1727 Questo può essere un caso comune proprio con \signal{SIGCHLD}, qualora capiti
1728 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1729 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1730 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1731 rimosso verrà recapitato un solo segnale.
1732
1733 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1734 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1735 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1736 resterebbero in stato di \textit{zombie} per un tempo indefinito.
1737
1738 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1739 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1740 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda sez.~\ref{sec:proc_wait} per
1741 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1742 il parametro \const{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1743 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1744
1745
1746
1747 \section{La gestione avanzata dei segnali}
1748 \label{sec:sig_adv_control}
1749
1750 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento alle modalità più elementari
1751 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1752 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie \textit{race
1753   condition} che i segnali possono generare e alla natura asincrona degli
1754 stessi.
1755
1756 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1757 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1758 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1759 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1760 casistica ordinaria.
1761
1762
1763 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1764 \label{sec:sig_example}
1765
1766 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1767 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1768 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1769 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1770 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}.
1771
1772 \begin{figure}[!htb]
1773   \footnotesize \centering
1774   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1775     \includecodesample{listati/sleep_danger.c}
1776   \end{minipage}
1777   \normalsize 
1778   \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.} 
1779   \label{fig:sig_sleep_wrong}
1780 \end{figure}
1781
1782 Dato che è nostra intenzione utilizzare \signal{SIGALRM} il primo passo della
1783 nostra implementazione sarà quello di installare il relativo gestore salvando
1784 il precedente (\texttt{\small 14--17}).  Si effettuerà poi una chiamata ad
1785 \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del segnale a cui
1786 segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma (\texttt{\small
1787   18--20}) fino alla sua ricezione.  Al ritorno di \func{pause}, causato dal
1788 ritorno del gestore (\texttt{\small 1--9}), si ripristina il gestore originario
1789 (\texttt{\small 21--22}) restituendo l'eventuale tempo rimanente
1790 (\texttt{\small 23--24}) che potrà essere diverso da zero qualora
1791 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1792
1793 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1794 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1795 presenta una pericolosa \textit{race condition}.  Infatti, se il processo
1796 viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause}, può capitare
1797 (ad esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa scada prima
1798 dell'esecuzione di quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo l'arrivo
1799 di \signal{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un
1800 \textit{deadlock}, in quanto \func{pause} non verrebbe mai più interrotta (se
1801 non in caso di un altro segnale).
1802
1803 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1804 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi sez.~\ref{sec:proc_longjmp}) per
1805 uscire dal gestore. In questo modo, con una condizione sullo stato di
1806 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1807 codice del tipo di quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1808
1809 \begin{figure}[!htb]
1810   \footnotesize \centering
1811   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1812     \includecodesample{listati/sleep_defect.c}
1813   \end{minipage}
1814   \normalsize 
1815   \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.} 
1816   \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1817 \end{figure}
1818
1819 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18--27}) non ritorna come in
1820 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa la funzione \func{longjmp}
1821 (\texttt{\small 25}) per rientrare direttamente nel corpo principale del
1822 programma. Dato che in questo caso il valore di uscita che verrà restituito da
1823 \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione impostata in (\texttt{\small 9--12})
1824 si potrà evitare comunque che \func{pause} sia chiamata a vuoto.
1825
1826 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi, in questo caso infatti
1827 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali. Se
1828 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, l'esecuzione non
1829 riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo principale, interrompendone
1830 inopportunamente l'esecuzione.  Lo stesso tipo di problemi si presenterebbero
1831 se si volesse usare questa implementazione di \func{alarm} per stabilire un
1832 timeout su una qualunque \textit{system call} bloccante.
1833
1834 Un secondo esempio dei problemi a cui si può andare incontro è quello in cui
1835 si usa un segnale per notificare una qualche forma di evento. In genere quello
1836 che si fa in questo caso è impostare all'interno del gestore un opportuno flag
1837 da controllare nel corpo principale del programma, con un codice del tipo di
1838 quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}.
1839
1840 La logica del programma è quella di impostare nel gestore una variabile
1841 globale preventivamente inizializzata nel programma principale ad un valore
1842 diverso (\texttt{\small 14--19}). In questo modo dal corpo principale del
1843 programma si potrà determinare, osservando il contenuto di detta variabile,
1844 l'occorrenza o meno del segnale, ed eseguire le conseguenti azioni relative
1845 (\texttt{\small 6--11}).
1846
1847 \begin{figure}[!htbp]
1848   \footnotesize\centering
1849   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1850     \includecodesample{listati/sig_alarm.c}
1851   \end{minipage}
1852   \normalsize 
1853   \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1854     evento generato da un segnale.}
1855   \label{fig:sig_event_wrong}
1856 \end{figure}
1857
1858 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in
1859 sez.~\ref{sec:proc_race_cond}, in cui si genera una \textit{race
1860   condition}. Infatti, in una situazione in cui un segnale è già arrivato (e
1861 quindi \var{flag} è già stata impostata ad 1 nel gestore) se un altro segnale
1862 arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small 6}) ma
1863 prima della cancellazione di \var{flag} fatta subito dopo (\texttt{\small 7}),
1864 la sua occorrenza sarà perduta.
1865
1866 Questi esempi ci mostrano come per poter eseguire una gestione effettiva dei
1867 segnali occorrono delle funzioni più sofisticate di quelle finora
1868 illustrate. La funzione \func{signal} infatti ha la sua origine
1869 nell'interfaccia alquanto primitiva che venne adottata nei primi sistemi Unix,
1870 ma con questa funzione è sostanzialmente impossibile gestire in maniera
1871 adeguata di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve reagire alla
1872 ricezione di un segnale.
1873
1874
1875
1876 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1877 \label{sec:sig_sigset}
1878
1879 \itindbeg{signal~set} 
1880
1881 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1882 originarie, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1883 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1884 gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali pendenti.
1885
1886 Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica dei
1887 segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1888 permette di ottenere un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1889 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1890 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1891 viene usualmente chiamato), tale tipo di dato viene usato per gestire il
1892 blocco dei segnali.
1893
1894 Inizialmente un \textsl{insieme di segnali} veniva rappresentato da un intero
1895 di dimensione opportuna, di solito pari al numero di bit dell'architettura
1896 della macchina, ciascun bit del quale era associato ad uno specifico
1897 segnale. Nel caso di architetture a 32 bit questo comporta un massimo di 32
1898 segnali distinti e dato che a lungo questi sono stati sufficienti non c'era
1899 necessità di nessuna struttura più complicata, in questo modo era possibile
1900 implementare le operazioni direttamente con istruzioni elementari del
1901 processore. 
1902
1903 Oggi questo non è più vero, in particolare con l'introduzione dei segnali
1904 \textit{real-rime} (che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_real_time}).  Dato che in
1905 generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una implementazione,
1906 perché non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti per mettere
1907 tutti i segnali in un intero, o perché in \type{sigset\_t} possono essere
1908 immagazzinate ulteriori informazioni, tutte le operazioni devono essere
1909 effettuate tramite le opportune funzioni di libreria che si curano di
1910 mascherare i dettagli di basso livello.
1911
1912 Lo standard POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione degli
1913 insiemi di segnali. Le prime quattro, che consentono di manipolare i contenuti
1914 di un \textit{signal set}, sono \funcd{sigemptyset}, \funcd{sigfillset},
1915 \funcd{sigaddset} e \funcd{sigdelset}; i rispettivi prototipi sono:
1916
1917 \begin{funcproto}{
1918 \fhead{signal.h}
1919 \fdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)}
1920 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali vuoto.}
1921 \fdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)}
1922 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali pieno.}
1923 \fdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)}
1924 \fdesc{Aggiunge un segnale ad un insieme di segnali.}
1925 \fdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)}
1926 \fdesc{Rimuove un segnale da un insieme di segnali.}
1927 }
1928
1929 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo, e $-1$ per un errore, nel qual
1930   caso \var{errno} assumerà il valore:
1931   \begin{errlist}
1932   \item[\errcode{EINVAL}] \param{signum} non è un segnale valido.
1933   \end{errlist}
1934 }
1935 \end{funcproto}
1936
1937 Le prime due funzioni inizializzano l'insieme di segnali indicato
1938 dall'argomento \param{set} rispettivamente ad un contenuto vuoto (in cui cioè
1939 non c'è nessun segnale) e pieno (in cui cioè ci sono tutti i segnali). Le
1940 altre due funzioni consentono di inserire o rimuovere uno specifico segnale
1941 indicato con l'argomento \param{signum} in un insieme. 
1942
1943 A queste funzioni si aggiunge l'ulteriore \funcd{sigismember}, che consente di
1944 verificare la presenza di un segnale in un insieme, il suo prototipo è:
1945
1946 \begin{funcproto}{
1947 \fhead{signal.h}
1948 \fdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)}
1949 \fdesc{Controlla se un segnale è in un insieme di segnali.}
1950 }
1951
1952 {La funzione ritorna $1$ il segnale è nell'insieme e $0$ altrimenti, e $-1$
1953   per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EINVAL}
1954   se si è specificato un puntatore \var{NULL}.}
1955 \end{funcproto}
1956
1957 La \acr{glibc} prevede inoltre altre funzioni non standardizzate, accessibili
1958 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. La prima di queste è
1959 \funcd{sigisemptyset}, che consente di verificare un insieme è vuoto, il suo
1960 prototipo è:
1961
1962 \begin{funcproto}{
1963 \fhead{signal.h}
1964 \fdecl{int sigisemptyset(sigset\_t *set)}
1965 \fdesc{Controlla se un insieme di segnali è vuoto.}
1966 }
1967
1968 {La funzione ritorna $1$ l'insieme è vuoto e $0$ altrimenti, non sono previste
1969   condizioni di errore.}
1970 \end{funcproto}
1971
1972 Alla precedente si aggiungono altre due funzioni consentono di effettuare
1973 delle operazioni logiche con gli insiemi di segnali, esse sono
1974 \funcd{sigorset} e \funcd{sigandset}, ed i rispettivi prototipi sono:
1975
1976 \begin{funcproto}{
1977 \fhead{signal.h}
1978 \fdecl{sigorset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1979 \fdesc{Crea l'unione di due insieme di segnali.}
1980 \fdecl{sigandset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1981 \fdesc{Crea l'intersezione di due insieme di segnali.} 
1982 }
1983
1984 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1985   caso \var{errno} assumerà il valore \errcode{EINVAL}.}
1986 \end{funcproto}
1987
1988
1989 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1990 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1991 segnali attivi (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). La modalità più comune, che
1992 è anche quella più portabile, prevede che possano essere definiti aggiungendo
1993 i segnali voluti ad un insieme vuoto ottenuto con \func{sigemptyset} o
1994 togliendo quelli che non servono da un insieme completo ottenuto con
1995 \func{sigfillset}.
1996
1997 \itindend{signal~set} 
1998
1999
2000 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
2001 \label{sec:sig_sigaction}
2002
2003 Abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:sig_signal} i problemi di compatibilità
2004 relativi all'uso di \func{signal}. Per ovviare a tutto questo lo standard
2005 POSIX.1 ha ridefinito completamente l'interfaccia per la gestione dei segnali,
2006 rendendola molto più flessibile e robusta, anche se leggermente più complessa.
2007
2008 La principale funzione di sistema prevista dall'interfaccia POSIX.1 per la
2009 gestione dei segnali è \funcd{sigaction}. Essa ha sostanzialmente lo stesso
2010 uso di \func{signal}, permette cioè di specificare le modalità con cui un
2011 segnale può essere gestito da un processo. Il suo prototipo è:
2012
2013 \begin{funcproto}{
2014 \fhead{signal.h}
2015 \fdecl{int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction
2016   *oldact)}  
2017 \fdesc{Installa una nuova azione per un segnale.} 
2018 }
2019
2020 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2021   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2022   \begin{errlist}
2023   \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2024   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido o si è
2025     cercato di installare il gestore per \signal{SIGKILL} o
2026     \signal{SIGSTOP}.
2027   \end{errlist}
2028 }
2029 \end{funcproto}
2030
2031 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
2032 indicato dall'argomento \param{signum}. Si parla di \textsl{azione} e non di
2033 \textsl{gestore} come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione
2034 consente di specificare le varie caratteristiche della risposta al segnale,
2035 non solo la funzione che verrà eseguita alla sua occorrenza.  
2036
2037 Per questo motivo lo standard POSIX.1 raccomanda di usare sempre questa
2038 funzione al posto della precedente \func{signal}, che in genere viene
2039 ridefinita in termini di \func{sigaction}, in quanto la nuova interfaccia
2040 permette un controllo completo su tutti gli aspetti della gestione di un
2041 segnale, sia pure al prezzo di una maggiore complessità d'uso.
2042
2043 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
2044 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
2045 corrente viene restituito indietro.  Questo permette (specificando \param{act}
2046 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
2047 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova. Se
2048 sia \param{act} che \param{oldact} sono nulli la funzione può essere
2049 utilizzata per verificare che il segnale indicato sia valido per la
2050 piattaforma che si sta usando (se non lo è darà errore).
2051
2052 \begin{figure}[!htb]
2053   \footnotesize \centering
2054   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2055     \includestruct{listati/sigaction.h}
2056   \end{minipage} 
2057   \normalsize 
2058   \caption{La struttura \structd{sigaction}.} 
2059   \label{fig:sig_sigaction}
2060 \end{figure}
2061
2062 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \struct{sigaction},
2063 tramite la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata
2064 ad un segnale.  Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è
2065 definita secondo quanto riportato in fig.~\ref{fig:sig_sigaction}. Il campo
2066 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
2067 più usato.
2068
2069 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
2070 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
2071 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
2072 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il gestore
2073 ritorna la maschera dei segnali bloccati (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask})
2074 viene comunque ripristinata al valore precedente l'invocazione.
2075
2076 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
2077 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
2078 fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
2079 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato eseguito
2080 correttamente, la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri gestori
2081 usando \var{sa\_mask} per bloccare \signal{SIGALRM} durante la loro
2082 esecuzione.  Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari aspetti
2083 del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo ai vari
2084 segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati in
2085 tab.~\ref{tab:sig_sa_flag}.
2086
2087 \begin{table}[!htb]
2088   \footnotesize
2089   \centering
2090   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2091     \hline
2092     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2093     \hline
2094     \hline
2095     \constd{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} allora non deve
2096                             essere notificato quando il processo figlio viene
2097                             fermato da uno dei segnali \signal{SIGSTOP},
2098                             \signal{SIGTSTP}, \signal{SIGTTIN} o 
2099                             \signal{SIGTTOU}, questo flag ha significato solo
2100                             quando si imposta un gestore per \signal{SIGCHLD}.\\
2101     \constd{SA\_NOCLDWAIT}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} e si richiede di
2102                             ignorare il segnale con \const{SIG\_IGN} allora i
2103                             processi figli non diventano \textit{zombie} quando
2104                             terminano; questa funzionalità è stata introdotta
2105                             nel kernel 2.6 e va a modificare il comportamento
2106                             di \func{waitpid} come illustrato in
2107                             sez.~\ref{sec:proc_wait}, se si installa un gestore
2108                             con questo flag attivo il segnale \signal{SIGCHLD}
2109                             viene comunque generato.\\
2110     \constd{SA\_NODEFER}  & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
2111                             l'esecuzione del gestore.\\
2112     \constd{SA\_NOMASK}   & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2113                             \const{SA\_NODEFER}, non deve essere più
2114                             utilizzato.\\ 
2115     \constd{SA\_ONESHOT}  & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2116                             \const{SA\_RESETHAND}, non deve essere più
2117                             utilizzato.\\ 
2118     \constd{SA\_ONSTACK}  & Stabilisce l'uso di uno \textit{stack} alternativo
2119                             per l'esecuzione del gestore (vedi
2120                             sez.~\ref{sec:sig_specific_features}).\\  
2121     \constd{SA\_RESETHAND}& Ristabilisce l'azione per il segnale al valore 
2122                             predefinito una volta che il gestore è stato
2123                             lanciato, riproduce cioè il comportamento della
2124                             semantica inaffidabile.\\  
2125     \constd{SA\_RESTART}  & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
2126                             call} quando vengono interrotte dal suddetto
2127                             segnale, riproduce cioè il comportamento standard
2128                             di BSD.\\ 
2129     \constd{SA\_RESTORER} & Ad uso delle implementazioni delle librerie del C,
2130                             non deve essere usato nelle applicazioni, serve ad
2131                             indicare che il campo \var{sa\_restorer} contiene
2132                             l'indirizzo di un cosiddetto \textit{signal
2133                             trampoline}.\footnotemark \\ 
2134     \constd{SA\_SIGINFO}  & Deve essere specificato quando si vuole usare un
2135                             gestore in forma estesa usando
2136                             \var{sa\_sigaction} al posto di
2137                             \var{sa\_handler}.\\
2138     \hline
2139   \end{tabular}
2140   \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \struct{sigaction}.}
2141   \label{tab:sig_sa_flag}
2142 \end{table}
2143
2144 \footnotetext{il \itindex{signal~trampoline} \textit{signal trampoline} è il
2145   codice usato per tornare da un gestore di segnali, che originariamente
2146   veniva inserito nello \textit{stack}, ma i kernel recenti come misura di
2147   sicurezza impediscono l'esecuzione di codice dallo stack, per cui questo
2148   codice viene spostato altrove (ad esempio nella libreria del C) ed il suo
2149   indirizzo viene indicato al kernel nel campo \var{sa\_restorer}.}
2150
2151 Come si può notare in fig.~\ref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction} permette
2152 di utilizzare due forme diverse di gestore,\footnote{la possibilità è prevista
2153   dallo standard POSIX.1b, ed è stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x
2154   con l'introduzione dei segnali \textit{real-time} (vedi
2155   sez.~\ref{sec:sig_real_time}); in precedenza era possibile ottenere alcune
2156   informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un secondo parametro
2157   addizionale di tipo \var{sigcontext}, che adesso è deprecato.}  da
2158 specificare rispettivamente attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o
2159 \var{sa\_handler}, a seconda dell'uso o meno del flag \const{SA\_SIGINFO}.  La
2160 forma con \var{sa\_handler} è quella classica usata anche con \func{signal},
2161 mentre quella con \var{sa\_sigaction} permette di usare un gestore più
2162 complesso, in grado di ricevere informazioni più dettagliate dal sistema
2163 attraverso la struttura \struct{siginfo\_t}, riportata in
2164 fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}.  I due campi devono essere usati in maniera
2165 alternativa, in certe implementazioni questi campi vengono addirittura
2166 definiti come una \direct{union}.\footnote{la direttiva \direct{union} del
2167   linguaggio C definisce una variabile complessa, analoga a una struttura, i
2168   cui campi indicano i diversi tipi di valori che possono essere salvati, in
2169   maniera alternativa, all'interno della stessa.}
2170
2171 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa possibile
2172 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
2173 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
2174 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
2175 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
2176 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
2177 causato l'emissione del segnale.
2178
2179 \begin{figure}[!htb]
2180   \footnotesize \centering
2181   \begin{minipage}[c]{0.9\textwidth}
2182     \includestruct{listati/siginfo_t.h}
2183   \end{minipage} 
2184   \normalsize 
2185   \caption{La struttura \structd{siginfo\_t}.} 
2186   \label{fig:sig_siginfo_t}
2187 \end{figure}
2188  
2189 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
2190 \textit{real-time} e per tutti quelli inviati tramite da un processo con
2191 \func{kill} o affini, le informazioni circa l'origine del segnale stesso, ad
2192 esempio se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill}, ecc. Il valore di
2193 \var{si\_code} viene sempre espresso come una costante,\footnote{le
2194   definizioni di tutti i valori possibili si trovano in
2195   \file{bits/siginfo.h}.} ed i valori possibili in questo caso sono riportati
2196 in tab.~\ref{tab:sig_si_code_generic}.
2197
2198 \begin{table}[!htb]
2199   \footnotesize
2200   \centering
2201   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2202     \hline
2203     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2204     \hline
2205     \hline
2206     \constd{SI\_USER}   & Generato da \func{kill} o \func{raise} o affini.\\
2207     \constd{SI\_KERNEL} & Inviato direttamente dal kernel.\\
2208     \constd{SI\_QUEUE}  & Inviato con \func{sigqueue} (vedi
2209                           sez.~\ref{sec:sig_real_time}).\\ 
2210     \constd{SI\_TIMER}  & Scadenza di un \textit{POSIX timer} (vedi
2211                           sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).\\ 
2212     \constd{SI\_MESGQ}  & Inviato al cambiamento di stato di una coda di
2213                           messaggi POSIX (vedi sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}),
2214                           introdotto con il kernel 2.6.6.\\ 
2215     \constd{SI\_ASYNCIO}& Una operazione di I/O asincrono (vedi
2216                           sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) è stata
2217                           completata.\\
2218     \constd{SI\_SIGIO}  & Segnale di \signal{SIGIO} da una coda (vedi
2219                           sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}).\\ 
2220     \constd{SI\_TKILL}  & Inviato da \func{tkill} o \func{tgkill} (vedi
2221                           sez.~\ref{cha:thread_xxx}), introdotto con il kernel
2222                           2.4.19.\\ 
2223     \hline
2224   \end{tabular}
2225   \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2226     per i segnali generici.}
2227   \label{tab:sig_si_code_generic}
2228 \end{table}
2229
2230 Nel caso di alcuni segnali però il valore di \var{si\_code} viene usato per
2231 fornire una informazione specifica relativa alle motivazioni della ricezione
2232 dello stesso; ad esempio i vari segnali di errore (\signal{SIGILL},
2233 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS}) lo usano per fornire
2234 maggiori dettagli riguardo l'errore, come il tipo di errore aritmetico, di
2235 istruzione illecita o di violazione di memoria; mentre alcuni segnali di
2236 controllo (\signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e \signal{SIGPOLL}) forniscono
2237 altre informazioni specifiche.
2238
2239 In questo caso il valore del campo \var{si\_code} deve essere verificato nei
2240 confronti delle diverse costanti previste per ciascuno di detti segnali; dato
2241 che si tratta di costanti, e non di una maschera binaria, i valori numerici
2242 vengono riutilizzati e ciascuno di essi avrà un significato diverso a seconda
2243 del segnale a cui è associato. 
2244
2245 \begin{table}[!htb]
2246   \footnotesize
2247   \centering
2248   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2249     \hline
2250     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2251     \hline
2252     \hline
2253     \constd{ILL\_ILLOPC}  & Codice di operazione illegale.\\
2254     \constd{ILL\_ILLOPN}  & Operando illegale.\\
2255     \constd{ILL\_ILLADR}  & Modo di indirizzamento illegale.\\
2256     \constd{ILL\_ILLTRP}  & Trappola di processore illegale.\\
2257     \constd{ILL\_PRVOPC}  & Codice di operazione privilegiato.\\
2258     \constd{ILL\_PRVREG}  & Registro privilegiato.\\
2259     \constd{ILL\_COPROC}  & Errore del coprocessore.\\
2260     \constd{ILL\_BADSTK}  & Errore nello stack interno.\\
2261     \hline
2262     \constd{FPE\_INTDIV}  & Divisione per zero intera.\\
2263     \constd{FPE\_INTOVF}  & Overflow intero.\\
2264     \constd{FPE\_FLTDIV}  & Divisione per zero in virgola mobile.\\
2265     \constd{FPE\_FLTOVF}  & Overflow in virgola mobile.\\
2266     \constd{FPE\_FLTUND}  & Underflow in virgola mobile.\\
2267     \constd{FPE\_FLTRES}  & Risultato in virgola mobile non esatto.\\
2268     \constd{FPE\_FLTINV}  & Operazione in virgola mobile non valida.\\
2269     \constd{FPE\_FLTSUB}  & Mantissa? fuori intervallo.\\
2270     \hline
2271     \constd{SEGV\_MAPERR} & Indirizzo non mappato.\\
2272     \constd{SEGV\_ACCERR} & Permessi non validi per l'indirizzo.\\
2273     \constd{SEGV\_BNDERR} & Controllo sui limiti di accesso (via MPX) fallito
2274                             (dal 3.19).\\
2275     \constd{SEGV\_PKUERR} & Accesso negato da una protezione della memoria,
2276                             vedi sez.~\ref{sec:procadv_security_misc} (dal
2277                             4.6).\\
2278     \hline
2279     \constd{BUS\_ADRALN}  & Allineamento dell'indirizzo non valido.\\
2280     \constd{BUS\_ADRERR}  & Indirizzo fisico inesistente.\\
2281     \constd{BUS\_OBJERR}  & Errore hardware specifico sull'indirizzo.\\
2282     \constd{BUS\_MCEERR\_AR}& Rilevata corruzione sulla memoria utilizzata
2283                               direttamente dal processo è richiesta un'azione.\\
2284     \constd{BUS\_MCEERR\_AO}& Rilevata corruzione sulla memoria su memoria non
2285                               utilizzata direttamente dal processo, l'azione
2286                               è opzionale.\\ 
2287     % https://lore.kernel.org/patchwork/patch/158250/
2288     \hline
2289     \constd{TRAP\_BRKPT}  & Breakpoint sul processo.\\
2290     \constd{TRAP\_TRACE}  & Trappola di tracciamento del processo.\\
2291     \constd{TRAP\_BRANCH}  & Il processo ha preso una branch trap.\\
2292     % https://stackoverflow.com/questions/45895234/what-is-process-branch-trap
2293     \constd{TRAP\_HWBKPT}  & Breakpoint/watchpoint hardware.\\
2294     \hline
2295     \constd{CLD\_EXITED}  & Il figlio è uscito.\\
2296     \constd{CLD\_KILLED}  & Il figlio è stato terminato.\\
2297     \constd{CLD\_DUMPED}  & Il figlio è terminato in modo anormale.\\
2298     \constd{CLD\_TRAPPED} & Un figlio tracciato ha raggiunto una trappola.\\
2299     \constd{CLD\_STOPPED} & Il figlio è stato fermato.\\
2300     \constd{CLD\_CONTINUED}& Il figlio è ripartito (dal 2.6.9).\\
2301     \hline
2302     \constd{POLL\_IN}   & Disponibili dati in ingresso.\\
2303     \constd{POLL\_OUT}  & Spazio disponibile sul buffer di uscita.\\
2304     \constd{POLL\_MSG}  & Disponibili messaggi in ingresso.\\
2305     \constd{POLL\_ERR}  & Errore di I/O.\\
2306     \constd{POLL\_PRI}  & Disponibili dati di alta priorità in ingresso.\\
2307     \constd{POLL\_HUP}  & Il dispositivo è stato disconnesso.\\
2308     \hline
2309     \constd{SYS\_SECCOMP}& Innescato da una regola di \func{seccomp}, vedi
2310                            sez.~\ref{sec:procadv_seccomp} (dal 3.5).\\
2311     \hline
2312   \end{tabular}
2313   \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2314     impostati rispettivamente dai segnali \signal{SIGILL}, \signal{SIGFPE},
2315     \signal{SIGSEGV}, \signal{SIGBUS}, \signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP}, 
2316     \signal{SIGPOLL}/\signal{SIGIO} e \signal{SIGSYS}.}
2317   \label{tab:sig_si_code_special}
2318 \end{table}
2319
2320 L'elenco dettagliato dei nomi di queste costanti è riportato nelle diverse
2321 sezioni di tab.~\ref{tab:sig_si_code_special} che sono state ordinate nella
2322 sequenza in cui si sono appena citati i rispettivi segnali, il prefisso del
2323 nome indica comunque in maniera diretta il segnale a cui le costanti fanno
2324 riferimento.
2325
2326 Il resto della struttura \struct{siginfo\_t} è definito come una \dirct{union}
2327 ed i valori eventualmente presenti dipendono dal segnale ricevuto, così
2328 \signal{SIGCHLD} ed i segnali \textit{real-time} (vedi
2329 sez.~\ref{sec:sig_real_time}) inviati tramite \func{kill} avvalorano
2330 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti al processo che ha
2331 emesso il segnale, \signal{SIGCHLD} avvalora anche i campi \var{si\_status},
2332 \var{si\_utime} e \var{si\_stime} che indicano rispettivamente lo stato di
2333 uscita, l'\textit{user time} e il \textit{system time} (vedi
2334 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}) usati dal processo; \signal{SIGILL},
2335 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr}
2336 con l'indirizzo in cui è avvenuto l'errore, \signal{SIGIO} (vedi
2337 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) avvalora \var{si\_fd} con il numero del
2338 file descriptor e \var{si\_band} per i dati urgenti (vedi
2339 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}) su un socket, il segnale inviato alla scadenza
2340 di un POSIX timer (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) avvalora i campi
2341 \var{si\_timerid} e \var{si\_overrun}.
2342
2343 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
2344 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
2345 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
2346 \struct{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
2347 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}, e questo comporta
2348 che se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
2349 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
2350 un ripristino corretto dello stesso.
2351
2352 Per questo motivo è opportuno usare sempre \func{sigaction} che è in grado di
2353 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
2354 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
2355 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
2356 che in certi sistemi questi valori possono essere diversi. In definitiva
2357 dunque, a meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO
2358 C, è sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di
2359 \func{sigaction}.
2360
2361 \begin{figure}[!htbp]
2362   \footnotesize  \centering
2363   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2364     \includecodesample{listati/Signal.c}
2365   \end{minipage} 
2366   \normalsize 
2367   \caption{La funzione \func{Signal}, equivalente a \func{signal}, definita
2368     attraverso \func{sigaction}.}
2369   \label{fig:sig_Signal_code}
2370 \end{figure}
2371
2372 Come primo esmpio si è allora provveduto, per mantenere un'interfaccia
2373 semplificata che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire
2374 attraverso \func{sigaction} una funzione equivalente, \func{Signal}, il cui
2375 codice è riportato in fig.~\ref{fig:sig_Signal_code} (il codice completo si
2376 trova nel file \file{SigHand.c} nei sorgenti allegati). Anche in questo caso,
2377 per semplificare la definizione si è poi definito un apposito tipo
2378 \texttt{SigHandler} per esprimere in modo più semplice la forma di un gestore
2379 di segnale.
2380
2381 Si noti come, essendo la funzione estremamente semplice, essa è definita come
2382 \dirct{inline}. Questa direttiva viene usata per dire al compilatore di
2383 trattare la funzione cui essa fa riferimento in maniera speciale inserendo il
2384 codice direttamente nel testo del programma.  Anche se i compilatori più
2385 moderni sono in grado di effettuare da soli queste manipolazioni (impostando
2386 le opportune ottimizzazioni) questa è una tecnica usata per migliorare le
2387 prestazioni per le funzioni piccole ed usate di frequente, in particolare nel
2388 kernel, dove in certi casi le ottimizzazioni dal compilatore, tarate per l'uso
2389 in \textit{user space}, non sono sempre adatte.
2390
2391 In tal caso infatti le istruzioni per creare un nuovo frame nello
2392 \textit{stack} per chiamare la funzione costituirebbero una parte rilevante
2393 del codice, appesantendo inutilmente il programma.  Originariamente questo
2394 comportamento veniva ottenuto con delle macro, ma queste hanno tutta una serie
2395 di problemi di sintassi nel passaggio degli argomenti (si veda ad esempio
2396 \cite{PratC}) che in questo modo possono essere evitati. 
2397
2398 La funzione \func{Signal} appena illustrata continua però ad utilizzare la
2399 forma tradizionale del gestore di segnali, mentre abbiamo visto come
2400 \func{sigaction} preveda la possibilità di indicare, attivando il flag
2401 \const{SA\_SIGINFO}, un gestore nella forma avanzata \param{sa\_sigaction}, in
2402 grado di ricevere molte più informazioni, che prevede l'utilizzo di tre
2403 argomenti. Di nuovo facciamo un esempio di come usare \func{sigaction} in
2404 questo caso, partendo col definire un apposito tipo, \texttt{SigAction}, per
2405 semplificare l'indicazione del nuovo tipo di gestore:
2406 \includecodesnip{listati/SigAction.c}
2407
2408 Un gestore di segnali definito nella forma \val{sa\_sigaction} infatti, oltre
2409 al numero di segnale ricevuto come primo argomento, otterrà dal kernel un
2410 puntatore ad una struttura \struct{siginfo\_t} con le relative informazioni
2411 attienti l'origine del segnale nel secondo argomento, ed infine un puntatore a
2412 delle informazioni di contesto ad uso delle librerie del C nel terzo
2413 argomento, che non vengono mai utilizzate nel gestore, attenendo al
2414 funzionamento a basso livello della gestione dei segnali.\footnote{il kernel
2415   tutte le volte che c'è un segnale pendente gestisce l'esecuzione del
2416   relativo gestore caricando nello stack i dati del contesto di esecuzione del
2417   processo e facendo sì che al ritorno in \textit{user-space} sia eseguito il
2418   gestore, una volta che questo ritorna il controllo viene passato a dello
2419   specifico codice in \textit{user-space}, detto \itindex{signal~trampoline}
2420   \textit{signal trampoline}, che con la funzione di sistema \funcm{sigreturn}
2421   usa le informazioni di contesto disponibili in questo argomento per far
2422   riprendere l'esecuzione del processo al punto in cui si era stata interrotta
2423   dal segnale; tutto ciò è gestito dal kernel e dalle librerie del C e non
2424   interessa la programmazione ordinaria.}
2425
2426 Si è riportato in fig.~\ref{fig:sig_Action_code} un equivalente della
2427 precedente \func{Signal} che però installa un gestore di segnali di tipo
2428 \param{sa\_sigaction}. Si noti come la funzione, una volta definito come sopra
2429 il tipo \texttt{SigAction} per il gestore di segnali, sia praticamente
2430 identica all'altra.
2431
2432 \begin{figure}[!htbp]
2433   \footnotesize  \centering
2434   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2435     \includecodesample{listati/Action.c}
2436   \end{minipage} 
2437   \normalsize 
2438   \caption{La funzione \func{Action}, analoga alla precedente \func{Signal}
2439     per l'uso dei gestori di segnali avanzati con \func{sigaction}.}
2440   \label{fig:sig_Action_code}
2441 \end{figure}
2442
2443 Quello che cambia in questo caso è occorre indicare (\texttt{\small 4}) nel
2444 campo \var{sa\_flags} della struttura \struct{sigaction} il valore
2445 \const{SA\_SIGINFO}, perché poi si passerà (\texttt{\small 5}) l'indirizzo il
2446 del gestore nel campo \var{sa\_sigaction} invece che in \var{sa\_handler} come
2447 nel caso precedente.
2448
2449 Inoltre in questo caso, ritornando la funzione l'indirizzo del gestore che è
2450 nella nuova forma, non si può terminare in caso di errore riportanto il valore
2451 \const{SIG\_ERR} (che è di tipo \type{sighandler\_t} e fa riferimento ad un
2452 gestore ordinario) come in precedenza. Per questo motivo si è scelto di
2453 ritornare come indicazione di errore il valore \val{NULL}, ma in questo caso
2454 si deve tenere presente che questo valore non è più distinto da quello che si
2455 utilizza per indicare la eventuale reimpostazione del gestore di default (come
2456 era \const{SIG\_ERR} rispetto a \const{SIG\_DFL}).
2457
2458 Per questo motivo questa funzione viene illustrata solo a scopo di primo
2459 esempio, vedremo più avanti, in sez.~\ref{sec:sig_real_time}, nel contesto
2460 dell'uso dei segnali \textit{real-time} per i quali è nata questa nuova
2461 interfaccia, un esempio più completo dell'uso di \func{sigaction} con un
2462 gestore in questa nuova forma, e di come utilizzare le informazioni ottenute
2463 nella struttura \struct{siginfo\_t}.
2464
2465
2466 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o 
2467   \textit{signal mask}}
2468 \label{sec:sig_sigmask}
2469
2470 \index{maschera dei segnali|(}
2471
2472 Come spiegato in sez.~\ref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi
2473 unix-like permettono di bloccare temporaneamente (o di eliminare
2474 completamente, impostando come azione \const{SIG\_IGN}) la consegna dei
2475 segnali ad un processo. Questo è fatto specificando la cosiddetta
2476 \textsl{maschera dei segnali} (o \textit{signal mask}) del
2477 processo\footnote{nel caso di Linux essa è mantenuta dal campo \var{blocked}
2478   della \struct{task\_struct} del processo.} cioè l'insieme dei segnali la cui
2479 consegna è bloccata.
2480
2481 Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} che la maschera dei segnali
2482 viene ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo
2483 visto al paragrafo precedente che essa può essere modificata durante
2484 l'esecuzione di un gestore ed automaticamente ripristinata quando questo
2485 ritorna, attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \struct{sigaction}.
2486
2487 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}
2488 è che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice, in modo
2489 da essere sicuri che essi siano eseguite senza interruzioni da parte di un
2490 segnale.  Nel caso in questione si trattava della sezione di codice fra il
2491 controllo e la eventuale cancellazione del flag impostato dal gestore di un
2492 segnale che testimoniava l'avvenuta occorrenza dello stesso.
2493
2494 Come illustrato in sez.~\ref{sec:proc_atom_oper} le operazioni più semplici,
2495 come l'assegnazione o il controllo di una variabile, di norma sono atomiche, e
2496 qualora si voglia essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}. Ma
2497 quando si devono eseguire più operazioni su delle variabili (nell'esempio
2498 citato un controllo ed una assegnazione) o comunque eseguire una serie di
2499 istruzioni, l'atomicità non è più possibile.
2500
2501 In questo caso, quando si vuole essere sicuri di non essere interrotti da uno
2502 o più segnali durante l'esecuzione di una sezione di codice, diventa
2503 necessario bloccarli esplicitamente. Questo si fa modificando la maschera dei
2504 segnali del processo e per fare questa operazione con lo standard POSIX-1.2001
2505 è stata introdotta una apposita funzione di sistema,
2506 \funcd{sigprocmask},\footnote{in realtà quello che viene usato normalmente è
2507   il \textit{wrapper} omonimo delle \acr{glibc} dato che con l'introduzione
2508   dei segnali \textit{real time} nel kernel 2.2 le dimensioni del tipo
2509   \type{sigset\_t} sono cambiate e la \textit{system call} sottostante è
2510   diventata \funcm{rt\_sigprocmask} che richiede un quarto argomento di tipo
2511   \ctyp{size\_t} per indicare questa dimensione; la vecchia funzione di
2512   sistema continua ad esistere ma è deprecata, il \textit{wrapper} maschera
2513   questi dettagli ed inoltre ignora in maniera silente i tentativi di bloccare
2514   i segnali \textit{real time} impiegati per la gestione dei \textit{thread}
2515   dalla \textit{Native Thread Posix Library} (vedi
2516   sez.~\ref{sec:linux_ntpl}).} il cui prototipo è:
2517
2518 \begin{funcproto}{
2519 \fhead{signal.h}
2520 \fdecl{int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)}
2521 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali del processo corrente.} 
2522 }
2523
2524 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2525   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2526   \begin{errlist}
2527   \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2528   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2529   \end{errlist}
2530 }
2531 \end{funcproto}
2532
2533 La funzione usa l'insieme di segnali posto all'indirizzo passato
2534 nell'argomento \param{set} per modificare la maschera dei segnali del processo
2535 corrente. La modifica viene effettuata a seconda del valore dell'argomento
2536 \param{how}, secondo le modalità specificate in
2537 tab.~\ref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un indirizzo non nullo
2538 per il puntatore \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata
2539 a quell'indirizzo. Se invece è nullo il puntatore \param{set} non viene
2540 eseguito nessun cambiamento e si può usare la funzione per leggere la maschera
2541 corrente in \param{oldset}.
2542
2543 \begin{table}[htb]
2544   \footnotesize
2545   \centering
2546   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2547     \hline
2548     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2549     \hline
2550     \hline
2551     \constd{SIG\_BLOCK}   & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
2552                             quello specificato e quello corrente.\\
2553     \constd{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
2554                             dalla maschera dei segnali, specificare la
2555                             cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
2556     \constd{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
2557                             specificato da \param{set}.\\
2558     \hline
2559   \end{tabular}
2560   \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
2561     \func{sigprocmask}.}
2562   \label{tab:sig_procmask_how}
2563 \end{table}
2564
2565 La funzione consente di proteggere delle sezioni di codice bloccando l'insieme
2566 di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della sezione critica e
2567 risolvere problemi come quelli mostrati in fig.~\ref{fig:sig_event_wrong},
2568 proteggendo la sezione fra il controllo del flag e la sua cancellazione.
2569
2570 La funzione può essere usata anche all'interno di un gestore, ad esempio per
2571 riabilitare la consegna del segnale che l'ha invocato, in questo caso però
2572 occorre ricordare che qualunque modifica alla maschera dei segnali viene
2573 perduta al ritorno dallo stesso.
2574
2575 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
2576 dei casi di \textit{race condition} restano aperte alcune possibilità legate
2577 all'uso di \func{pause}.  Il caso è simile a quello del problema illustrato
2578 nell'esempio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}, e cioè la possibilità che
2579 il processo riceva il segnale che si intende usare per uscire dallo stato di
2580 attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima dell'esecuzione di
2581 quest'ultima.
2582
2583 Per poter effettuare atomicamente la modifica della maschera dei segnali (di
2584 solito attivandone uno specifico) insieme alla sospensione del processo lo
2585 standard POSIX ha previsto la funzione di sistema \funcd{sigsuspend}, il cui
2586 prototipo è:
2587
2588 \begin{funcproto}{
2589 \fhead{signal.h}
2590 \fdecl{int sigsuspend(const sigset\_t *mask)} 
2591 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali mettendo in attesa il processo.} 
2592 }
2593
2594 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2595   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2596   \begin{errlist}
2597   \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo di \param{mask} non è valido.
2598   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
2599   \end{errlist}
2600 }
2601 \end{funcproto}
2602
2603 La funzione imposta la maschera dei segnali indicata da \param{mask} e pone in
2604 attesa il processo. Ritorna solo con la ricezione di un segnale, con un errore
2605 di \errval{EINTR}, a meno che il segnale non termini il processo.
2606
2607 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
2608 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
2609 sez.~\ref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
2610 \signal{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per poter
2611 usare l'implementazione vista in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
2612 interferenze.  Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
2613 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
2614 ottenere un'implementazione, riportata in fig.~\ref{fig:sig_sleep_ok} che non
2615 presenta neanche questa necessità.
2616
2617 \begin{figure}[!htb]
2618   \footnotesize \centering
2619   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2620     \includecodesample{listati/sleep.c}
2621   \end{minipage} 
2622   \normalsize 
2623   \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.} 
2624   \label{fig:sig_sleep_ok}
2625 \end{figure}
2626  
2627 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
2628 non si è usato l'approccio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando
2629 l'uso di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small
2630   27--30}) non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per
2631 interrompere il programma messo in attesa.
2632
2633 La prima parte della funzione (\texttt{\small 6--10}) provvede ad installare
2634 l'opportuno gestore per \signal{SIGALRM}, salvando quello originario, che
2635 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 23}); il passo
2636 successivo è quello di bloccare \signal{SIGALRM} (\texttt{\small 11--14}) per
2637 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2638 \func{alarm} (\texttt{\small 16}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2639 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2640 fine (\texttt{\small 22}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2641 \var{sleep\_mask} per riattivare \signal{SIGALRM} all'esecuzione di
2642 \func{sigsuspend}.  
2643
2644 In questo modo non sono più possibili \textit{race condition} dato che
2645 \signal{SIGALRM} viene disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla chiamata
2646 di \func{sigsuspend}.  Questo metodo è assolutamente generale e può essere
2647 applicato a qualunque altra situazione in cui si deve attendere per un
2648 segnale, i passi sono sempre i seguenti:
2649 \begin{enumerate*}
2650 \item leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2651   con \func{sigprocmask};
2652 \item mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2653   ricezione del segnale voluto;
2654 \item ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2655 \end{enumerate*}
2656 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2657 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il \textit{deadlock}
2658 dovuto all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione di \func{sigsuspend}.
2659
2660 \index{maschera dei segnali|)}
2661
2662
2663 \subsection{Criteri di programmazione per i gestori dei segnali}
2664 \label{sec:sig_signal_handler}
2665
2666 Abbiamo finora parlato dei gestori dei segnali come funzioni chiamate in
2667 corrispondenza della consegna di un segnale. In realtà un gestore non può
2668 essere una funzione qualunque, in quanto esso può essere eseguito in
2669 corrispondenza all'interruzione in un punto qualunque del programma
2670 principale, cosa che ad esempio può rendere problematico chiamare all'interno
2671 di un gestore di segnali la stessa funzione che dal segnale è stata
2672 interrotta.
2673
2674 Ad esempio se consideriamo le funzioni dell'I/O standard di
2675 sez.~\ref{sec:files_std_interface} è chiaro che essendo basate sull'uso da
2676 parte delle librerie del C di buffer e puntatori interni, che possono essere
2677 stati aggiornati in maniera parziale alla ricezione di un segnale, questi
2678 possono trovarsi, quando riutilizzate all'interno di un gestore, in uno stato
2679 completamente inconsistente.
2680
2681 \index{funzioni!\textit{signal safe}|(}
2682
2683 Il concetto è comunque generale e porta ad una distinzione fra quelle che
2684 POSIX chiama \textsl{funzioni insicure} (\textit{signal unsafe function}) e
2685 \textsl{funzioni sicure} (o più precisamente \textit{signal safe function} o
2686 funzioni \textit{async-signal-safe}).  Quando un segnale interrompe una
2687 funzione insicura ed il gestore chiama al suo interno una funzione insicura il
2688 sistema può dare luogo ad un comportamento indefinito, la cosa non avviene
2689 invece per le funzioni sicure.
2690
2691 \begin{figure}[!htb]
2692   \footnotesize \centering
2693   \begin{minipage}[c]{14cm}
2694     \func{\_exit}, \func{abort}, \func{accept}, \func{access},
2695     \func{aio\_error} \func{aio\_return}, \func{aio\_suspend}, \func{alarm},
2696     \func{bind}, \func{cfgetispeed}, \func{cfgetospeed}, \func{cfsetispeed},
2697     \func{cfsetospeed}, \func{chdir}, \func{chmod}, \func{chown},
2698     \func{clock\_gettime}, \func{close}, \func{connect}, \func{creat},
2699     \func{dup}, \func{dup2}, \func{execle}, \func{execve}, \func{fchmod},
2700     \func{fchown}, \func{fcntl}, \func{fdatasync}, \func{fork},
2701     \func{fpathconf}, \func{fstat}, \func{fsync}, \func{ftruncate},
2702     \func{getegid}, \func{geteuid}, \func{getgid}, \func{getgroups},
2703     \func{getpeername}, \func{getpgrp}, \func{getpid}, \func{getppid},
2704     \func{getsockname}, \func{getsockopt}, \func{getuid}, \func{kill},
2705     \func{link}, \func{listen}, \func{lseek}, \func{lstat}, \func{mkdir},
2706     \func{mkfifo}, \func{open}, \func{pathconf}, \func{pause}, \func{pipe},
2707     \func{poll}, \funcm{posix\_trace\_event}, \func{pselect}, \func{raise},
2708     \func{read}, \func{readlink}, \func{recv}, \func{recvfrom},
2709     \func{recvmsg}, \func{rename}, \func{rmdir}, \func{select},
2710     \func{sem\_post}, \func{send}, \func{sendmsg}, \func{sendto},
2711     \func{setgid}, \func{setpgid}, \func{setsid}, \func{setsockopt},
2712     \func{setuid}, \func{shutdown}, \func{sigaction}, \func{sigaddset},
2713     \func{sigdelset}, \func{sigemptyset}, \func{sigfillset},
2714     \func{sigismember}, \func{signal}, \func{sigpause}, \func{sigpending},
2715     \func{sigprocmask}, \func{sigqueue}, \funcm{sigset}, \func{sigsuspend},
2716     \func{sleep}, \func{socket}, \func{socketpair}, \func{stat},
2717     \func{symlink}, \func{sysconf}, \func{tcdrain}, \func{tcflow},
2718     \func{tcflush}, \func{tcgetattr}, \func{tcgetgrp}, \func{tcsendbreak},
2719     \func{tcsetattr}, \func{tcsetpgrp}, \func{time}, \func{timer\_getoverrun},
2720     \func{timer\_gettime}, \func{timer\_settime}, \func{times}, \func{umask},
2721     \func{uname}, \func{unlink}, \func{utime}, \func{wait}, \func{waitpid},
2722     \func{write}.
2723   \end{minipage} 
2724   \normalsize 
2725   \caption{Elenco delle funzioni sicure secondo lo standard POSIX
2726     1003.1-2003.}
2727   \label{fig:sig_safe_functions}
2728 \end{figure}
2729
2730 Tutto questo significa che la funzione che si usa come gestore di segnale deve
2731 essere programmata con molta cura per evirare questa evenienza e che non è
2732 possibile utilizzare al suo interno una qualunque funzione di sistema o di
2733 libreria. Oltre ovviamente ad essere rientrante rispetto all'uso di eventuali
2734 variabili globali del programma se si vogliono evitare questi problemi
2735 all'interno di un gestore di segnali si dovrà ricorrere soltanto all'uso delle
2736 funzioni considerate sicure.\footnote{in realtà sarebbe possibile adottare
2737   come approccio alternativo quello di bloccare i segnali nel programma
2738   principale tutte le volte che questo chiama funzioni insicure o utilizza
2739   dati globali utilizzati anche dal gestore di segnali per poi riabilitarli
2740   una volta finito; la complessità di questo approccio lo rende però
2741   sostanzialmente impraticabile, ed effettivamente non impraticato.}
2742
2743 L'elenco delle funzioni considerate sicure varia a seconda della
2744 implementazione utilizzata e dello standard a cui si fa riferimento. Non è
2745 riportata una lista specifica delle funzioni di sistema sicure per Linux, e si
2746 suppone pertanto che siano quelle richieste dallo standard. Secondo quanto
2747 richiesto dallo standard POSIX 1003.1 nella revisione del 2003, le
2748 ``\textit{signal safe function}'' che possono essere chiamate anche
2749 all'interno di un gestore di segnali sono tutte quelle della lista riportata
2750 in fig.~\ref{fig:sig_safe_functions}.
2751
2752 Lo standard POSIX.1-2004 modifica la lista di
2753 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions} aggiungendo le funzioni \func{\_Exit} e
2754 \func{sockatmark}, mentre lo standard POSIX.1-2008 rimuove della lista le tre
2755 funzioni \func{fpathconf}, \func{pathconf}, \func{sysconf} e vi aggiunge le
2756 ulteriori funzioni in fig.~\ref{fig:sig_safe_functions_posix_2008}.
2757
2758 \begin{figure}[!htb]
2759   \footnotesize \centering
2760   \begin{minipage}[c]{14cm}
2761      \func{execl}, \func{execv}, \func{faccessat}, \func{fchmodat},
2762      \func{fchownat}, \func{fexecve}, \func{fstatat}, \func{futimens},
2763      \func{linkat}, \func{mkdirat}, \func{mkfifoat}, \func{mknod},
2764      \func{mknodat}, \func{openat}, \func{readlinkat}, \func{renameat},
2765      \func{symlinkat}, \func{unlinkat}, \func{utimensat}, \func{utimes}.
2766   \end{minipage} 
2767   \normalsize 
2768   \caption{Ulteriori funzioni sicure secondo lo standard POSIX.1-2008.}
2769   \label{fig:sig_safe_functions_posix_2008}
2770 \end{figure}
2771
2772 Nella successiva revisione di POSIX.1-2013 sono poi state aggiunte le
2773 ulteriori funzioni \func{fchdir}, \func{pthread\_kill}, \func{pthread\_self},
2774 \func{pthread\_sigmask}. L'ultima revisione dello standard alla data della
2775 scrittura di questa sezione è la POSIX.1-2016,\footnote{una lista più
2776   aggiornata può comunque essere ottenuto dalla documentazione di sistema,
2777   accessibile con \texttt{man signal-safety}, da cui si sono estratti questi
2778   elenchi.} che ha aggiunto alle \textit{signal safe function} le ulteriori
2779 funzioni di fig.~\ref{fig:sig_safe_functions_posix_2016}.
2780
2781
2782 \begin{figure}[!htb]
2783   \footnotesize \centering
2784   \begin{minipage}[c]{14cm}
2785     \func{ffs}, \func{htonl}, \func{htons}, \func{longjmp}, \func{memccpy},
2786     \func{memchr}, \func{memcmp}, \func{memcpy}, \func{memmove}, \func{memset},
2787     \func{siglongjmp}, \func{stpcpy}, \func{stpncpy}, \func{strcat},
2788     \func{strchr}, \func{strcmp}, \func{strcpy}, \func{strcspn},
2789     \func{strlen}, \func{strncat}, \func{strncmp}, \func{strncpy},
2790     \func{strnlen}, \func{strpbrk}, \func{strrchr}, \func{strspn},
2791     \func{strstr}, \func{strtok\_r}, \func{wcpcpy}, \func{wcpncpy},
2792     \func{wcscat}, \func{wcschr}, \func{wcscmp}, \func{wcscpy},
2793     \func{wcscspn}, \func{wcslen}, \func{wcsncat}, \func{wcsncmp},
2794     \func{wcsncpy}, \func{wcsnlen}, \func{wcspbrk}, \func{wcsrchr},
2795     \func{wcsspn}, \func{wcsstr}, \func{wcstok}, \func{wmemchr},
2796     \func{wmemcmp}, \func{wmemcpy}, \func{wmemmove}, \func{wmemset}. 
2797   \end{minipage} 
2798   \normalsize 
2799   \caption{Ulteriori funzioni sicure secondo lo standard POSIX.1-2016.}
2800   \label{fig:sig_safe_functions_posix_2016}
2801 \end{figure}
2802
2803 Rispetto a questi elenchi occorre precisare che prima della versione 2.24
2804 delle \acr{glibc} l'implementazione delle funzioni \func{execl} ed
2805 \func{execle} non era sicura, e che tuttora non lo è quella di
2806 \func{aio\_suspend}. Inoltre è da evitare \func{fork}, che potrebbe essere
2807 rimossa in future revisioni dello standard, e che già POSIX-1.2003 indicava
2808 come tale se usata in concorrenza con \func{pthread\_atfork}.
2809
2810 \index{funzioni!\textit{signal safe}|)}
2811
2812 Per questo motivo è opportuno mantenere al minimo indispensabile le operazioni
2813 effettuate all'interno di un gestore di segnali, qualora si debbano compiere
2814 operazioni complesse è sempre preferibile utilizzare la tecnica in cui si usa
2815 il gestore per impostare il valore di una qualche variabile globale, e poi si
2816 eseguono le operazioni complesse nel programma verificando (con tutti gli
2817 accorgimenti visti in precedenza) il valore di questa variabile tutte le volte
2818 che si è rilevata una interruzione dovuta ad un segnale.
2819
2820
2821 \section{Funzionalità avanzate}
2822 \label{sec:sig_advanced_signal}
2823
2824 Tratteremo in questa ultima sezione alcune funzionalità avanzate relativa ai
2825 segnali ed in generale ai meccanismi di notifica, a partire dalla funzioni
2826 introdotte per la gestione dei cosiddetti ``\textsl{segnali real-time}'', alla
2827 gestione avanzata delle temporizzazioni e le nuove interfacce per la gestione
2828 di segnali ed eventi attraverso l'uso di file descriptor.
2829
2830 \subsection{I segnali \textit{real-time}}
2831 \label{sec:sig_real_time}
2832
2833 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2834 \textit{real-time}, ha introdotto una estensione del modello classico dei
2835 segnali che presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa
2836   estensione è stata introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43, e dalla
2837   versione 2.1 della \acr{glibc}.} in particolare sono stati superati tre
2838 limiti fondamentali dei segnali classici:
2839 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2840 \item[\textbf{I segnali non sono accumulati}] 
2841   se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2842   questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2843   accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto.
2844 \item[\textbf{I segnali non trasportano informazione}]   
2845   i segnali classici non prevedono altra informazione sull'evento
2846   che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2847   l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero).
2848 \item[\textbf{I segnali non hanno un ordine di consegna}] 
2849   l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2850   prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2851   certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2852 \end{basedescript}
2853
2854 Per poter superare queste limitazioni lo standard POSIX.1b ha introdotto delle
2855 nuove caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di
2856 segnali, che vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare le
2857 funzionalità aggiunte sono:
2858
2859 \begin{enumerate}
2860 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2861   multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2862   dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2863   segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera;
2864 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2865   vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2866   con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore;
2867 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al gestore,
2868   attraverso l'uso di un apposito campo \var{si\_value} nella struttura
2869   \struct{siginfo\_t}, accessibile tramite gestori di tipo
2870   \var{sa\_sigaction}.
2871 \end{enumerate}
2872
2873 Tutte queste nuove funzionalità eccetto l'ultima, che, come illustrato in
2874 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}, è disponibile anche con i segnali ordinari, si
2875 applicano solo ai nuovi segnali \textit{real-time}; questi ultimi sono
2876 accessibili in un intervallo di valori specificati dalle due costanti
2877 \constd{SIGRTMIN} e \constd{SIGRTMAX}, che specificano il numero minimo e
2878 massimo associato ad un segnale \textit{real-time}.
2879
2880 Su Linux i segnali \textit{real-time} vengono numerati a partire da 32, fino
2881 ad un valore massimo di 64, per un totale di 33 segnali disponibili, contro
2882 gli almeno 8 richiesti da POSIX.1b. Si tenga presente però che i primi segnali
2883 \textit{real-time} disponibili vengono usati dalla \acr{glibc} per
2884 l'implementazione dei \textit{thread} POSIX (vedi
2885 sez.~\ref{sec:thread_posix_intro}), ed il valore di \const{SIGRTMIN} fornito
2886 quando si usano le \acr{glibc} viene modificato di conseguenza.\footnote{per
2887   la precisione vengono usati i primi tre per la vecchia implementazione dei
2888   \textit{LinuxThread} ed i primi due per la nuova NTPL (\textit{New Thread
2889     Posix Library}), il che comporta che \const{SIGRTMIN} a seconda dei casi
2890   può assumere i valori 34 o 35.}
2891
2892 Per questo motivo nei programmi che usano i segnali \textit{real-time} non si
2893 deve mai usare un valore numerico assoluto, dato che si potrebbe correre il
2894 rischio di utilizzare un segnale già in uso alle librerie; il numero del
2895 segnale deve invece essere sempre specificato in forma relativa a
2896 \const{SIGRTMIN}, con qualcosa come \code{SIGRTMIN + n}, avendo sempre cura di
2897 controllare di non aver indicato un valore maggiore di \const{SIGRTMAX}.
2898
2899 I segnali \textit{real-time} con un numero più basso hanno una priorità
2900 maggiore e vengono consegnati per primi, inoltre i segnali \textit{real-time}
2901 non possono interrompere l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità
2902 più alta. La loro azione predefinita è sempre quella di terminare il
2903 programma.  I segnali ordinari invece hanno tutti la stessa priorità, che è
2904 più alta di quella di qualunque segnale \textit{real-time}.\footnote{questa è
2905   però una caratteristica di Linux, presente comunque anche nella gran parte
2906   degli altri kernel \textit{unix-like}, lo standard infatti non definisce
2907   niente al riguardo.}
2908
2909 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2910 specifico, a meno di non avere richiesto l'utilizzo di uno di essi in
2911 meccanismi di notifica come quelli per l'I/O asincrono (vedi
2912 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o per le code di messaggi POSIX (vedi
2913 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}), pertanto nell'uso ordinario devono essere
2914 inviati esplicitamente.
2915
2916 Inoltre, per poter usufruire della loro capacità di restituire dei dati, i
2917 relativi gestori devono essere installati con \func{sigaction}, specificando
2918 per \var{sa\_flags} la modalità \const{SA\_SIGINFO} che permette di utilizzare
2919 la forma estesa \var{sa\_sigaction} del gestore (vedi
2920 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}).  In questo modo tutti i segnali
2921 \textit{real-time} possono restituire al gestore una serie di informazioni
2922 aggiuntive attraverso l'argomento \struct{siginfo\_t}, la cui definizione è
2923 stata già vista in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}, nella trattazione dei gestori
2924 in forma estesa.
2925
2926 In particolare i campi di \struct{siginfo\_t} utilizzati dai segnali
2927 \textit{real-time} sono \var{si\_pid} e \var{si\_uid} in cui vengono riportati
2928 rispettivamente il \ids{PID} e l'\ids{UID} effettivo del processo che ha
2929 inviato il segnale, e lo specifico campo \var{si\_value}. Questo campo viene
2930 indicato in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t} come di tipo \type{sigval\_t}; se ne
2931 è riportata la definizione in fig.~\ref{fig:sig_sigval}.
2932
2933 \begin{figure}[!htb]
2934   \footnotesize \centering
2935   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2936     \includestruct{listati/sigval_t.h}
2937   \end{minipage} 
2938   \normalsize 
2939   \caption{La definizione dell'unione \structd{sigval}, definita anche come
2940     tipo \typed{sigval\_t}.}
2941   \label{fig:sig_sigval}
2942 \end{figure}
2943
2944
2945 Si tratta quindi di una unione \struct{sigval} con due possibili campi
2946 alternativi in cui può essere memorizzato o un valore numerico, se usata con
2947 \var{sival\_int}, o un puntatore, se usata con \var{sival\_ptr}.  L'unione
2948 viene usata dai segnali \textit{real-time}, ma anche da vari altri meccanismi
2949 di notifica, per inviare eventuali informazioni aggiuntive al gestore del
2950 segnale in \var{si\_value}. Ad esempio un campo di tipo \type{sigval\_t} è
2951 presente anche nella struttura \struct{sigevent} (definita in
2952 fig.~\ref{fig:struct_sigevent}) che viene usata da vari meccanismi di notifica
2953 come quelli per i timer POSIX (che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}),
2954 quello dell'I/O asincrono (che vedremo in sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io})
2955 o dalle code di messaggi POSIX (che vedremo in sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}).
2956
2957 A causa di questa loro caratteristica, la funzione \func{kill}, pure essendo
2958 utilizzabile, non è adatta ad inviare segnali \textit{real-time}, perché non è
2959 in grado di impostare alcun valore per il campo \var{si\_value}. Per questo
2960 motivo lo standard POSIX ha previsto una nuova funzione, \funcd{sigqueue}, il
2961 cui prototipo è:
2962
2963 \begin{funcproto}{
2964 \fhead{signal.h}
2965 \fdecl{int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const union sigval value)}
2966 \fdesc{Invia un segnale con un valore di informazione.} 
2967 }
2968
2969 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2970   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2971   \begin{errlist}
2972   \item[\errcode{EAGAIN}] la coda è esaurita, ci sono già
2973     \const{SIGQUEUE\_MAX} segnali in attesa si consegna.
2974   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2975     \param{signo}.
2976   \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2977     segnale al processo specificato.
2978   \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
2979   \end{errlist}
2980 }
2981 \end{funcproto}
2982
2983 La funzione invia il segnale indicato dall'argomento \param{signo} al processo
2984 indicato dall'argomento \param{pid}. Per il resto il comportamento della
2985 funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i privilegi occorrenti ad
2986 inviare il segnale ad un determinato processo sono gli stessi; un valore nullo
2987 di \param{signo} permette di verificare le condizioni di errore senza inviare
2988 nessun segnale.
2989
2990 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2991 installato un gestore con \const{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse disponibili,
2992 (vale a dire che c'è posto nella coda dei segnali \textit{real-time}) esso
2993 viene inserito e diventa pendente. Una volta consegnato il segnale il gestore
2994 otterrà nel campo \var{si\_code} di \struct{siginfo\_t} il valore
2995 \const{SI\_QUEUE} e nel campo \var{si\_value} il valore indicato
2996 nell'argomento \param{value}. Se invece si è installato un gestore nella forma
2997 classica il segnale sarà generato, ma tutte le caratteristiche tipiche dei
2998 segnali \textit{real-time} (priorità e coda) saranno perse.
2999
3000 Per lo standard POSIX la profondità della coda è indicata dalla costante
3001 \constd{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante costanti di sistema definite dallo
3002 standard POSIX che non abbiamo riportato esplicitamente in
3003 sez.~\ref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo standard,
3004 \macrod{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32. Nel caso di Linux la coda ha una
3005 dimensione variabile; fino alla versione 2.6.7 c'era un limite massimo globale
3006 che poteva essere impostato come parametro del kernel in
3007 \sysctlfiled{kernel/rtsig-max} ed il valore predefinito era pari a 1024. A
3008 partire dal kernel 2.6.8 il valore globale è stato rimosso e sostituito dalla
3009 risorsa \const{RLIMIT\_SIGPENDING} associata al singolo utente, che può essere
3010 modificata con \func{setrlimit} come illustrato in
3011 sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}.
3012
3013 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni di sistema che
3014 permettono di gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono
3015 in particolar modo nel caso dei \textit{thread}, in cui si possono usare i
3016 segnali \textit{real-time} come meccanismi di comunicazione elementare; la
3017 prima di queste è \funcd{sigwait}, il cui prototipo è:
3018
3019 \begin{funcproto}{
3020 \fhead{signal.h}
3021 \fdecl{int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
3022 \fdesc{Attende la ricezione di un segnale.} 
3023 }
3024 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un valore positivo in caso di
3025   errore con valore secondo la lista seguente: 
3026   \begin{errlist}
3027   \item[\errcode{EINVAL}] \param{set} contiene un numero di segnale non valido 
3028   \end{errlist}
3029   ed inoltre \errval{EFAULT} nel suo significato generico.}
3030 \end{funcproto}
3031
3032 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque fra quelli
3033 indicati nel \textit{signal set} specificato in \param{set}, il cui valore
3034 viene restituito nella variabile puntata da \param{sig}.  Se sono pendenti più
3035 segnali, viene estratto quello a priorità più alta, cioè quello con il numero
3036 più basso. Se, nel caso di segnali \textit{real-time}, c'è più di un segnale
3037 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
3038 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato. Se non c'è
3039 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
3040 uno.
3041
3042 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
3043 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
3044 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
3045 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
3046 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
3047 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
3048 prevedibile.
3049
3050 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni di sistema, anch'esse usate
3051 prevalentemente con i \textit{thread}; \funcd{sigwaitinfo} e
3052 \funcd{sigtimedwait}, i relativi prototipi sono:
3053
3054 \begin{funcproto}{
3055 \fhead{signal.h}
3056 \fdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}
3057 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni.}
3058 \fdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info, const
3059   struct timespec *timeout)}
3060 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni per un tempo massimo.}
3061 }
3062
3063 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3064   caso \var{errno} assumerà uno gli stessi valori di \func{sigwait} ai quali
3065   si aggiunge per \func{sigtimedwait}:
3066   \begin{errlist}
3067   \item[\errcode{EAGAIN}] si è superato il timeout senza che un segnale atteso
3068     sia stato ricevuto.
3069   \end{errlist}
3070 }
3071 \end{funcproto}
3072
3073
3074 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
3075 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
3076 tramite l'argomento \param{info}; in particolare viene restituito il numero
3077 del segnale nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il
3078 segnale è stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno
3079 ad esso associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è
3080 indefinito.
3081
3082 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout
3083 con l'argomento omonimo, scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si
3084 specifica per \param{timeout} un puntatore nullo il comportamento sarà
3085 identico a \func{sigwaitinfo}. Se si specifica un tempo di timeout nullo e non
3086 ci sono segnali pendenti la funzione ritornerà immediatamente, in questo modo
3087 si può eliminare un segnale dalla coda senza dover essere bloccati qualora
3088 esso non sia presente.
3089
3090 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
3091 con i \textit{thread}. In genere esse vengono chiamate dal \textit{thread}
3092 incaricato della gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che
3093 usualmente sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per
3094 mettersi in attesa del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non
3095 devono essere installati gestori, che solo il \textit{thread} di gestione deve
3096 usare \func{sigwait} e che i segnali gestiti in questa maniera, per evitare
3097 che venga eseguita l'azione predefinita, devono essere mascherati per tutti i
3098 \textit{thread}, compreso quello dedicato alla gestione, che potrebbe
3099 riceverlo fra due chiamate successive.
3100
3101 Come esempio elementare dell'uso dei segnali \textit{real-time}, e della
3102 possibilità di inviare informazioni al gestore degli stessi con
3103 \func{sigqueue}, si è riportato in fig.~\ref{fig:sig_rtsival_main} il corpo
3104 principale di un programma elementare che legge dal terminale un valore
3105 numerico, ed utilizza un segnale \textit{real-time} per inviarlo al gestore
3106 dello stesso. Si sono trascurati i controlli dei valori di ritorno delle varie
3107 funzioni per brevità.
3108
3109 \begin{figure}[!htb]
3110   \footnotesize \centering
3111   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
3112     \includecodesample{listati/rtsigvalsend.c}
3113   \end{minipage} 
3114   \normalsize 
3115   \caption{Corpo principale di un programma di invio di segnali
3116     \textit{real-time}.}
3117   \label{fig:sig_rtsival_main}
3118 \end{figure}
3119
3120 Dopo aver definito (\texttt{\small 5}) una variabile \var{value} di tipo
3121 \type{sigval\_t} per inviare i dati, ed aver opportunamente scelto
3122 (\texttt{\small 6}) per \var{signo} un segnale \textit{real-time}, la parte
3123 iniziale del programma (\texttt{\small 8--11}) installa il relativo gestore
3124 (la cui definizione è riportata in fig.~\ref{fig:sig_rtsival_handl}), dopo di
3125 che il programma si pone in un ciclo infinito (\texttt{\small 14--27}) in cui
3126 prima (\texttt{\small 15--20}) legge in buffer dallo \textit{standard input}
3127 una stringa immessa dall'utente, terminandola opportunamente (\texttt{\small
3128   20}), e poi tenta di convertire la stessa (\texttt{\small 21}) in un numero
3129 con \func{strtol}, assegnando il risultato a \texttt{value.sival\_int}, se la
3130 conversione ha successo e \texttt{value.sival\_int} è positivo) invia a se
3131 stesso (\texttt{\small 23}) il segnale \textit{real-time}, altrimenti stampa
3132 un avviso (\texttt{\small 24}).
3133
3134
3135 \begin{figure}[!htb]
3136   \footnotesize \centering
3137   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
3138     \includecodesample{listati/rtsigvalsend_handl.c}
3139   \end{minipage} 
3140   \normalsize 
3141   \caption{Codice del gestore.}
3142   \label{fig:sig_rtsival_handl}
3143 \end{figure}
3144
3145
3146
3147
3148
3149 \subsection{La gestione avanzata delle temporizzazioni}
3150 \label{sec:sig_timer_adv}
3151
3152 Sia le funzioni per la gestione dei tempi viste in
3153 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times} che quelle per la gestione dei timer di
3154 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} sono state a lungo limitate dalla risoluzione
3155 massima dei tempi dell'orologio interno del kernel, che era quella ottenibile
3156 dal timer di sistema che governa lo \textit{scheduler}, e quindi limitate
3157 dalla frequenza dello stesso che si ricordi, come già illustrato in
3158 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, è data dal valore della costante \texttt{HZ}. 
3159
3160 I contatori usati per il calcolo dei tempi infatti erano basati sul numero di
3161 \textit{jiffies} che vengono incrementati ad ogni \textit{clock tick} del
3162 timer di sistema, il che comportava anche, come accennato in
3163 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} per \func{setitimer}, problemi per il massimo
3164 periodo di tempo copribile da alcuni di questi orologi, come quelli associati
3165 al \textit{process time} almeno fino a quando, con il kernel 2.6.16, non è
3166 stato rimosso il limite di un valore a 32 bit per i \textit{jiffies}.
3167
3168 \itindbeg{POSIX~Timer~API}
3169
3170 Nelle architetture moderne però tutti i computer sono dotati di temporizzatori
3171 hardware che possono supportare risoluzioni molto elevate, ed in maniera del
3172 tutto indipendente dalla frequenza scelta per il timer di sistema che governa
3173 lo \textit{scheduler}, normalmente si possono ottenere precisioni fino al
3174 microsecondo, andando molto oltre in caso di hardware dedicato. 
3175
3176 Per questo lo standard POSIX.1-2001 ha previsto una serie di nuove funzioni
3177 relative a quelli che vengono chiamati ``\textsl{orologi}
3178 \textit{real-time}'', in grado di supportare risoluzioni fino al
3179 nanosecondo. Inoltre le CPU più moderne sono dotate a loro volta di contatori
3180 ad alta definizione che consentono una grande accuratezza nella misura del
3181 tempo da esse dedicato all'esecuzione di un processo.
3182
3183 Per usare queste funzionalità ed ottenere risoluzioni temporali più accurate,
3184 occorre però un opportuno supporto da parte del kernel, ed i cosiddetti
3185 \itindex{High~Resolution~Timer~(HRT)} \textit{high resolution timer} che
3186 consentono di fare ciò sono stati introdotti nel kernel ufficiale solo a
3187 partire dalla versione 2.6.21.\footnote{per il supporto deve essere stata
3188   abilitata l'opzione di compilazione \texttt{CONFIG\_HIGH\_RES\_TIMERS}, il
3189   supporto era però disponibile anche in precedenza nei patch facenti parte
3190   dello sviluppo delle estensioni \textit{real-time} del kernel, per cui
3191   alcune distribuzioni possono averlo anche con versioni precedenti del
3192   kernel.} Le funzioni definite dallo standard POSIX per gestire orologi ad
3193 alta definizione però erano già presenti, essendo stata introdotte insieme ad
3194 altre funzioni per il supporto delle estensioni \textit{real-time} con il
3195 rilascio del kernel 2.6, ma la risoluzione effettiva era nominale.
3196
3197 A tutte le implementazioni che si rifanno a queste estensioni è richiesto di
3198 disporre di una versione \textit{real-time} almeno per l'orologio generale di
3199 sistema, quello che mantiene il \textit{calendar time} (vedi
3200 sez.~\ref{sec:sys_time_base}), che in questa forma deve indicare il numero di
3201 secondi e nanosecondi passati a partire dal primo gennaio 1970 (\textit{The
3202   Epoch}). Si ricordi infatti che l'orologio ordinario usato dal
3203 \textit{calendar time} riporta solo un numero di secondi, e che la risoluzione
3204 effettiva normalmente non raggiunge il nanosecondo (a meno di hardware
3205 specializzato).  Oltre all'orologio generale di sistema possono essere
3206 presenti altri tipi di orologi \textit{real-time}, ciascuno dei quali viene
3207 identificato da un opportuno valore di una variabile di tipo
3208 \type{clockid\_t}; un elenco di quelli disponibili su Linux è riportato in
3209 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}.
3210
3211 \begin{table}[htb]
3212   \footnotesize
3213   \centering
3214   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
3215     \hline
3216     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3217     \hline
3218     \hline
3219     \constd{CLOCK\_REALTIME}    & Orologio \textit{real-time} di sistema, può
3220                                   essere impostato solo con privilegi
3221                                   amministrativi.\\ 
3222     \constd{CLOCK\_MONOTONIC}   & Orologio che indica un tempo monotono
3223                                   crescente (a partire da un tempo iniziale non
3224                                   specificato) che non può essere modificato e
3225                                   non cambia neanche in caso di reimpostazione
3226                                   dell'orologio di sistema.\\
3227     \constd{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU usato 
3228                                   da un processo (il \textit{process time} di
3229                                   sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}, nel totale di
3230                                   \textit{system time} e \textit{user time})
3231                                   comprensivo di tutto il tempo di CPU usato
3232                                   da eventuali \textit{thread}.\\
3233     \constd{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU
3234                                   (\textit{user time} e \textit{system time})
3235                                   usato da un singolo \textit{thread}.\\
3236     \hline
3237     \constd{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW}&Simile al precedente, ma non subisce gli
3238                                   aggiustamenti dovuti all'uso di NTP (viene
3239                                   usato per fare riferimento ad una fonte
3240                                   hardware). Questo orologio è specifico di
3241                                   Linux, ed è disponibile a partire dal kernel
3242                                   2.6.28.\\
3243     \constd{CLOCK\_BOOTTIME}    & Identico a \const{CLOCK\_MONOTONIC} ma tiene
3244                                   conto anche del tempo durante il quale il
3245                                   sistema è stato sospeso (nel caso di
3246                                   sospensione in RAM o \textsl{ibernazione} su
3247                                   disco. Questo orologio è specifico di Linux,
3248                                   ed è disponibile a partire dal kernel
3249                                   2.6.39.\\
3250     \constd{CLOCK\_REALTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_REALTIME}, ma se
3251                                   usato per un timer il sistema sarà riattivato 
3252                                   anche se è in sospensione. Questo orologio è
3253                                   specifico di Linux, ed è disponibile a
3254                                   partire dal kernel 3.0.\\
3255     \constd{CLOCK\_BOOTTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_BOOTTIME}, ma se
3256                                   usato per un timer il sistema sarà riattivato 
3257                                   anche se è in sospensione. Questo orologio è
3258                                   specifico di Linux, ed è disponibile a
3259                                   partire dal kernel 3.0.\\
3260 %    \const{}   & .\\
3261     \hline
3262   \end{tabular}
3263   \caption{Valori possibili per una variabile di tipo \typed{clockid\_t} 
3264     usata per indicare a quale tipo di orologio si vuole fare riferimento.}
3265   \label{tab:sig_timer_clockid_types}
3266 \end{table}
3267
3268
3269 % TODO: dal 4.17 CLOCK_MONOTONIC e CLOCK_BOOTTIME sono identici vedi
3270 % https://lwn.net/Articles/751651/ e
3271 % https://git.kernel.org/linus/d6ed449afdb38f89a7b38ec50e367559e1b8f71f
3272 % change reverted, vedi: https://lwn.net/Articles/752757/
3273
3274 % NOTE: dal 3.0 anche i cosiddetti Posix Alarm Timers, con
3275 % CLOCK_REALTIME_ALARM vedi http://lwn.net/Articles/429925/
3276 % TODO: dal 3.10 anche CLOCK_TAI 
3277
3278 % TODO seguire l'evoluzione delle nuove syscall per il problema del 2038,
3279 % iniziate ad entrare nel kernel dal 5.1, vedi
3280 % https://lwn.net/Articles/776435/, https://lwn.net/Articles/782511/,
3281 % https://git.kernel.org/linus/b1b988a6a035 
3282
3283 Per poter utilizzare queste funzionalità la \acr{glibc} richiede che la
3284 macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} sia definita ad un valore maggiore o uguale
3285 di \texttt{199309L} (vedi sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}), inoltre i
3286 programmi che le usano devono essere collegati con la libreria delle
3287 estensioni \textit{real-time} usando esplicitamente l'opzione \texttt{-lrt}.
3288
3289 Si tenga presente inoltre che la disponibilità di queste funzionalità avanzate
3290 può essere controllato dalla definizione della macro \macrod{\_POSIX\_TIMERS}
3291 ad un valore maggiore di 0, e che le ulteriori macro
3292 \macrod{\_POSIX\_MONOTONIC\_CLOCK}, \macrod{\_POSIX\_CPUTIME} e
3293 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_CPUTIME} indicano la presenza dei rispettivi orologi
3294 di tipo \const{CLOCK\_MONOTONIC}, \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3295 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}; tutte queste macro sono definite in
3296 \headfile{unistd.h}, che pertanto deve essere incluso per poterle
3297 controllarle. Infine se il kernel ha il supporto per gli \textit{high
3298   resolution timer} un elenco degli orologi e dei timer può essere ottenuto
3299 tramite il file \procfile{/proc/timer\_list}.
3300
3301 Le due funzioni che ci consentono rispettivamente di modificare o leggere il
3302 valore per uno degli orologi \textit{real-time} sono \funcd{clock\_settime} e
3303 \funcd{clock\_gettime}; i rispettivi prototipi sono:
3304
3305 \begin{funcproto}{
3306 \fhead{time.h}
3307 \fdecl{int clock\_settime(clockid\_t clockid, const struct timespec *tp)}
3308 \fdesc{Imposta un orologio \textit{real-time}.} 
3309 \fdecl{int clock\_gettime(clockid\_t clockid, struct timespec *tp)}
3310 \fdesc{Legge un orologio \textit{real-time}.} 
3311 }
3312
3313 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3314   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3315   \begin{errlist}
3316   \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo \param{tp} non è valido.
3317   \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3318     valido o il relativo orologio \textit{real-time} non è supportato dal
3319     sistema.
3320   \item[\errcode{EPERM}] non si ha il permesso di impostare l'orologio
3321     indicato (solo per \func{clock\_settime}).
3322   \end{errlist}
3323 }
3324 \end{funcproto}
3325
3326 Entrambe le funzioni richiedono che si specifichi come primo argomento il tipo
3327 di orologio su cui si vuole operare con uno dei valori di
3328 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} o con il risultato di una chiamata a
3329 \func{clock\_getcpuclockid} (che tratteremo a breve), il secondo argomento
3330 invece è sempre il puntatore \param{tp} ad una struttura \struct{timespec}
3331 (vedi fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}) che deve essere stata
3332 precedentemente allocata.  Per \func{clock\_settime} questa dovrà anche essere
3333 stata inizializzata con il valore che si vuole impostare sull'orologio, mentre
3334 per \func{clock\_gettime} verrà restituito al suo interno il valore corrente
3335 dello stesso.
3336
3337 Si tenga presente inoltre che per eseguire un cambiamento sull'orologio
3338 generale di sistema \const{CLOCK\_REALTIME} occorrono i privilegi
3339 amministrativi;\footnote{ed in particolare la \textit{capability}
3340   \const{CAP\_SYS\_TIME}.} inoltre ogni cambiamento ad esso apportato non avrà
3341 nessun effetto sulle temporizzazioni effettuate in forma relativa, come quelle
3342 impostate sulle quantità di \textit{process time} o per un intervallo di tempo
3343 da trascorrere, ma solo su quelle che hanno richiesto una temporizzazione ad
3344 un istante preciso (in termini di \textit{calendar time}). Si tenga inoltre
3345 presente che nel caso di Linux \const{CLOCK\_REALTIME} è l'unico orologio per
3346 cui si può effettuare una modifica, infatti nonostante lo standard preveda la
3347 possibilità di modifiche anche per \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3348 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}, il kernel non le consente.
3349
3350 Oltre alle due funzioni precedenti, lo standard POSIX prevede una terza
3351 funzione di sistema che consenta di ottenere la risoluzione effettiva fornita
3352 da un certo orologio, la funzione è \funcd{clock\_getres} ed il suo prototipo
3353 è:
3354
3355 \begin{funcproto}{
3356 \fhead{time.h}
3357 \fdecl{int clock\_getres(clockid\_t clockid, struct timespec *res)}
3358 \fdesc{Legge la risoluzione di un orologio \textit{real-time}.} 
3359 }
3360
3361 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3362   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3363   \begin{errlist}
3364   \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo di \param{res} non è valido.
3365   \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3366     valido.
3367   \end{errlist}
3368 }
3369 \end{funcproto}
3370
3371 La funzione richiede come primo argomento l'indicazione dell'orologio di cui
3372 si vuole conoscere la risoluzione (effettuata allo stesso modo delle due
3373 precedenti) e questa verrà restituita in una struttura \struct{timespec}
3374 all'indirizzo puntato dall'argomento \param{res}.
3375
3376 Come accennato il valore di questa risoluzione dipende sia dall'hardware
3377 disponibile che dalla implementazione delle funzioni, e costituisce il limite
3378 minimo di un intervallo di tempo che si può indicare. Qualunque valore si
3379 voglia utilizzare nelle funzioni di impostazione che non corrisponda ad un
3380 multiplo intero di questa risoluzione, sarà troncato in maniera automatica. 
3381
3382 Gli orologi elencati nella seconda sezione di
3383 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} sono delle estensioni specifiche di
3384 Linux, create per rispondere ad alcune esigenze specifiche, come quella di
3385 tener conto di eventuali periodi di sospensione del sistema, e presenti solo
3386 nelle versioni più recenti del kernel. In particolare gli ultimi due,
3387 contraddistinti dal suffisso \texttt{\_ALARM}, hanno un impiego particolare,
3388 derivato dalle esigenze emerse con Android per l'uso di Linux sui cellulari,
3389 che consente di creare timer che possono scattare, riattivando il sistema,
3390 anche quando questo è in sospensione. Per il loro utilizzo è prevista la
3391 necessità di una capacità specifica, \const{CAP\_WAKE\_ALARM} (vedi
3392 sez.~\ref{sec:proc_capabilities}).
3393
3394 Si tenga presente inoltre che con l'introduzione degli \textit{high resolution
3395   timer} i due orologi \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3396 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} fanno riferimento ai contatori presenti in
3397 opportuni registri interni del processore; questo sui sistemi multiprocessore
3398 può avere delle ripercussioni sulla precisione delle misure di tempo che vanno
3399 al di là della risoluzione teorica ottenibile con \func{clock\_getres}, che
3400 può essere ottenuta soltanto quando si è sicuri che un processo (o un
3401 \textit{thread}) sia sempre stato eseguito sullo stesso processore.
3402
3403 Con i sistemi multiprocessore infatti ogni singola CPU ha i suoi registri
3404 interni, e se ciascuna di esse utilizza una base di tempo diversa (se cioè il
3405 segnale di temporizzazione inviato ai processori non ha una sola provenienza)
3406 in genere ciascuna di queste potrà avere delle frequenze leggermente diverse,
3407 e si otterranno pertanto dei valori dei contatori scorrelati fra loro, senza
3408 nessuna possibilità di sincronizzazione.
3409
3410 Il problema si presenta, in forma più lieve, anche se la base di tempo è la
3411 stessa, dato che un sistema multiprocessore non avvia mai tutte le CPU allo
3412 stesso istante, si potrà così avere di nuovo una differenza fra i contatori,
3413 soggetta però soltanto ad uno sfasamento costante. Per questo caso il kernel
3414 per alcune architetture ha del codice che consente di ridurre al minimo la
3415 differenza, ma non può essere comunque garantito che questa si annulli (anche
3416 se in genere risulta molto piccola e trascurabile nella gran parte dei casi).
3417
3418 Per poter gestire questo tipo di problematiche lo standard ha previsto una
3419 apposita funzione che sia in grado di ottenere l'identificativo dell'orologio
3420 associato al \textit{process time} di un processo, la funzione è
3421 \funcd{clock\_getcpuclockid} ed il suo prototipo è:
3422
3423 \begin{funcproto}{
3424 \fhead{time.h}
3425 \fdecl{int clock\_getcpuclockid(pid\_t pid, clockid\_t *clockid)}
3426 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU usato da un processo.} 
3427 }
3428
3429 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3430   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3431   \begin{errlist}
3432   \item[\errcode{ENOSYS}] non c'è il supporto per ottenere l'orologio relativo
3433     al \textit{process time} di un altro processo, e \param{pid} non
3434     corrisponde al processo corrente.
3435   \item[\errcode{EPERM}] il chiamante non ha il permesso di accedere alle
3436     informazioni relative al processo \param{pid}, avviene solo se è
3437     disponibile il supporto per leggere l'orologio relativo ad un altro
3438     processo.
3439   \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il processo \param{pid}.
3440   \end{errlist}
3441 }
3442 \end{funcproto}
3443
3444 La funzione ritorna l'identificativo di un orologio di sistema associato ad un
3445 processo indicato tramite l'argomento \param{pid}. Un utente normale, posto
3446 che il kernel sia sufficientemente recente da supportare questa funzionalità,
3447 può accedere soltanto ai dati relativi ai propri processi.
3448
3449 Del tutto analoga a \func{clock\_getcpuclockid}, ma da utilizzare per ottenere
3450 l'orologio associato ad un \textit{thread} invece che a un processo, è
3451 \funcd{pthread\_getcpuclockid},\footnote{per poterla utilizzare, come per
3452   qualunque funzione che faccia riferimento ai \textit{thread}, occorre
3453   effettuare il collegamento alla relativa libreria di gestione compilando il
3454   programma con \texttt{-lpthread}.} il cui prototipo è:
3455
3456 \begin{funcproto}{
3457 \fhead{pthread.h}
3458 \fhead{time.h}
3459 \fdecl{int pthread\_getcpuclockid(pthread\_t thread, clockid\_t *clockid)}
3460 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU associato ad un
3461   \textit{thread}.} 
3462 }
3463
3464 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3465   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3466   \begin{errlist}
3467   \item[\errcode{ENOENT}] la funzione non è supportata dal sistema.
3468   \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il \textit{thread} identificato
3469   \end{errlist}
3470  }
3471 \end{funcproto}
3472
3473
3474 % TODO, dal 2.6.39 aggiunta clock_adjtime 
3475
3476 Con l'introduzione degli orologi ad alta risoluzione è divenuto possibile
3477 ottenere anche una gestione più avanzata degli allarmi; abbiamo già visto in
3478 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} come l'interfaccia di \func{setitimer} derivata
3479 da BSD presenti delle serie limitazioni, come la possibilità di perdere un
3480 segnale sotto carico, tanto che nello standard POSIX.1-2008 questa viene
3481 marcata come obsoleta, e ne viene fortemente consigliata la sostituzione con
3482 nuova interfaccia definita dallo standard POSIX.1-2001 che va sotto il nome di
3483 \textit{POSIX Timer API}. Questa interfaccia è stata introdotta a partire dal
3484 kernel 2.6, anche se il supporto di varie funzionalità da essa previste è
3485 stato aggiunto solo in un secondo tempo.
3486
3487 Una delle principali differenze della nuova interfaccia è che un processo può
3488 utilizzare un numero arbitrario di timer; questi vengono creati (ma non
3489 avviati) tramite la funzione di sistema \funcd{timer\_create}, il cui
3490 prototipo è:
3491
3492 \begin{funcproto}{
3493 \fhead{signal.h}
3494 \fhead{time.h}
3495 \fdecl{int timer\_create(clockid\_t clockid, struct sigevent *evp,
3496     timer\_t *timerid)}
3497 \fdesc{Crea un nuovo timer POSIX.} 
3498 }
3499
3500 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3501   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3502   \begin{errlist}
3503   \item[\errcode{EAGAIN}] fallimento nel tentativo di allocare le strutture
3504     dei timer.
3505   \item[\errcode{EINVAL}] uno dei valori specificati per \param{clockid} o per
3506     i campi \var{sigev\_notify}, \var{sigev\_signo} o
3507     \var{sigev\_notify\_thread\_id} di \param{evp} non è valido.
3508   \item[\errcode{ENOMEM}] errore di allocazione della memoria.
3509   \end{errlist}
3510 }
3511 \end{funcproto}
3512
3513 La funzione richiede tre argomenti: il primo argomento serve ad indicare quale
3514 tipo di orologio si vuole utilizzare e prende uno dei valori di
3515 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}; di detti valori però non è previsto
3516 l'uso di \const{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW} mentre
3517 \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} sono
3518 disponibili solo a partire dal kernel 2.6.12. Si può così fare riferimento sia
3519 ad un tempo assoluto che al tempo utilizzato dal processo (o \textit{thread})
3520 stesso. Si possono inoltre utilizzare, posto di avere un kernel che li
3521 supporti, gli orologi aggiuntivi della seconda parte di
3522 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}. 
3523
3524 Il secondo argomento richiede una trattazione più dettagliata, in quanto
3525 introduce una struttura di uso generale, \struct{sigevent}, che viene
3526 utilizzata anche da altre funzioni, come quelle per l'I/O asincrono (vedi
3527 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
3528 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}) e che serve ad indicare in maniera generica un
3529 meccanismo di notifica.
3530
3531 \begin{figure}[!htb]
3532   \footnotesize \centering
3533   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3534     \includestruct{listati/sigevent.h}
3535   \end{minipage} 
3536   \normalsize 
3537   \caption{La struttura \structd{sigevent}, usata per specificare in maniera
3538     generica diverse modalità di notifica degli eventi.}
3539   \label{fig:struct_sigevent}
3540 \end{figure}
3541
3542 La struttura \struct{sigevent} (accessibile includendo \headfile{time.h}) è
3543 riportata in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}, la definizione effettiva dipende
3544 dall'implementazione, quella mostrata è la versione descritta nella pagina di
3545 manuale di \func{timer\_create}. Il campo \var{sigev\_notify} è il più
3546 importante essendo quello che indica le modalità della notifica, gli altri
3547 dipendono dal valore che si è specificato per \var{sigev\_notify}, si sono
3548 riportati in tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify}. La scelta del meccanismo di
3549 notifica viene fatta impostando uno dei valori di
3550 tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify} per \var{sigev\_notify}, e fornendo gli
3551 eventuali ulteriori argomenti necessari a secondo della scelta
3552 effettuata. Diventa così possibile indicare l'uso di un segnale o l'esecuzione
3553 (nel caso di uso dei \textit{thread}) di una funzione di modifica in un
3554 \textit{thread} dedicato.
3555
3556 \begin{table}[htb]
3557   \footnotesize
3558   \centering
3559   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3560     \hline
3561     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3562     \hline
3563     \hline
3564     \constd{SIGEV\_NONE}   & Non viene inviata nessuna notifica.\\
3565     \constd{SIGEV\_SIGNAL} & La notifica viene effettuata inviando al processo
3566                              chiamante il segnale specificato dal campo
3567                              \var{sigev\_signo}; se il gestore di questo
3568                              segnale è stato installato con
3569                              \const{SA\_SIGINFO} gli verrà restituito il
3570                              valore specificato con \var{sigev\_value} (una
3571                              \dirct{union} \texttt{sigval}, la cui definizione
3572                              è in fig.~\ref{fig:sig_sigval}) come valore del
3573                              campo \var{si\_value} di \struct{siginfo\_t}.\\
3574     \constd{SIGEV\_THREAD} & La notifica viene effettuata creando un nuovo
3575                              \textit{thread} che esegue la funzione di
3576                              notifica specificata da 
3577                              \var{sigev\_notify\_function} con argomento
3578                              \var{sigev\_value}. Se questo è diverso da
3579                              \val{NULL}, il \textit{thread} viene creato con
3580                              gli attributi specificati da
3581                              \var{sigev\_notify\_attribute}.\footnotemark\\
3582     \constd{SIGEV\_THREAD\_ID}& Invia la notifica come segnale (con le stesse
3583                              modalità di \const{SIGEV\_SIGNAL}) che però viene
3584                              recapitato al \textit{thread} indicato dal campo
3585                              \var{sigev\_notify\_thread\_id}. Questa modalità
3586                              è una estensione specifica di Linux, creata come
3587                              supporto per le librerie di gestione dei
3588                              \textit{thread}, pertanto non deve essere usata
3589                              da codice normale.\\
3590     \hline
3591   \end{tabular}
3592   \caption{Valori possibili per il campo \var{sigev\_notify} in una struttura
3593     \struct{sigevent}.} 
3594   \label{tab:sigevent_sigev_notify}
3595 \end{table}
3596
3597 \footnotetext{nel caso dei \textit{timer} questa funzionalità è considerata un
3598   esempio di pessima implementazione di una interfaccia, richiesta dallo
3599   standard POSIX, ma da evitare totalmente nell'uso ordinario, a causa della
3600   possibilità di creare disservizi generando una gran quantità di processi,
3601   tanto che ne è stata richiesta addirittura la rimozione.}
3602
3603 Nel caso di \func{timer\_create} occorrerà passare alla funzione come secondo
3604 argomento l'indirizzo di una di queste strutture per indicare le modalità con
3605 cui si vuole essere notificati della scadenza del timer, se non si specifica
3606 nulla (passando un valore \val{NULL}) verrà inviato il segnale
3607 \signal{SIGALRM} al processo corrente, o per essere più precisi verrà
3608 utilizzato un valore equivalente all'aver specificato \const{SIGEV\_SIGNAL}
3609 per \var{sigev\_notify}, \signal{SIGALRM} per \var{sigev\_signo} e
3610 l'identificatore del timer come valore per \var{sigev\_value.sival\_int}.
3611
3612 Il terzo argomento deve essere l'indirizzo di una variabile di tipo
3613 \typed{timer\_t} dove sarà scritto l'identificativo associato al timer appena
3614 creato, da usare in tutte le successive funzioni di gestione. Una volta creato
3615 questo identificativo resterà univoco all'interno del processo stesso fintanto
3616 che il timer non viene cancellato.
3617
3618 Si tenga presente che eventuali POSIX timer creati da un processo non vengono
3619 ereditati dai processi figli creati con \func{fork} e che vengono cancellati
3620 nella esecuzione di un programma diverso attraverso una delle funzioni
3621 \func{exec}. Si tenga presente inoltre che il kernel prealloca l'uso di un
3622 segnale \textit{real-time} per ciascun timer che viene creato con
3623 \func{timer\_create}; dato che ciascuno di essi richiede un posto nella coda
3624 dei segnali \textit{real-time}, il numero massimo di timer utilizzabili da un
3625 processo è limitato dalle dimensioni di detta coda, ed anche, qualora questo
3626 sia stato impostato, dal limite \const{RLIMIT\_SIGPENDING}.
3627
3628 Una volta creato il timer \func{timer\_create} ed ottenuto il relativo
3629 identificatore, si può attivare o disattivare un allarme (in gergo
3630 \textsl{armare} o \textsl{disarmare} il timer) con la funzione di sistema
3631 \funcd{timer\_settime}, il cui prototipo è:
3632
3633 \begin{funcproto}{
3634 \fhead{signal.h}
3635 \fhead{time.h}
3636 \fdecl{int timer\_settime(timer\_t timerid, int flags, const struct
3637     itimerspec *new\_value, struct itimerspec *old\_value)}
3638 \fdesc{Arma o disarma un timer POSIX.} 
3639 }
3640
3641 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3642   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3643   \begin{errlist}
3644   \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3645     per \param{new\_value} o \param{old\_value}.
3646   \item[\errcode{EINVAL}] all'interno di \param{new\_value.value} si è
3647     specificato un tempo negativo o un numero di nanosecondi maggiore di
3648     999999999.
3649   \end{errlist}
3650 }
3651 \end{funcproto}
3652
3653 La funzione richiede che si indichi la scadenza del timer con
3654 l'argomento \param{new\_value}, che deve essere specificato come puntatore ad
3655 una struttura di tipo \struct{itimerspec}, la cui definizione è riportata in
3656 fig.~\ref{fig:struct_itimerspec}; se il puntatore \param{old\_value} è diverso
3657 da \val{NULL} il valore corrente della scadenza verrà restituito in una
3658 analoga struttura, ovviamente in entrambi i casi le strutture devono essere
3659 state allocate.
3660
3661 \begin{figure}[!htb]
3662   \footnotesize \centering
3663   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3664     \includestruct{listati/itimerspec.h}
3665   \end{minipage} 
3666   \normalsize 
3667   \caption{La struttura \structd{itimerspec}, usata per specificare la
3668     scadenza di un allarme.}
3669   \label{fig:struct_itimerspec}
3670 \end{figure}
3671
3672 Ciascuno dei due campi di \struct{itimerspec} indica un tempo, da specificare
3673 con una precisione fino al nanosecondo tramite una struttura \struct{timespec}
3674 (la cui definizione è riportata fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}). Il campo
3675 \var{it\_value} indica la prima scadenza dell'allarme. Di default, quando il
3676 valore di \param{flags} è nullo, questo valore viene considerato come un
3677 intervallo relativo al tempo corrente, il primo allarme scatterà cioè dopo il
3678 numero di secondi e nanosecondi indicati da questo campo. Se invece si usa
3679 per \param{flags} il valore \constd{TIMER\_ABSTIME}, che al momento è l'unico
3680 valore valido per \param{flags}, allora \var{it\_value} viene considerato come
3681 un valore assoluto rispetto al valore usato dall'orologio a cui è associato il
3682 timer. 
3683
3684 Quindi a seconda dei casi si potrà impostare un timer o con un tempo assoluto,
3685 quando si opera rispetto all'orologio di sistema (nel qual caso il valore deve
3686 essere in secondi e nanosecondi dalla \textit{epoch}) o con un numero di
3687 secondi o nanosecondi rispetto alla partenza di un orologio di CPU, quando si
3688 opera su uno di questi.  Infine un valore nullo di \var{it\_value}, dove per
3689 nullo si intende con valori nulli per entrambi i campi \var{tv\_sec} e
3690 \var{tv\_nsec}, può essere utilizzato, indipendentemente dal tipo di orologio
3691 utilizzato, per disarmare l'allarme.
3692
3693 Il campo \var{it\_interval} di \struct{itimerspec} viene invece utilizzato per
3694 impostare un allarme periodico.  Se il suo valore è nullo, se cioè sono nulli
3695 tutti e due i due campi \var{tv\_sec} e \var{tv\_nsec} di detta struttura
3696 \struct{timespec}, l'allarme scatterà una sola volta secondo quando indicato
3697 con \var{it\_value}, altrimenti il valore specificato nella struttura verrà
3698 preso come l'estensione del periodo di ripetizione della generazione
3699 dell'allarme, che proseguirà indefinitamente fintanto che non si disarmi il
3700 timer.
3701
3702 Se il timer era già stato armato la funzione sovrascrive la precedente
3703 impostazione, se invece si indica come prima scadenza un tempo già passato,
3704 l'allarme verrà notificato immediatamente e al contempo verrà incrementato il
3705 contatore dei superamenti. Questo contatore serve a fornire una indicazione al
3706 programma che riceve l'allarme su un eventuale numero di scadenze che sono
3707 passate prima della ricezione della notifica dell'allarme. 
3708
3709 É infatti possibile, qualunque sia il meccanismo di notifica scelto, che
3710 quest'ultima venga ricevuta dopo che il timer è scaduto più di una volta,
3711 specialmente se si imposta un timer con una ripetizione a frequenza
3712 elevata. Nel caso dell'uso di un segnale infatti il sistema mette in coda un
3713 solo segnale per timer,\footnote{questo indipendentemente che si tratti di un
3714   segnale ordinario o \textit{real-time}, per questi ultimi sarebbe anche
3715   possibile inviare un segnale per ogni scadenza, questo però non viene fatto
3716   per evitare il rischio, tutt'altro che remoto, di riempire la coda.} e se il
3717 sistema è sotto carico o se il segnale è bloccato, prima della sua ricezione
3718 può passare un intervallo di tempo sufficientemente lungo ad avere scadenze
3719 multiple, e lo stesso può accadere anche se si usa un \textit{thread} di
3720 notifica.
3721
3722 Per questo motivo il gestore del segnale o il \textit{thread} di notifica può
3723 ottenere una indicazione di quante volte il timer è scaduto dall'invio della
3724 notifica utilizzando la funzione di sistema \funcd{timer\_getoverrun}, il cui
3725 prototipo è:
3726
3727 \begin{funcproto}{
3728 \fhead{time.h}
3729 \fdecl{int timer\_getoverrun(timer\_t timerid)}
3730 \fdesc{Ottiene il numero di scadenze di un timer POSIX.} 
3731 }
3732
3733 {La funzione ritorna il numero di scadenze di un timer in caso di successo e
3734   $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3735   \begin{errlist}
3736   \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3737   \end{errlist}
3738 }
3739 \end{funcproto}
3740
3741 La funzione ritorna il numero delle scadenze avvenute, che può anche essere
3742 nullo se non ve ne sono state. Come estensione specifica di Linux,\footnote{in
3743   realtà lo standard POSIX.1-2001 prevede gli \textit{overrun} solo per i
3744   segnali e non ne parla affatto in riferimento ai \textit{thread}.}  quando
3745 si usa un segnale come meccanismo di notifica, si può ottenere direttamente
3746 questo valore nel campo \var{si\_overrun} della struttura \struct{siginfo\_t}
3747 (illustrata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}) restituita al gestore del segnale
3748 installato con \func{sigaction}; in questo modo non è più necessario eseguire
3749 successivamente una chiamata a questa funzione per ottenere il numero delle
3750 scadenze. Al gestore del segnale viene anche restituito, come ulteriore
3751 informazione, l'identificativo del timer, in questo caso nel campo
3752 \var{si\_timerid}.
3753
3754 Qualora si voglia rileggere lo stato corrente di un timer, ed ottenere il
3755 tempo mancante ad una sua eventuale scadenza, si deve utilizzare la funzione
3756 di sistema \funcd{timer\_gettime}, il cui prototipo è:
3757
3758 \begin{funcproto}{
3759 \fhead{time.h}
3760 \fdecl{int timer\_gettime(timer\_t timerid, int flags, struct
3761     itimerspec *curr\_value)}
3762 \fdesc{Legge lo stato di un timer POSIX.} 
3763 }
3764
3765 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3766   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3767   \begin{errlist}
3768   \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3769     per \param{curr\_value}.
3770   \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3771   \end{errlist}
3772 }
3773 \end{funcproto}
3774
3775 La funzione restituisce nella struttura \struct{itimerspec} puntata
3776 da \param{curr\_value} il tempo restante alla prossima scadenza nel campo
3777 \var{it\_value}. Questo tempo viene sempre indicato in forma relativa, anche
3778 nei casi in cui il timer era stato precedentemente impostato con
3779 \const{TIMER\_ABSTIME} indicando un tempo assoluto.  Il ritorno di un valore
3780 nullo nel campo \var{it\_value} significa che il timer è disarmato o è
3781 definitivamente scaduto. 
3782
3783 Nel campo \var{it\_interval} di \param{curr\_value} viene invece restituito,
3784 se questo era stato impostato, il periodo di ripetizione del timer.  Anche in
3785 questo caso il ritorno di un valore nullo significa che il timer non era stato
3786 impostato per una ripetizione e doveva operare, come suol dirsi, a colpo
3787 singolo (in gergo \textit{one shot}).
3788
3789 Infine, quando un timer non viene più utilizzato, lo si può cancellare,
3790 rimuovendolo dal sistema e recuperando le relative risorse, effettuando in
3791 sostanza l'operazione inversa rispetto a \func{timer\_create}. Per questo
3792 compito lo standard prevede una apposita funzione di sistema,
3793 \funcd{timer\_delete}, il cui prototipo è:
3794
3795 \begin{funcproto}{
3796 \fhead{time.h}
3797 \fdecl{int timer\_delete(timer\_t timerid)}
3798 \fdesc{Cancella un timer POSIX.} 
3799 }
3800
3801 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3802   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3803   \begin{errlist}
3804     \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3805   \end{errlist}
3806 }
3807 \end{funcproto}
3808
3809 La funzione elimina il timer identificato da \param{timerid}, disarmandolo se
3810 questo era stato attivato. Nel caso, poco probabile ma comunque possibile, che
3811 un timer venga cancellato prima della ricezione del segnale pendente per la
3812 notifica di una scadenza, il comportamento del sistema è indefinito.
3813
3814 Infine a partire dal kernel 2.6 e per le versioni della \acr{libc} superiori
3815 alla 2.1, si può utilizzare la nuova interfaccia dei timer POSIX anche per le
3816 funzioni di attesa, per questo è disponibile la funzione di sistema
3817 \funcd{clock\_nanosleep}, il cui prototipo è:
3818
3819 \begin{funcproto}{
3820 \fhead{time.h}
3821 \fdecl{int clock\_nanosleep(clockid\_t clock\_id, int flags, const struct
3822     timespec *request,\\
3823 \phantom{int clock\_nanosleep(}struct timespec *remain)}
3824 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo specificato.}
3825 }
3826
3827 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un valore positivo per un
3828   errore, espresso dai valori:
3829   \begin{errlist}
3830     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
3831     \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o
3832       un numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999 o indicato un orologio
3833       non valido.
3834   \end{errlist}
3835   ed inoltre \errval{EFAULT} nel suo significato generico.}
3836 \end{funcproto}
3837
3838 I due argomenti \param{request} e \param{remain} sono identici agli analoghi di
3839 \func{nanosleep} che abbiamo visto in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}, ed hanno
3840 lo stesso significato.  L'argomento \param{clock\_id} consente di indicare
3841 quale orologio si intende utilizzare per l'attesa con uno dei valori della
3842 prima parte di tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} (eccetto
3843 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}).  L'argomento \param{flags} consente di
3844 modificare il comportamento della funzione, il suo unico valore valido al
3845 momento è \const{TIMER\_ABSTIME} che, come per \func{timer\_settime} indica di
3846 considerare il tempo indicato in \param{request} come assoluto anziché
3847 relativo.
3848
3849 Il comportamento della funzione è analogo a \func{nanosleep}, se la chiamata
3850 viene interrotta il tempo rimanente viene restituito in \param{remain}.
3851 Utilizzata normalmente con attese relative può soffrire degli stessi problemi
3852 di deriva di cui si è parlato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} dovuti ad
3853 interruzioni ripetute per via degli arrotondamenti fatti a questo tempo.  Ma
3854 grazie alla possibilità di specificare tempi assoluti con \param{flags} si può
3855 ovviare a questo problema ricavando il tempo corrente con
3856 \func{clock\_gettime}, aggiungendovi l'intervallo di attesa, ed impostando
3857 questa come tempo assoluto.
3858
3859 Si tenga presente che se si è usato il valore \const{TIMER\_ABSTIME}
3860 per \param{flags} e si è indicato un tempo assoluto che è già passato la
3861 funzione ritorna immediatamente senza nessuna sospensione. In caso di
3862 interruzione da parte di un segnale il tempo rimanente viene restituito
3863 in \param{remain} soltanto se questo non è un puntatore \val{NULL} e non si è
3864 specificato \const{TIMER\_ABSTIME} per \param{flags}.
3865
3866
3867 \itindend{POSIX~Timer~API}
3868
3869
3870 \subsection{Ulteriori funzioni di gestione}
3871 \label{sec:sig_specific_features}
3872
3873 In questo ultimo paragrafo esamineremo le rimanenti funzioni di gestione dei
3874 segnali non descritte finora, relative agli aspetti meno utilizzati e più
3875 ``\textsl{esoterici}'' della interfaccia.
3876
3877 La prima di queste funzioni è la funzione di sistema \funcd{sigpending},
3878 anch'essa introdotta dallo standard POSIX.1, il suo prototipo è:
3879
3880 \begin{funcproto}{
3881 \fhead{signal.h}
3882 \fdecl{int sigpending(sigset\_t *set)}
3883 \fdesc{Legge l'insieme dei segnali pendenti.} 
3884 }
3885
3886 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3887   caso \var{errno} assumerà solo il valore \errcode{EFAULT} nel suo
3888   significato generico.}
3889 \end{funcproto}
3890
3891 La funzione permette di ricavare quali sono i segnali pendenti per il processo
3892 in corso, cioè i segnali che sono stati inviati dal kernel ma non sono stati
3893 ancora ricevuti dal processo in quanto bloccati. Non esiste una funzione
3894 equivalente nella vecchia interfaccia, ma essa è tutto sommato poco utile,
3895 dato che essa può solo assicurare che un segnale è stato inviato, dato che
3896 escluderne l'avvenuto invio al momento della chiamata non significa nulla
3897 rispetto a quanto potrebbe essere in un qualunque momento successivo.
3898
3899 Una delle caratteristiche di BSD, disponibile anche in Linux, è la possibilità
3900 di usare uno \textit{stack} alternativo per i segnali; è cioè possibile fare
3901 usare al sistema un altro \textit{stack} (invece di quello relativo al
3902 processo, vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}) solo durante l'esecuzione di un
3903 gestore.  L'uso di uno \textit{stack} alternativo è del tutto trasparente ai
3904 gestori, occorre però seguire una certa procedura:
3905 \begin{enumerate*}
3906 \item allocare un'area di memoria di dimensione sufficiente da usare come
3907   \textit{stack} alternativo;
3908 \item usare la funzione \func{sigaltstack} per rendere noto al sistema
3909   l'esistenza e la locazione dello \textit{stack} alternativo;
3910 \item quando si installa un gestore occorre usare \func{sigaction}
3911   specificando il flag \const{SA\_ONSTACK} (vedi tab.~\ref{tab:sig_sa_flag})
3912   per dire al sistema di usare lo \textit{stack} alternativo durante
3913   l'esecuzione del gestore.
3914 \end{enumerate*}
3915
3916 In genere il primo passo viene effettuato allocando un'opportuna area di
3917 memoria con \code{malloc}; in \headfile{signal.h} sono definite due costanti,
3918 \constd{SIGSTKSZ} e \constd{MINSIGSTKSZ}, che possono essere utilizzate per
3919 allocare una quantità di spazio opportuna, in modo da evitare overflow. La
3920 prima delle due è la dimensione canonica per uno \textit{stack} di segnali e
3921 di norma è sufficiente per tutti gli usi normali.
3922
3923 La seconda è lo spazio che occorre al sistema per essere in grado di lanciare
3924 il gestore e la dimensione di uno \textit{stack} alternativo deve essere
3925 sempre maggiore di questo valore. Quando si conosce esattamente quanto è lo
3926 spazio necessario al gestore gli si può aggiungere questo valore per allocare
3927 uno \textit{stack} di dimensione sufficiente.
3928
3929 Come accennato, per poter essere usato, lo \textit{stack} per i segnali deve
3930 essere indicato al sistema attraverso la funzione \funcd{sigaltstack}; il suo
3931 prototipo è:
3932
3933 \begin{funcproto}{
3934 \fhead{signal.h}
3935 \fdecl{int sigaltstack(const stack\_t *ss, stack\_t *oss)}
3936 \fdesc{Installa uno \textit{stack} alternativo per i gestori di segnali.} 
3937 }
3938
3939 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3940   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3941   \begin{errlist}
3942   \item[\errcode{EFAULT}] uno degli indirizzi degli argomenti non è valido.
3943   \item[\errcode{EINVAL}] \param{ss} non è nullo e \var{ss\_flags} contiene un
3944   valore diverso da zero che non è \const{SS\_DISABLE}.
3945   \item[\errcode{ENOMEM}] la dimensione specificata per il nuovo
3946     \textit{stack} è minore di \const{MINSIGSTKSZ}.
3947   \item[\errcode{EPERM}] si è cercato di cambiare lo \textit{stack}
3948     alternativo mentre questo è attivo (cioè il processo è in esecuzione su di
3949     esso).
3950   \end{errlist}
3951 }
3952 \end{funcproto}
3953
3954 La funzione prende come argomenti puntatori ad una struttura di tipo
3955 \var{stack\_t}, definita in fig.~\ref{fig:sig_stack_t}. I due valori
3956 \param{ss} e \param{oss}, se non nulli, indicano rispettivamente il nuovo
3957 \textit{stack} da installare e quello corrente (che viene restituito dalla
3958 funzione per un successivo ripristino).
3959
3960 \begin{figure}[!htb]
3961   \footnotesize \centering
3962   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3963     \includestruct{listati/stack_t.h}
3964   \end{minipage} 
3965   \normalsize 
3966   \caption{La struttura \structd{stack\_t}.} 
3967   \label{fig:sig_stack_t}
3968 \end{figure}
3969
3970 Il campo \var{ss\_sp} di \struct{stack\_t} indica l'indirizzo base dello
3971 \textit{stack}, mentre \var{ss\_size} ne indica la dimensione; il campo
3972 \var{ss\_flags} invece indica lo stato dello \textit{stack}.  Nell'indicare un
3973 nuovo \textit{stack} occorre inizializzare \var{ss\_sp} e \var{ss\_size}
3974 rispettivamente al puntatore e alla dimensione della memoria allocata, mentre
3975 \var{ss\_flags} deve essere nullo.  Se invece si vuole disabilitare uno
3976 \textit{stack} occorre indicare \constd{SS\_DISABLE} come valore di
3977 \var{ss\_flags} e gli altri valori saranno ignorati.
3978
3979 Se \param{oss} non è nullo verrà restituito dalla funzione indirizzo e
3980 dimensione dello \textit{stack} corrente nei relativi campi, mentre
3981 \var{ss\_flags} potrà assumere il valore \constd{SS\_ONSTACK} se il processo è
3982 in esecuzione sullo \textit{stack} alternativo (nel qual caso non è possibile
3983 cambiarlo) e \const{SS\_DISABLE} se questo non è abilitato.
3984
3985 In genere si installa uno \textit{stack} alternativo per i segnali quando si
3986 teme di avere problemi di esaurimento dello \textit{stack} standard o di
3987 superamento di un limite (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}) imposto con
3988 chiamate del tipo \code{setrlimit(RLIMIT\_STACK, \&rlim)}.  In tal caso
3989 infatti si avrebbe un segnale di \signal{SIGSEGV}, che potrebbe essere gestito
3990 soltanto avendo abilitato uno \textit{stack} alternativo.
3991
3992 Si tenga presente che le funzioni chiamate durante l'esecuzione sullo
3993 \textit{stack} alternativo continueranno ad usare quest'ultimo, che, al
3994 contrario di quanto avviene per lo \textit{stack} ordinario dei processi, non
3995 si accresce automaticamente (ed infatti eccederne le dimensioni può portare a
3996 conseguenze imprevedibili).  Si ricordi infine che una chiamata ad una
3997 funzione della famiglia \func{exec} cancella ogni \textit{stack} alternativo.
3998
3999 Abbiamo visto in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} come si possa usare
4000 \func{longjmp} per uscire da un gestore rientrando direttamente nel corpo
4001 del programma, sappiamo però che nell'esecuzione di un gestore il segnale
4002 che l'ha invocato viene bloccato, e abbiamo detto che possiamo ulteriormente
4003 modificarlo con \func{sigprocmask}. 
4004
4005 Resta quindi il problema di cosa succede alla maschera dei segnali quando si
4006 esce da un gestore usando questa funzione. Il comportamento dipende
4007 dall'implementazione. In particolare la semantica usata da BSD prevede che sia
4008 ripristinata la maschera dei segnali precedente l'invocazione, come per un
4009 normale ritorno, mentre quella usata da System V no.
4010
4011 Lo standard POSIX.1 non specifica questo comportamento per \func{setjmp} e
4012 \func{longjmp}, ed il comportamento della \acr{glibc} dipende da quale delle
4013 caratteristiche si sono abilitate con le macro viste in
4014 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}.
4015
4016 Lo standard POSIX però prevede anche la presenza di altre due funzioni
4017 \funcd{sigsetjmp} e \funcd{siglongjmp}, che permettono di decidere in maniera
4018 esplicita quale dei due comportamenti il programma deve assumere; i loro
4019 prototipi sono:
4020
4021 \begin{funcproto}{
4022 \fhead{setjmp.h}
4023 \fdecl{int sigsetjmp(sigjmp\_buf env, int savesigs)}
4024 \fdesc{Salva il contesto dello \textit{stack} e la maschera dei segnali.}  
4025 \fdecl{void siglongjmp(sigjmp\_buf env, int val)}
4026 \fdesc{Ripristina il contesto dello \textit{stack} e la maschera dei segnali.} 
4027 }
4028
4029 {La funzioni sono identiche alle analoghe \func{setjmp} e \func{longjmp} di
4030   sez.~\ref{sec:proc_longjmp} ed hanno gli stessi errori e valori di uscita.}
4031 \end{funcproto}
4032
4033 Le due funzioni prendono come primo argomento la variabile su cui viene
4034 salvato il contesto dello \textit{stack} per permettere il salto non-locale;
4035 nel caso specifico essa è di tipo \typed{sigjmp\_buf}, e non \type{jmp\_buf}
4036 come per le analoghe di sez.~\ref{sec:proc_longjmp} in quanto in questo caso
4037 viene salvata anche la maschera dei segnali.
4038
4039 Nel caso di \func{sigsetjmp}, se si specifica un valore di \param{savesigs}
4040 diverso da zero la maschera dei valori verrà salvata in \param{env} insieme al
4041 contesto dello \textit{stack} usato per il salto non locale. Se così si è
4042 fatto la maschera dei segnali verrà ripristinata in una successiva chiamata a
4043 \func{siglongjmp}. Quest'ultima, a parte l'uso di un valore di \param{env} di
4044 tipo \type{sigjmp\_buf}, è assolutamente identica a \func{longjmp}.
4045
4046
4047 % TODO: se e quando si troverà un argomento adeguato inserire altre funzioni
4048 % sparse attinenti ai segnali, al momento sono note solo:
4049 % * sigreturn (funzione interna, scarsamente interessante)
4050 % argomento a priorità IDLE (fare quando non resta niente altro da trattare)
4051
4052
4053 \subsection{I \textit{pidfd} e l'invio di segnali \textit{race-free}}
4054 \label{sec:sig_pid_fd}
4055
4056
4057 % TODO: trattare (qui? oppure sopra in "Ulteriori funzioni di gestione?)
4058 % pidfd_send_signal() introdotta con il kernel 5.1 vedi
4059 % https://lwn.net/Articles/784831/, https://lwn.net/Articles/773459/ e
4060 % https://lwn.net/Articles/801319/
4061
4062 % TODO: Nuova subsection sui pidfd, e le funzioni correlate, in particolare:
4063 % trattare pidfd_send_signal, aggiunta con il kernel 5.1 (vedi
4064 % https://lwn.net/Articles/783052/) per mandare segnali a processi senza dover
4065 % usare un PID, vedi anche https://lwn.net/Articles/773459/,
4066 % https://git.kernel.org/linus/3eb39f47934f trattare pure pidfd_open() (vedi
4067 % https://lwn.net/Articles/789023/) per ottere un pid fd pollabile aggiunta
4068 % con il kernel 5.3 ed il nuovo flag PIDFD_NONBLOCK aggionto con il 5.10 (vedi
4069 % https://git.kernel.org/linus/4da9af0014b5), man pidfd_send_signal su le
4070 % versioni più recenti della man pages trattare pidfd_getfd aggiunta con il
4071 % kernel 5.6
4072
4073
4074 % LocalWords:  kernel POSIX timer shell control ctrl kill raise signal handler
4075 % LocalWords:  reliable unreliable fig race condition sez struct process table
4076 % LocalWords:  delivered pending scheduler sigpending l'I suspend SIGKILL wait
4077 % LocalWords:  SIGSTOP sigaction waitpid dump stack debugger nell'header NSIG
4078 % LocalWords:  tab BSD SUSv SIGHUP PL Hangup SIGINT Interrupt SIGQUIT Quit AEF
4079 % LocalWords:  SIGILL SIGABRT abort SIGFPE SIGSEGV SIGPIPE SIGALRM alarm SIGUSR
4080 % LocalWords:  SIGTERM SIGCHLD SIGCONT SIGTSTP SIGTTIN SIGTTOU SIGBUS bad SL of
4081 % LocalWords:  memory access SIGPOLL Pollable event Sys SIGIO SIGPROF profiling
4082 % LocalWords:  SIGSYS SVID SIGTRAP breakpoint SIGURG urgent socket Virtual IOT
4083 % LocalWords:  clock SIGXCPU SIGXFSZ SIGIOT trap SIGEMT SIGSTKFLT SIGCLD SIGPWR
4084 % LocalWords:  SIGINFO SIGLOST lock NFS SIGWINCH Sun SIGUNUSED fault point heap
4085 % LocalWords:  exception l'overflow illegal instruction overflow segment error
4086 % LocalWords:  violation system call interrupt INTR hang SIGVTALRM virtual SUSP
4087 % LocalWords:  profilazione fcntl descriptor sleep interactive Broken FIFO lost
4088 % LocalWords:  EPIPE Resource advisory client limit exceeded size window change
4089 % LocalWords:  strsignal psignal SOURCE strerror string char int signum perror
4090 % LocalWords:  void sig const sys siglist L'array decr fork exec DFL IGN ioctl
4091 % LocalWords:  EINTR glibc TEMP FAILURE RETRY expr multitasking SVr sighandler
4092 % LocalWords:  ERR libc bsd sysv XOPEN EINVAL pid errno ESRCH EPERM getpid init
4093 % LocalWords:  killpg pidgrp group unistd unsigned seconds all' setitimer which
4094 % LocalWords:  itimerval value ovalue EFAULT ITIMER it interval timeval ms VIRT
4095 % LocalWords:  getitimer stdlib stream atexit exit usleep long usec nanosleep
4096 % LocalWords:  timespec req rem HZ scheduling SCHED RR SigHand forktest WNOHANG
4097 % LocalWords:  deadlock longjmp setjmp sigset sigemptyset sigfillset sigaddset
4098 % LocalWords:  sigdelset sigismember act oldact restorer mask NOCLDSTOP ONESHOT
4099 % LocalWords:  RESETHAND RESTART NOMASK NODEFER ONSTACK sigcontext union signo
4100 % LocalWords:  siginfo bits uid addr fd inline like blocked atomic sigprocmask
4101 % LocalWords:  how oldset BLOCK UNBLOCK SETMASK sigsuspend sigaltstack malloc
4102 % LocalWords:  SIGSTKSZ MINSIGSTKSZ ss oss ENOMEM flags DISABLE sp setrlimit LB
4103 % LocalWords:  RLIMIT rlim sigsetjmp siglongjmp sigjmp buf env savesigs jmp ptr