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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
249 \begin{itemize*}
250 \item ignorare il segnale;
251 \item intercettare il segnale, ed utilizzare il gestore specificato;
252 \item accettare l'azione predefinita per quel segnale.
253 \end{itemize*}
254
255 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
256 \func{signal} e \func{sigaction}, che tratteremo rispettivamente in
257 sez.~\ref{sec:sig_signal} e sez.~\ref{sec:sig_sigaction}. Se si è installato
258 un gestore sarà quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale.
259 Inoltre il sistema farà si che mentre viene eseguito il gestore di un segnale,
260 quest'ultimo venga automaticamente bloccato, così si possono evitare alla
261 radice possibili \textit{race condition}.
262
263 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata la cosiddetta
264 azione predefinita che, come vedremo in sez.~\ref{sec:sig_standard}, è propria
265 di ciascun segnale. Nella maggior parte dei casi questa azione comporta la
266 terminazione immediata del processo, ma per alcuni segnali che rappresentano
267 eventi innocui l'azione predefinita è di essere ignorati. Inoltre esistono
268 alcuni segnali la cui azione è semplicemente quella di fermare l'esecuzione
269 del programma, vale a dire portarlo nello stato di \textit{stopped} (lo stato
270 \texttt{T}, si ricordi tab.~\ref{tab:proc_proc_states} e quanto illustrato in
271 sez.~\ref{sec:proc_sched}).
272
273 Quando un segnale termina un processo il padre può determinare la causa della
274 terminazione esaminandone lo stato di uscita così come viene riportato dalle
275 funzioni \func{wait} e \func{waitpid} (vedi sez.~\ref{sec:proc_wait}). Questo
276 ad esempio è il modo in cui la shell determina i motivi della terminazione di
277 un programma e scrive un eventuale messaggio di errore.
278
279 \itindbeg{core~dump}
280
281 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
282 violazioni di accesso) hanno come ulteriore caratteristica della loro azione
283 predefinita, oltre a terminare il processo, quella di scrivere nella directory
284 di lavoro corrente del processo di un file \file{core} su cui viene salvata
285 l'immagine della memoria del processo.
286
287 Questo file costituisce il cosiddetto \textit{core dump}, e contenendo
288 l'immagine della memoria del processo, consente di risalire allo stato dello
289 \textit{stack} (vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}) prima della
290 terminazione. Questo permette di esaminare il contenuto del file un secondo
291 tempo con un apposito programma (un \textit{debugger} come \cmd{gdb}) per
292 investigare sulla causa dell'errore, ed in particolare, grazie appunto ai dati
293 dello \textit{stack}, consente di identificare quale funzione ha causato
294 l'errore.
295
296 Si tenga presente che il \textit{core dump} viene creato non solo in caso di
297 errore effettivo, ma anche se il segnale per cui la sua creazione è prevista
298 nell'azione dell'azione predefinita viene inviato al programma con una delle
299 funzioni \func{kill}, \func{raise}, ecc.
300
301 \itindend{core~dump}
302
303
304 \section{La classificazione dei segnali}
305 \label{sec:sig_classification}
306
307 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
308 quali sono le loro caratteristiche e la loro tipologia, tratteremo le varie
309 macro e costanti che permettono di identificarli, e illustreremo le funzioni
310 che ne stampano la descrizione.
311
312
313 \subsection{I segnali standard}
314 \label{sec:sig_standard}
315
316 Ciascun segnale è identificato dal kernel con un numero, ma benché per alcuni
317 segnali questi numeri siano sempre gli stessi, tanto da essere usati come
318 sinonimi, l'uso diretto degli identificativi numerici da parte dei programmi è
319 comunque da evitare, in quanto essi non sono mai stati standardizzati e
320 possono variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso di
321 Linux anche a seconda della architettura hardware e della versione del kernel.
322
323 Quelli che invece sono stati, almeno a grandi linee, standardizzati, sono i
324 nomi dei segnali e le costanti di preprocessore che li identificano, che sono
325 tutte nella forma \texttt{SIGnome}, e sono queste che devono essere usate nei
326 programmi. Come tutti gli altri nomi e le funzioni che concernono i segnali,
327 esse sono definite nell'header di sistema \headfile{signal.h}.
328
329 \begin{table}[!htb]
330   \footnotesize
331   \centering
332   \begin{tabular}[c]{|l|c|c|l|}
333     \hline
334     \textbf{Segnale} &\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
335     \hline
336     \hline
337     \signal{SIGHUP}  &P & T & Hangup o terminazione del processo di 
338                               controllo.\\
339     \signal{SIGINT}  &PA& T & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c}).\\
340     \signal{SIGQUIT} &P & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y}).\\
341     \signal{SIGILL}  &PA& C & Istruzione illecita.\\
342     \signal{SIGTRAP} &S & C & Trappole per un Trace/breakpoint.\\
343     \signal{SIGABRT} &PA& C & Segnale di abort da \func{abort}.\\
344     \signald{SIGIOT}  &B & C & Trappola di I/O. Sinonimo di \signal{SIGABRT}.\\
345     \signal{SIGBUS}  &BS& C & Errore sul bus (bad memory access).\\
346     \signal{SIGFPE}  &AP& C & Errore aritmetico.\\
347     \signal{SIGKILL} &P & T& Segnale di terminazione forzata.\\
348     \signal{SIGUSR1} &P & T & Segnale utente numero 1.\\
349     \signal{SIGSEGV} &AP& C & Errore di accesso in memoria.\\
350     \signal{SIGUSR2} &P & T & Segnale utente numero 2.\\
351     \signal{SIGPIPE} &P & T & \textit{Pipe} spezzata.\\
352     \signal{SIGALRM} &P & T & Segnale del timer da \func{alarm}.\\
353     \signal{SIGTERM} &AP& T & Segnale di terminazione (\texttt{C-\bslash}).\\
354     \signal{SIGCHLD} &P & I & Figlio terminato o fermato.\\
355     \signal{SIGCONT} &P &-- & Continua se fermato.\\
356     \signal{SIGSTOP} &P & S & Ferma il processo.\\
357     \signal{SIGTSTP} &P & S & Pressione del tasto di stop sul terminale.\\
358     \signal{SIGTTIN} &P & S & Input sul terminale per un processo 
359                               in background.\\
360     \signal{SIGTTOU} &P & S & Output sul terminale per un processo          
361                               in background.\\
362     \signal{SIGURG}  &BS& I & Ricezione di una \textit{urgent condition} su 
363                               un socket.\\
364     \signal{SIGXCPU} &BS& C & Ecceduto il limite sul tempo di CPU.\\
365     \signal{SIGXFSZ} &BS& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file.\\
366     \signal{SIGVTALRM}&BS& T& Timer di esecuzione scaduto.\\
367     \signal{SIGPROF} &BS& T & Timer del \textit{profiling} scaduto.\\
368     \signal{SIGWINCH}&B & I & Finestra ridimensionata (4.3BSD, Sun).\\
369     \signal{SIGIO}   &B & T & L'I/O è possibile.\\
370     \signal{SIGPOLL} &VS& T & \textit{Pollable event}, sinonimo di
371                               \signal{SIGIO}.\\
372     \signal{SIGPWR}  &V & T & Fallimento dell'alimentazione.\\
373     \signal{SIGSYS}  &VS& C & \textit{system call} sbagliata.\\
374     \hline
375     \signal{SIGSTKFLT}&?& T & Errore sullo stack del coprocessore (inusato).\\
376     \signald{SIGUNUSED}&?& C & Segnale inutilizzato (sinonimo di
377                                \signal{SIGSYS}).\\
378     \hline
379     \signal{SIGCLD}  &V & I & Sinonimo di \signal{SIGCHLD}.\\
380     \signal{SIGEMT}  &V & C & Trappola di emulatore.\\
381     \signal{SIGINFO} &B & T & Sinonimo di \signal{SIGPWR}.\\
382     \signal{SIGLOST} &? & T & Perso un lock sul file, sinonimo
383                               di \signal{SIGIO} (inusato).\\
384     \hline
385   \end{tabular}
386   \caption{Lista dei segnali ordinari in Linux.}
387   \label{tab:sig_signal_list}
388 \end{table}
389
390 In tab.~\ref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
391 ordinari definiti su Linux per tutte le possibili architetture (tratteremo
392 quelli \textit{real-time} in sez.~\ref{sec:sig_real_time}). Ma si tenga
393 presente che solo quelli elencati nella prima sezione della tabella sono
394 presenti su tutte le architetture. Nelle sezioni successive si sono riportati
395 rispettivamente quelli che esistono solo sull'architettura PC e quelli che non
396 esistono sull'architettura PC, ma sono definiti sulle architetture
397 \textit{alpha} o \textit{mips}.
398
399 Alcuni segnali erano previsti fin dallo standard ANSI C, ed i segnali sono
400 presenti in tutti i sistemi unix-like, ma l'elenco di quelli disponibili non è
401 uniforme, ed alcuni di essi sono presenti solo su alcune implementazioni o
402 architetture hardware, ed anche il loro significato può variare. Per questo si
403 sono riportati nella seconda colonna della tabella riporta gli standard in cui
404 ciascun segnale è stato definito, indicati con altrettante lettere da
405 interpretare secondo la legenda di tab.~\ref{tab:sig_standard_leg}. Si tenga
406 presente che il significato dei segnali è abbastanza indipendente dalle
407 implementazioni solo per quelli definiti negli standard POSIX.1-1990 e
408 POSIX.1-2001. 
409
410 \begin{table}[htb]
411   \footnotesize
412   \centering
413   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
414     \hline
415     \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
416     \hline
417     \hline
418     P & POSIX.1-1990.\\
419     B & BSD (4.2 BSD e Sun).\\
420     A & ANSI C.\\
421     S & SUSv2 (e POSIX.1-2001).\\
422     V & System V.\\
423     ? & Ignoto.\\
424     \hline
425   \end{tabular}
426   \caption{Legenda dei valori degli standard riportati nella seconda colonna
427     di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.} 
428   \label{tab:sig_standard_leg}
429 \end{table}
430
431 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_notification} a ciascun segnale è
432 associata una specifica azione predefinita che viene eseguita quando nessun
433 gestore è installato. Le azioni predefinite possibili, che abbiamo già
434 descritto in sez.~\ref{sec:sig_notification}, sono state riportate in
435 tab.~\ref{tab:sig_signal_list} nella terza colonna, e di nuovo sono state
436 indicate con delle lettere la cui legenda completa è illustrata in
437 tab.~\ref{tab:sig_action_leg}).
438
439 \begin{table}[htb]
440   \footnotesize
441   \centering
442   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
443     \hline
444     \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
445     \hline
446     \hline
447     T & L'azione predefinita è terminare il processo.\\
448     C & L'azione predefinita è terminare il processo e scrivere un 
449         \textit{core dump}.\\
450     I & L'azione predefinita è ignorare il segnale.\\
451     S & L'azione predefinita è fermare il processo.\\
452     \hline
453   \end{tabular}
454   \caption{Legenda delle azioni predefinite dei segnali riportate nella terza
455     colonna di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.}
456   \label{tab:sig_action_leg}
457 \end{table}
458
459
460 Si inoltre noti come \signal{SIGCONT} sia l'unico segnale a non avere
461 l'indicazione di una azione predefinita nella terza colonna di
462 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}, questo perché il suo effetto è sempre quello
463 di far ripartire un programma in stato \texttt{T} fermato da un segnale di
464 stop. Inoltre i segnali \signal{SIGSTOP} e \signal{SIGKILL} si distinguono da
465 tutti gli altri per la specifica caratteristica di non potere essere né
466 intercettati, né bloccati, né ignorati.
467
468 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \macrod{NSIG} (e tiene
469 conto anche di quelli \textit{real-time}) e dato che i numeri dei segnali sono
470 allocati progressivamente, essa corrisponde anche al successivo del valore
471 numerico assegnato all'ultimo segnale definito.  La descrizione dettagliata
472 del significato dei precedenti segnali, raggruppati per tipologia, verrà
473 affrontata nei paragrafi successivi.
474
475
476 \subsection{I segnali di errore}
477 \label{sec:sig_prog_error}
478
479 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
480 l'hardware (come per i \textit{page fault} non validi o le eccezioni del
481 processore) rileva un qualche errore insanabile nel programma in
482 esecuzione. In generale la generazione di questi segnali significa che il
483 programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha dereferenziato un puntatore non
484 valido o ha eseguito una operazione aritmetica proibita) e l'esecuzione non
485 può essere proseguita.
486
487 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
488 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare le impostazioni della
489 console o eliminare i file di lock prima dell'uscita.  In questo caso il
490 gestore deve concludersi ripristinando l'azione predefinita e rialzando il
491 segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti spiacevoli,
492 ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il gestore non ci
493 fosse stato.
494
495 L'azione predefinita per tutti questi segnali è causare la terminazione del
496 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
497 la registrazione su disco di un file di \textit{core dump}, che un debugger
498 può usare per ricostruire lo stato del programma al momento della
499 terminazione.  Questi segnali sono:
500 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
501 \item[\signald{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
502   derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
503   aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow.  Se il gestore
504   ritorna il comportamento del processo è indefinito, ed ignorare questo
505   segnale può condurre ad un ciclo infinito.
506
507 %   Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
508 %   molte diverse eccezioni che \signal{SIGFPE} non distingue, mentre lo
509 %   standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
510 %   aritmetiche e richiede che esse siano notificate.
511 % TODO trovare altre info su SIGFPE e trattare la notifica delle eccezioni 
512   
513 \item[\signald{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
514   significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
515   privilegiata o inesistente, in generale del codice illecito. Poiché il
516   compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
517   file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
518   Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
519   posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
520   una variabile locale, andando a corrompere lo \textit{stack}. Lo stesso
521   segnale viene generato in caso di overflow dello \textit{stack} o di
522   problemi nell'esecuzione di un gestore.  Se il gestore ritorna il
523   comportamento del processo è indefinito.
524
525 \item[\signald{SIGSEGV}] Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
526   significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
527   memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
528   sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
529   accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale.  È tipico ottenere
530   questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non inizializzato
531   leggendo al di là della fine di un vettore.  Se il gestore ritorna il
532   comportamento del processo è indefinito.
533
534 \item[\signald{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
535   \signal{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
536   dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
537   \signal{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
538   (al di fuori dallo \textit{heap} o dallo \textit{stack}), mentre
539   \signal{SIGBUS} indica l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso
540   di un puntatore non allineato.
541
542 \item[\signald{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica
543   che il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando
544   la funzione \func{abort}, che genera questo segnale.
545
546 \item[\signald{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
547   dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
548   il debugging e un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
549
550 \item[\signald{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
551   richiede l'esecuzione di una \textit{system call}, ma si è fornito un codice
552   sbagliato per quest'ultima. 
553
554 \item[\signald{SIGEMT}] Il nome sta per \textit{emulation trap}. Il segnale non
555   è previsto da nessuno standard ed è definito solo su alcune architetture che
556   come il vecchio PDP11 prevedono questo tipo di interruzione, non è presente
557   sui normali PC.
558 \end{basedescript}
559
560
561 \subsection{I segnali di terminazione}
562 \label{sec:sig_termination}
563
564 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
565 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
566 trattarli in maniera differente. 
567
568 La ragione per cui può essere necessario intercettare questi segnali è che il
569 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
570 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
571 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
572 funzionamento (come il modo del terminale o le impostazioni di una qualche
573 periferica). L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il
574 processo, questi segnali sono:
575 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
576 \item[\signald{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
577   generico usato per causare la conclusione di un programma. È quello che
578   viene generato di default dal comando \cmd{kill}.  Al contrario di
579   \signal{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo
580   si usa per chiedere in maniera ``\textsl{educata}'' ad un processo di
581   concludersi.
582
583 \item[\signald{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
584   interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
585   dall'invio sul terminale del carattere di controllo ``\textit{INTR}'',
586   \textit{interrupt} appunto, che viene generato normalmente dalla sequenza
587   \cmd{C-c} sulla tastiera.
588
589 \item[\signald{SIGQUIT}] È analogo a \signal{SIGINT} con la differenza che è
590   controllato da un altro carattere di controllo, ``\textit{QUIT}'',
591   corrispondente alla sequenza \texttt{C-\bslash} sulla tastiera. A differenza
592   del precedente l'azione predefinita, oltre alla terminazione del processo,
593   comporta anche la creazione di un \textit{core dump}.  In genere lo si può
594   pensare come corrispondente ad una condizione di errore del programma
595   rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno fare eseguire al
596   gestore di questo segnale le operazioni di pulizia normalmente previste
597   (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in certi casi esse
598   possono eliminare informazioni utili nell'esame dei \textit{core dump}.
599
600 \item[\signald{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
601   qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
602   ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
603   In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
604   comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
605   intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
606   brutali, come \signal{SIGTERM} o \cmd{C-c} non funzionano. 
607
608   Se un processo non risponde a nessun altro segnale \signal{SIGKILL} ne causa
609   sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
610   processo da parte di \signal{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
611   kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
612   per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
613   per eseguire un gestore.
614
615 \item[\signald{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
616   terminale dell'utente si è disconnesso, ad esempio perché si è interrotta la
617   rete. Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
618   controllo di un terminale a tutti i processi della sessione (vedi
619   sez.~\ref{sec:sess_job_control}), in modo che essi possano disconnettersi
620   dal relativo terminale.  Viene inoltre usato in genere per segnalare ai
621   programmi di servizio (i cosiddetti \textsl{demoni}, vedi
622   sez.~\ref{sec:sess_daemon}), che non hanno un terminale di controllo, la
623   necessità di reinizializzarsi e rileggere il file (o i file) di
624   configurazione.
625 \end{basedescript}
626
627
628 \subsection{I segnali di allarme}
629 \label{sec:sig_alarm}
630
631 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer (vedi
632 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort}). Il loro comportamento predefinito è quello di
633 causare la terminazione del programma, ma con questi segnali la scelta
634 predefinita è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone sempre la
635 necessità di un gestore.  Questi segnali sono:
636 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
637 \item[\signald{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
638   un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
639   usato dalla funzione \func{alarm}.
640
641 \item[\signald{SIVGTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
642   precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
643   processo. 
644
645 \item[\signald{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
646   di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
647   che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
648   viene usato dagli strumenti che servono a fare la profilazione dell'utilizzo
649   del tempo di CPU da parte del processo.
650 \end{basedescript}
651
652
653 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
654 \label{sec:sig_asyncio}
655
656 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
657 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
658 generare questi segnali.  L'azione predefinita è di essere ignorati. Questi
659 segnali sono:
660 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
661 \item[\signald{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
662   pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i socket e i
663   terminali possono generare questo segnale, in Linux questo può essere usato
664   anche per i file, posto che la chiamata a \func{fcntl} che lo attiva abbia
665   avuto successo.
666
667 \item[\signald{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
668   urgenti o \textit{out-of-band} su di un socket; per maggiori dettagli al
669   proposito si veda sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}.
670
671 \item[\signald{SIGPOLL}] Questo segnale è definito nella standard POSIX.1-2001,
672   ed è equivalente a \signal{SIGIO} che invece deriva da BSD. Su Linux è
673   definito per compatibilità con i sistemi System V.
674 \end{basedescript}
675
676
677 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
678 \label{sec:sig_job_control}
679
680 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
681 loro uso è specializzato e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni
682 in cui si trattano gli argomenti relativi.  Questi segnali sono:
683 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
684 \item[\signald{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
685   figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
686   segnale, la sua gestione è trattata in sez.~\ref{sec:proc_wait}.
687
688 \item[\signald{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
689   precedente e definito come sinonimo. Il nome è obsoleto, deriva dalla
690   definizione del segnale su System V, ed oggi deve essere evitato.
691
692 \item[\signald{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
693   usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
694   \signal{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
695   ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
696   è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
697   installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
698   processo.
699   
700   La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
701   segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
702   che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
703   gestori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
704   se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
705   inviare un avviso. 
706
707 \item[\signald{SIGSTOP}] Il segnale ferma l'esecuzione di un processo, lo porta
708   cioè nello stato \textit{stopped} (vedi sez.~\ref{sec:proc_sched}). Il
709   segnale non può essere né intercettato, né ignorato, né bloccato.
710
711 \item[\signald{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
712   ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere
713   ``\textit{SUSP}'', prodotto dalla combinazione di tasti \cmd{C-z}, ed al
714   contrario di \signal{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere
715   un programma installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il
716   sistema o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per
717   esempio un programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un
718   gestore per riabilitarlo prima di fermarsi.
719
720 \item[\signald{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue
721   una sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in
722   \textit{background} tenta di leggere da un terminale viene inviato questo
723   segnale a tutti i processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è
724   di fermare il processo.  L'argomento è trattato in
725   sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
726
727 \item[\signald{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \signal{SIGTTIN}, ma
728   generato quando si tenta di scrivere sul terminale o modificarne uno dei
729   modi con un processo in \textit{background}. L'azione predefinita è di
730   fermare il processo, l'argomento è trattato in
731   sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
732 \end{basedescript}
733
734
735 \subsection{I segnali di operazioni errate}
736 \label{sec:sig_oper_error}
737
738 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
739 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
740 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
741 resto del sistema.  L'azione predefinita di questi segnali è normalmente
742 quella di terminare il processo, questi segnali sono:
743 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
744 \item[\signald{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle
745   \textit{pipe}, (o delle FIFO o dei socket) è necessario, prima che un
746   processo inizi a scrivere su una di esse, che un altro l'abbia aperta in
747   lettura (si veda sez.~\ref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è
748   partito o è terminato inavvertitamente alla scrittura sulla \textit{pipe} il
749   kernel genera questo segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o
750   ignorato la chiamata che lo ha causato fallisce, restituendo l'errore
751   \errcode{EPIPE}.
752
753 \item[\signald{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
754   segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
755   tempo di CPU disponibile, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. Fino al
756   kernel 2.2 terminava semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4,
757   seguendo le indicazioni dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un
758   \textit{core dump}.
759
760 \item[\signald{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
761   segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
762   dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
763   file, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}.  Fino al kernel 2.2 terminava
764   semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4, seguendo le indicazioni
765   dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un \textit{core dump}.
766
767 \item[\signald{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Tradizionalmente è il
768   segnale che viene generato quando si perde un advisory lock su un file su
769   NFS perché il server NFS è stato riavviato. Il progetto GNU lo utilizza per
770   indicare ad un client il crollo inaspettato di un server. In Linux è
771   definito come sinonimo di \signal{SIGIO} e non viene più usato.
772 \end{basedescript}
773
774
775 \subsection{Ulteriori segnali}
776 \label{sec:sig_misc_sig}
777
778 Raccogliamo qui infine una serie di segnali che hanno scopi differenti non
779 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
780 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
781 \item[\signald{SIGUSR1}] Insieme a \signal{SIGUSR2} è un segnale a disposizione
782   dell'utente che lo può usare per quello che vuole. Viene generato solo
783   attraverso l'invocazione della funzione \func{kill}. Entrambi i segnali
784   possono essere utili per implementare una comunicazione elementare fra
785   processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un
786   gestore. L'azione predefinita è di terminare il processo.
787 \item[\signald{SIGUSR2}] È il secondo segnale a disposizione degli utenti. Per
788   il suo utilizzo vale esattamente quanto appena detto per \signal{SIGUSR1}.
789 \item[\signald{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
790   generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
791   righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
792   programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
793   dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
794 \item[\signald{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
795   usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
796   del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
797   altri processi lo ignorano. Su Linux però viene utilizzato come sinonimo di
798   \signal{SIGPWR} e l'azione predefinita è di terminare il processo.
799 \item[\signald{SIGPWR}] Il segnale indica un cambio nello stato di
800   alimentazione di un eventuale gruppo di continuità e viene usato
801   principalmente per segnalare l'assenza ed il ritorno della corrente. Viene
802   usato principalmente con \cmd{init} per attivare o fermare le procedure di
803   spegnimento automatico all'esaurimento delle batterie. L'azione predefinita
804   è di terminare il processo.
805 \item[\signald{SIGSTKFLT}] Indica un errore nello stack del coprocessore
806   matematico, è definito solo per le architetture PC, ma è completamente
807   inusato. L'azione predefinita è di terminare il processo.
808 \end{basedescript}
809
810
811 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
812 \label{sec:sig_strsignal}
813
814 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
815 che stampano un messaggio di descrizione specificando il numero del segnale
816 con una delle costanti di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.  In genere si usano
817 quando si vuole notificare all'utente il segnale ricevuto, ad esempio nel caso
818 di terminazione di un processo figlio o di un gestore che gestisce più
819 segnali.
820
821 La prima funzione, \funcd{strsignal}, è una estensione GNU fornita dalla
822 \acr{glibc}, ed è accessibile solo avendo definito la macro
823 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo comportamento è analogo a quello della funzione
824 \func{strerror} (si veda sez.~\ref{sec:sys_strerror}) usata per notificare gli
825 errori:
826
827 \begin{funcproto}{
828 \fhead{string.h}
829 \fdecl{char *strsignal(int signum)} 
830 \fdesc{Ottiene la descrizione di un segnale.} 
831 }
832
833 {La funzione ritorna puntatore ad una stringa che descrive il segnale, non
834   sono previste condizioni di errore ed \var{errno} non viene modificata.}
835 \end{funcproto}
836
837
838 La funzione ritorna sempre il puntatore ad una stringa che contiene la
839 descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{signum}, se questo non
840 indica un segnale valido viene restituito il puntatore ad una stringa che
841 segnale che il valore indicato non è valido.  Dato che la stringa è allocata
842 staticamente non se ne deve modificare il contenuto, che resta valido solo
843 fino alla successiva chiamata di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere
844 traccia del messaggio sarà necessario copiarlo.
845
846 La seconda funzione, \funcd{psignal}, deriva da BSD ed è analoga alla funzione
847 \func{perror} descritta in sez.~\ref{sec:sys_strerror}, il suo prototipo è:
848
849 \begin{funcproto}{
850 \fhead{signal.h}
851 \fdecl{void psignal(int sig, const char *s)}
852 \fdesc{Stampa un messaggio di descrizione di un segnale.} 
853 }
854 {La funzione non ritorna nulla e non prevede errori.}  
855 \end{funcproto}
856
857 La funzione stampa sullo \textit{standard error} un messaggio costituito dalla
858 stringa passata nell'argomento \param{s}, seguita dal carattere di due punti
859 ed una descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{sig}. 
860
861 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
862 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di usare la variabile globale
863 \var{sys\_siglist}, che è definita in \headfile{signal.h} e può essere
864 acceduta con la dichiarazione:
865 \includecodesnip{listati/siglist.c}
866
867 L'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
868 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
869   *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
870   *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
871
872
873
874 \section{La gestione di base dei segnali}
875 \label{sec:sig_management}
876
877 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
878 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
879 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
880 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
881 delegata appunto agli eventuali gestori che si sono installati.
882
883 In questa sezione vedremo come si effettua la gestione dei segnali, a partire
884 dalla loro interazione con le \textit{system call}, passando per le varie
885 funzioni che permettono di installare i gestori e controllare le reazioni di
886 un processo alla loro occorrenza.
887
888
889 \subsection{Il comportamento generale del sistema}
890 \label{sec:sig_gen_beha}
891
892 Abbiamo già trattato in sez.~\ref{sec:sig_intro} le modalità con cui il
893 sistema gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare
894 però il comportamento delle \textit{system call}; in particolare due di esse,
895 \func{fork} ed \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in
896 considerazione, data la loro stretta relazione con la creazione di nuovi
897 processi.
898
899 Come accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo
900 processo esso eredita dal padre sia le azioni che sono state impostate per i
901 singoli segnali, che la maschera dei segnali bloccati (vedi
902 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}).  Invece tutti i segnali pendenti e gli allarmi
903 vengono cancellati; essi infatti devono essere recapitati solo al padre, al
904 figlio dovranno arrivare solo i segnali dovuti alle sue azioni.
905
906 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
907 quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
908 installato un gestore vengono reimpostati a \constd{SIG\_DFL}. Non ha più
909 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
910 che non sono presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
911
912 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
913 gestore, viene mantenuto invece ogni eventuale impostazione dell'azione a
914 \constd{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
915 \const{SIG\_IGN} le risposte per \signal{SIGINT} e \signal{SIGQUIT} per i
916 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
917 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
918
919 Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre \textit{system call} si
920 danno sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano \textsl{lente}
921 (\textit{slow}) o \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran parte di esse
922 appartiene a quest'ultima categoria, che non è influenzata dall'arrivo di un
923 segnale. Esse sono dette \textsl{veloci} in quanto la loro esecuzione è
924 sostanzialmente immediata. La risposta al segnale viene sempre data dopo che
925 la \textit{system call} è stata completata, in quanto attendere per eseguire
926 un gestore non comporta nessun inconveniente.
927
928 \index{system~call~lente|(}
929
930 In alcuni casi però alcune \textit{system call} possono bloccarsi
931 indefinitamente e per questo motivo vengono chiamate \textsl{lente} o
932 \textsl{bloccanti}. In questo caso non si può attendere la conclusione della
933 \textit{system call}, perché questo renderebbe impossibile una risposta pronta
934 al segnale, per cui il gestore viene eseguito prima che la \textit{system
935   call} sia ritornata.  Un elenco dei casi in cui si presenta questa
936 situazione è il seguente:
937 \begin{itemize*}
938 \item la lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora
939   presenti (come per certi file di dispositivo, i socket o le \textit{pipe});
940 \item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
941   accettati immediatamente (di nuovo comune per i socket);
942 \item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non
943   immediate per una risposta (ad esempio l'apertura di un nastro che deve
944   essere riavvolto);
945 \item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
946   eseguite immediatamente;
947 \item le funzioni di intercomunicazione fra processi (vedi cap.~\ref{cha:IPC})
948   che si bloccano in attesa di risposte da altri processi;
949 \item la funzione \func{pause} (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) e le
950   analoghe \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e \func{sigwaitinfo} (vedi
951   sez.~\ref{sec:sig_real_time}), usate appunto per attendere l'arrivo di un
952   segnale;
953 \item le funzioni associate al \textit{file locking} (vedi
954   sez.~\ref{sec:file_locking})
955 \item la funzione \func{wait} e le analoghe funzioni di attesa se nessun
956   processo figlio è ancora terminato.
957 \end{itemize*}
958
959 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il gestore sia
960 ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
961 anche la \textit{system call} restituendo l'errore di \errcode{EINTR}. Questa
962 è a tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
963 gestori controllino lo stato di uscita delle funzioni che eseguono una system
964 call lenta per ripeterne la chiamata qualora l'errore fosse questo.
965
966 Dimenticarsi di richiamare una \textit{system call} interrotta da un segnale è
967 un errore comune, tanto che le \acr{glibc} provvedono una macro
968 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
969 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
970 non è diverso dall'uscita con un errore \errcode{EINTR}.
971
972 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
973 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente una \textit{system
974   call} interrotta invece di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è
975 bisogno di preoccuparsi di controllare il codice di errore; si perde però la
976 possibilità di eseguire azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare
977 condizione.
978
979 Linux e le \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
980 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
981 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
982 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le \textit{system
983   call} ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
984
985 Si tenga presente però che alcune \textit{system call} vengono comunque
986 interrotte con un errore di \errcode{EINTR} indipendentemente dal fatto che ne
987 possa essere stato richiesto il riavvio automatico, queste funzioni sono:
988
989 \begin{itemize*}
990 \item le funzioni di attesa di un segnale, come \func{pause} (vedi
991   sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}), \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e
992   \func{sigwaitinfo} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}).
993 \item le funzioni di attesa dell'\textit{I/O multiplexing}, come
994   \func{select}, \func{pselect}, \func{poll}, \func{ppoll}, \func{epoll\_wait}
995   e \func{epoll\_pwait} (vedi sez.~\ref{sec:file_multiplexing}).
996 \item le funzioni del System V IPC che prevedono attese: \func{msgrcv},
997   \func{msgsnd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_sysv_mq}), \func{semop} e
998   \func{semtimedop} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem}).
999 \item le funzioni di attesa di un processo: \func{usleep}, \func{nanosleep}
1000   (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) e \func{clock\_nanosleep} (vedi
1001   sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).
1002 \item le funzioni che operano sui socket quando è stato impostato un
1003   \textit{timeout} sugli stessi con \func{setsockopt} (vedi
1004   sez.~\ref{sec:sock_generic_options}) ed in particolare \func{accept},
1005   \func{recv}, \func{recvfrom}, \func{recvmsg} per un \textit{timeout} in
1006   ricezione e \func{connect}, \func{send}, \func{sendto} e \func{sendmsg} per
1007   un \textit{timeout} in trasmissione.
1008 %\item la funzione \func{io\_getevents} per l'I/O asincrono (vedi sez.??)
1009 \end{itemize*}
1010
1011
1012 \index{system~call~lente|)}
1013
1014
1015 \subsection{L'installazione di un gestore}
1016 \label{sec:sig_signal}
1017
1018 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
1019 funzione di sistema \funcd{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C.
1020 Quest'ultimo però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è
1021 tanto vaga da essere del tutto inutile in un sistema Unix. Per questo motivo
1022 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
1023 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
1024   alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
1025   alcuni argomenti aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
1026   vedremo in sez.~\ref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
1027   funzione \func{sigaction}.}  che è:
1028
1029 \begin{funcproto}{
1030 \fhead{signal.h}
1031 \fdecl{sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)}
1032 \fdesc{Installa un gestore di segnale (\textit{signal handler}).} 
1033 }
1034
1035 {La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo in caso di
1036   successo e \constd{SIG\_ERR} per un errore, nel qual caso \var{errno}
1037   assumerà il valore:
1038   \begin{errlist}
1039   \item[\errcode{EINVAL}] il numero di segnale \param{signum} non è valido.
1040   \end{errlist}
1041 }  
1042 \end{funcproto}
1043
1044 In questa definizione per l'argomento \param{handler} che indica il gestore da
1045 installare si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è una
1046 estensione GNU, definita dalle \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
1047 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, molto più leggibile di
1048 quanto non sia la versione originaria, che di norma è definita come:
1049 \includecodesnip{listati/signal.c}
1050 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
1051 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile.  Da un confronto
1052 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
1053 \typed{sighandler\_t} che è:
1054 \includecodesnip{listati/sighandler_t.c}
1055 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
1056 e che prende un argomento di tipo \ctyp{int}. Si noti come si devono usare le
1057 parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
1058 operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna un
1059 puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.
1060
1061 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
1062 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto la funzione che
1063 verrà usata come gestore del segnale.  Il numero di segnale passato
1064 nell'argomento \param{signum} può essere indicato direttamente con una delle
1065 costanti definite in sez.~\ref{sec:sig_standard}.  
1066
1067 L'argomento \param{handler} che indica il gestore invece, oltre all'indirizzo
1068 della funzione da chiamare all'occorrenza del segnale, può assumere anche i
1069 due valori costanti \const{SIG\_IGN} e \const{SIG\_DFL}. Il primo indica che
1070 il segnale deve essere ignorato. Il secondo ripristina l'azione predefinita, e
1071 serve a tornare al comportamento di default quando non si intende più gestire
1072 direttamente un segnale. Si ricordi però che i due segnali \signal{SIGKILL} e
1073 \signal{SIGSTOP} non possono essere né ignorati né intercettati e per loro
1074 l'uso di \func{signal} non ha alcun effetto, qualunque cosa si specifichi
1075 per \param{handler}.
1076
1077 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
1078 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
1079 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \const{SIG\_IGN} o si
1080 imposta \const{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di essere
1081 ignorato, tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno mai
1082 notificati.
1083
1084 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
1085 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
1086 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
1087 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata, secondo la
1088 semantica inaffidabile; anche Linux seguiva questa convenzione con le vecchie
1089 librerie del C come la \acr{libc4} e la \acr{libc5}.\footnote{nelle
1090   \acr{libc5} esiste però la possibilità di includere \file{bsd/signal.h} al
1091   posto di \headfile{signal.h}, nel qual caso la funzione \func{signal} viene
1092   ridefinita per seguire la semantica affidabile usata da BSD.}
1093
1094 Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non disinstallando il gestore
1095 e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con l'utilizzo delle
1096 \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è passato a questo comportamento.  Il
1097 comportamento della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato
1098 per i motivi visti in sez.~\ref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto
1099 chiamando \funcm{sysv\_signal}, una volta che si sia definita la macro
1100 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}.  In generale, per evitare questi problemi, l'uso di
1101 \func{signal}, che tra l'altro ha un comportamento indefinito in caso di
1102 processo multi-\textit{thread}, è da evitare: tutti i nuovi programmi devono
1103 usare \func{sigaction}.
1104
1105 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
1106 processo che ignora i segnali \signal{SIGFPE}, \signal{SIGILL}, o
1107 \signal{SIGSEGV}, qualora questi non originino da una chiamata ad una
1108 \func{kill} o altra funzione affine, è indefinito. Un gestore che ritorna da
1109 questi segnali può dare luogo ad un ciclo infinito.
1110
1111
1112 \subsection{Le funzioni per l'invio di segnali}
1113 \label{sec:sig_kill_raise}
1114
1115 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_types} un segnale può anche essere
1116 generato direttamente nell'esecuzione di un programma, attraverso la chiamata
1117 ad una opportuna \textit{system call}. Le funzioni che si utilizzano di solito
1118 per inviare un segnale generico ad un processo sono \func{raise} e
1119 \func{kill}.
1120
1121 La funzione \funcd{raise}, definita dallo standard ANSI C, serve per inviare
1122 un segnale al processo corrente,\footnote{non prevedendo la presenza di un
1123   sistema multiutente lo standard ANSI C non poteva che definire una funzione
1124   che invia il segnale al programma in esecuzione, nel caso di Linux questa
1125   viene implementata come funzione di compatibilità.}  il suo prototipo è:
1126
1127 \begin{funcproto}{
1128 \fhead{signal.h}
1129 \fdecl{int raise(int sig)}
1130 \fdesc{Invia un segnale al processo corrente.} 
1131 }
1132
1133 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1134   caso \var{errno} assumerà il valore: 
1135   \begin{errlist}
1136   \item[\errcode{EINVAL}] il segnale \param{sig} non è valido.
1137   \end{errlist}
1138 }
1139 \end{funcproto}
1140
1141 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
1142 essere specificato con una delle costanti illustrate in
1143 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.  In genere questa funzione viene usata per
1144 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
1145 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
1146 gestore dovrà prima reinstallare l'azione predefinita, per poi attivarla
1147 chiamando \func{raise}.
1148
1149 In realtà \func{raise} è una funzione di libreria, che per i processi ordinari
1150 viene implementata attraverso la funzione di sistema \funcd{kill} che è quella
1151 che consente effettivamente di inviare un segnale generico ad un processo, il
1152  suo prototipo è:
1153
1154 \begin{funcproto}{
1155 \fhead{sys/types.h}
1156 \fhead{signal.h}
1157 \fdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)}
1158 \fdesc{Invia un segnale ad uno o più processi.} 
1159 }
1160
1161 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1162   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1163   \begin{errlist}
1164     \item[\errcode{EINVAL}] il segnale specificato non esiste.
1165     \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
1166       segnale.
1167     \item[\errcode{ESRCH}] il processo o il gruppo di processi indicato non
1168       esiste.
1169   \end{errlist}
1170 }
1171 \end{funcproto}
1172
1173 La funzione invia il segnale specificato dall'argomento \param{sig} al
1174 processo o ai processi specificati con l'argomento \param{pid}.  Lo standard
1175 POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per specificare il
1176 segnale nullo.  Se la funzione viene chiamata con questo valore non viene
1177 inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori, in tal
1178 caso si otterrà un errore \errcode{EPERM} se non si hanno i permessi necessari
1179 ed un errore \errcode{ESRCH} se il processo o i processi specificati
1180 con \param{pid} non esistono.
1181
1182 \begin{table}[htb]
1183   \footnotesize
1184   \centering
1185   \begin{tabular}[c]{|r|p{8cm}|}
1186     \hline
1187     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1188     \hline
1189     \hline
1190     $>0$ & Il segnale è mandato al processo con \ids{PID} uguale
1191            a \param{pid}.\\
1192     0    & Il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group}
1193            del chiamante.\\  
1194     $-1$ & Il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
1195     $<-1$& Il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group} 
1196            con \ids{PGID} uguale a $|\param{pid}|$.\\
1197     \hline
1198   \end{tabular}
1199   \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
1200     \func{kill}.}
1201   \label{tab:sig_kill_values}
1202 \end{table}
1203
1204 A seconda del valore dell'argomento \param{pid} si può inviare il segnale ad
1205 uno specifico processo, ad un \textit{process group} (vedi
1206 sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) o a tutti i processi, secondo quanto
1207 illustrato in tab.~\ref{tab:sig_kill_values} che riporta i valori possibili
1208 per questo argomento. Si tenga conto però che il sistema ricicla i \ids{PID}
1209 (come accennato in sez.~\ref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo
1210 non significa che esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il
1211 segnale.
1212
1213 Indipendentemente dalla funzione specifica che viene usata solo
1214 l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in tutti gli
1215 altri casi l'\ids{UID} reale o l'\ids{UID} effettivo del processo chiamante
1216 devono corrispondere all'\ids{UID} reale o all'\ids{UID} salvato della
1217 destinazione. Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1218 \signal{SIGCONT}, nel quale occorre anche che entrambi i processi appartengano
1219 alla stessa sessione.
1220
1221 Si tenga presente che, per il ruolo fondamentale che riveste nel sistema, non
1222 è possibile inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso
1223 non abbia un gestore installato.  Infine, seguendo le specifiche POSIX
1224 1003.1-2001, l'uso della chiamata \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale
1225 sia inviato (con la solita eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i
1226 quali i permessi lo consentano. Lo standard permette comunque alle varie
1227 implementazioni di escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione
1228 Linux non invia il segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1229
1230 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
1231 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
1232 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
1233 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
1234 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile.  Una seconda funzione
1235 che può essere definita in termini di \func{kill} è \funcd{killpg}, il suo
1236 prototipo è:
1237
1238 \begin{funcproto}{
1239 \fhead{signal.h}
1240 \fdecl{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)}
1241 \fdesc{Invia un segnale ad un \textit{process group}.} 
1242 }
1243
1244 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, e gli
1245   errori sono gli stessi di \func{kill}.
1246 }
1247 \end{funcproto}
1248
1249
1250 La funzione invia il segnale \param{signal} al \textit{process group} il cui
1251 \acr{PGID} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) è indicato
1252 dall'argomento \param{pidgrp}, che deve essere un intero positivo. Il suo
1253 utilizzo è sostanzialmente equivalente all'esecuzione di \code{kill(-pidgrp,
1254   signal)}.
1255
1256 Oltre alle precedenti funzioni di base, vedremo più avanti che esistono altre
1257 funzioni per inviare segnali generici, come \func{sigqueue} per i segnali
1258 \textit{real-time} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}) e le specifiche
1259 funzioni per i \textit{thread} che tratteremo in sez.~\ref{sec:thread_signal}.
1260
1261 Esiste però un'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale che
1262 vale la pena di trattare a parte per le sue peculiarità. La funzione in
1263 questione è \funcd{abort} che, come accennato in
1264 sez.~\ref{sec:proc_termination}, permette di abortire l'esecuzione di un
1265 programma tramite l'invio del segnale \signal{SIGABRT}. Il suo prototipo è:
1266
1267 \begin{funcproto}{
1268 \fhead{stdlib.h}
1269 \fdecl{void abort(void)}
1270 \fdesc{Abortisce il processo corrente.} 
1271 }
1272
1273 {La funzione non ritorna, il processo viene terminato.}
1274 \end{funcproto}
1275
1276 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} o di un'altra
1277 funzione per l'invio di \signal{SIGABRT} è che anche se il segnale è bloccato
1278 o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale può però essere
1279 intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura prima della
1280 terminazione del processo.
1281
1282 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1283 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1284 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1285 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1286 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1287 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1288 eventuali funzioni registrate con \func{atexit} e \func{on\_exit}.
1289
1290
1291
1292
1293 \subsection{Le funzioni di allarme ed i \textit{timer}}
1294 \label{sec:sig_alarm_abort}
1295
1296 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1297 vari segnali usati per la temporizzazione, per ciascuno di essi infatti sono
1298 previste delle funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più comune, e
1299 la più semplice, delle funzioni usate per la temporizzazione è la funzione di
1300 sistema \funcd{alarm}, il cui prototipo è:
1301
1302 \begin{funcproto}{
1303 \fhead{unistd.h}
1304 \fdecl{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1305 \fdesc{Predispone l'invio di un allarme.} 
1306 }
1307
1308 {La funzione ritorna il numero di secondi rimanenti ad un precedente allarme,
1309   o $0$ se non c'erano allarmi pendenti, non sono previste condizioni di
1310   errore.}
1311 \end{funcproto}
1312
1313 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1314 un'interruzione nel futuro, ad esempio per effettuare una qualche operazione
1315 dopo un certo periodo di tempo, programmando l'emissione di un segnale (nel
1316 caso in questione \signal{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato
1317 dall'argomento \param{seconds}. Se si specifica per \param{seconds} un valore
1318 nullo non verrà inviato nessun segnale. Siccome alla chiamata viene cancellato
1319 ogni precedente allarme, questo valore può essere usato per cancellare una
1320 programmazione precedente.
1321
1322 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1323 dell'allarme programmato in precedenza. In questo modo è possibile controllare
1324 se non si è cancellato un precedente allarme e predisporre eventuali misure
1325 che permettano di gestire il caso in cui servono più interruzioni.
1326
1327 In sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1328 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1329 il \textit{system time}.  Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1330 processo tre diversi timer:
1331 \begin{itemize*}
1332 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1333   corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1334   l'emissione di \signal{SIGALRM};
1335 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1336   processo in user space (che corrisponde all'\textit{user time}). La scadenza
1337   di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGVTALRM};
1338 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1339   utilizzati direttamente dal processo in user space, e dal kernel nelle
1340   \textit{system call} ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1341   sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{processor time}). La
1342   scadenza di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGPROF}.
1343 \end{itemize*}
1344
1345 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1346 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1347 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1348 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1349 genera il segnale una sola volta.
1350
1351 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \funcd{setitimer}
1352 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1353 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1354 suo prototipo è:
1355
1356 \begin{funcproto}{
1357 \fhead{sys/time.h}
1358 \fdecl{int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct
1359   itimerval *ovalue)}
1360   
1361 \fdesc{Predispone l'invio di un segnale di allarme.} 
1362 }
1363
1364 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1365   caso \var{errno} assumerà uno dei valori \errval{EINVAL} o \errval{EFAULT}
1366   nel loro significato generico.}
1367 \end{funcproto}
1368
1369
1370 La funzione predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza
1371 dell'intervallo indicato dall'argomento \param{value}.  Il valore
1372 dell'argomento \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1373 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1374 tab.~\ref{tab:sig_setitimer_values}.
1375 \begin{table}[htb]
1376   \footnotesize
1377   \centering
1378   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1379     \hline
1380     \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1381     \hline
1382     \hline
1383     \constd{ITIMER\_REAL}    & \textit{real-time timer}\\
1384     \constd{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1385     \constd{ITIMER\_PROF}    & \textit{profiling timer}\\
1386     \hline
1387   \end{tabular}
1388   \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1389     \func{setitimer}.}
1390   \label{tab:sig_setitimer_values}
1391 \end{table}
1392
1393 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare
1394 il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore
1395 viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1396 struttura \struct{itimerval}, definita in fig.~\ref{fig:file_stat_struct}.
1397
1398 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1399 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1400 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \struct{timeval} che
1401 permette una precisione fino al microsecondo.
1402
1403 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1404 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1405 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1406 è nullo il timer si ferma.
1407
1408 \begin{figure}[!htb]
1409   \footnotesize \centering
1410   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1411     \includestruct{listati/itimerval.h}
1412   \end{minipage} 
1413   \normalsize 
1414   \caption{La struttura \structd{itimerval}, che definisce i valori dei timer
1415     di sistema.}
1416   \label{fig:sig_itimerval}
1417 \end{figure}
1418
1419 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1420 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1421 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1422 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale delle \acr{glibc}
1423 \cite{GlibcMan} che ne riporta la definizione mostrata in
1424 fig.~\ref{fig:sig_alarm_def}.\footnote{questo comporta anche che non è il caso
1425   di mescolare chiamate ad \func{abort} e a \func{setitimer}.}
1426
1427 \begin{figure}[!htb]
1428   \footnotesize \centering
1429   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1430     \includestruct{listati/alarm_def.c}
1431   \end{minipage} 
1432   \normalsize 
1433   \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.} 
1434   \label{fig:sig_alarm_def}
1435 \end{figure}
1436
1437 Si deve comunque tenere presente che fino al kernel 2.6.16 la precisione di
1438 queste funzioni era limitata dalla frequenza del timer di sistema, determinato
1439 dal valore della costante \texttt{HZ} di cui abbiamo già parlato in
1440 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, in quanto le temporizzazioni erano calcolate in
1441 numero di interruzioni del timer (i cosiddetti ``\textit{jiffies}''), ed era
1442 assicurato soltanto che il segnale non sarebbe stato mai generato prima della
1443 scadenza programmata (l'arrotondamento cioè era effettuato per
1444 eccesso).\footnote{questo in realtà non è del tutto vero a causa di un bug,
1445   presente fino al kernel 2.6.12, che in certe circostanze causava l'emissione
1446   del segnale con un arrotondamento per difetto.}
1447
1448 L'uso del contatore dei \textit{jiffies}, un intero a 32 bit nella maggior
1449 parte dei casi, comportava inoltre l'impossibilità di specificare tempi molto
1450 lunghi. superiori al valore della costante \constd{MAX\_SEC\_IN\_JIFFIES},
1451 pari, nel caso di default di un valore di \const{HZ} di 250, a circa 99 giorni
1452 e mezzo. Con il cambiamento della rappresentazione effettuato nel kernel
1453 2.6.16 questo problema è scomparso e con l'introduzione dei timer ad alta
1454 risoluzione (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) nel kernel 2.6.21 la
1455 precisione è diventata quella fornita dall'hardware disponibile.
1456
1457 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1458 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1459 è attivo (questo è sempre vero per \const{ITIMER\_VIRTUAL}) la consegna è
1460 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1461 seconda del carico del sistema.
1462
1463 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1464 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1465 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1466 stato consegnato. In questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1467 in sez.~\ref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato. Per questo
1468 oggi l'uso di questa funzione è deprecato a favore degli
1469 \textit{high-resolution timer} e della cosiddetta \textit{POSIX Timer API},
1470 che tratteremo in sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}.
1471
1472 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1473 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1474 \funcd{getitimer}, il cui prototipo è:
1475
1476 \begin{funcproto}{
1477 \fhead{sys/time.h}
1478 \fdecl{int getitimer(int which, struct itimerval *value)}
1479 \fdesc{Legge il valore di un timer.} 
1480 }
1481
1482 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1483   caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{getitimer}.  }
1484 \end{funcproto}
1485
1486 La funzione legge nella struttura \struct{itimerval} puntata da \param{value}
1487 il valore del timer specificato da \param{which} ed i suoi argomenti hanno lo
1488 stesso significato e formato di quelli di \func{setitimer}.
1489
1490
1491 \subsection{Le funzioni di pausa e attesa}
1492 \label{sec:sig_pause_sleep}
1493
1494 Sono parecchie le occasioni in cui si può avere necessità di sospendere
1495 temporaneamente l'esecuzione di un processo. Nei sistemi più elementari in
1496 genere questo veniva fatto con un ciclo di attesa in cui il programma ripete
1497 una operazione un numero sufficiente di volte per far passare il tempo
1498 richiesto.
1499
1500 Ma in un sistema multitasking un ciclo di attesa è solo un inutile spreco di
1501 tempo di processore, dato che altri programmi possono essere eseguiti nel
1502 frattempo, per questo ci sono delle apposite funzioni che permettono di
1503 mantenere un processo in attesa per il tempo voluto, senza impegnare il
1504 processore. In pratica si tratta di funzioni che permettono di portare
1505 esplicitamente il processo nello stato di \textit{sleep} (si ricordi quanto
1506 illustrato in tab.~\ref{tab:proc_proc_states}) per un certo periodo di tempo.
1507
1508 La prima di queste è la funzione di sistema \funcd{pause}, che viene usata per
1509 mettere un processo in attesa per un periodo di tempo indefinito, fino
1510 all'arrivo di un segnale, il suo prototipo è:
1511
1512 \begin{funcproto}{
1513 \fhead{unistd.h}
1514 \fdecl{int pause(void)}
1515 \fdesc{Pone il processo in pausa fino al ricevimento di un segnale.} 
1516 }
1517
1518 {La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed il relativo
1519   gestore è ritornato, nel qual caso restituisce $-1$ e \var{errno} assume il
1520   valore \errval{EINTR}.}
1521 \end{funcproto}
1522
1523 La funzione ritorna sempre con una condizione di errore, dato che il successo
1524 sarebbe quello di continuare ad aspettare indefinitamente. In genere si usa
1525 questa funzione quando si vuole mettere un processo in attesa di un qualche
1526 evento specifico che non è sotto il suo diretto controllo, ad esempio la si
1527 può usare per interrompere l'esecuzione del processo fino all'arrivo di un
1528 segnale inviato da un altro processo.
1529
1530 Quando invece si vuole fare attendere un processo per un intervallo di tempo
1531 già noto in partenza, lo standard POSIX.1 prevede una funzione di attesa
1532 specifica, \funcd{sleep}, il cui prototipo è:
1533
1534 \begin{funcproto}{
1535
1536 \fhead{unistd.h}
1537 \fdecl{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1538 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in secondi.} 
1539 }
1540
1541 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata  o il
1542   numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale, non sono
1543   previsti codici di errore.}
1544 \end{funcproto}
1545
1546 La funzione pone il processo in stato di \textit{sleep} per il numero di
1547 secondi specificato dall'argomento \param{seconds}, a meno di non essere
1548 interrotta da un segnale. Alla terminazione del periodo di tempo indicato la
1549 funzione ritorna riportando il processo in stato \textit{runnable} così che
1550 questo possa riprendere l'esecuzione.
1551
1552 In caso di interruzione della funzione non è una buona idea ripetere la
1553 chiamata per il tempo rimanente restituito dalla stessa, in quanto la
1554 riattivazione del processo può avvenire in un qualunque momento, ma il valore
1555 restituito sarà sempre arrotondato al secondo. Questo può avere la conseguenza
1556 che se la successione dei segnali è particolarmente sfortunata e le differenze
1557 si accumulano, si possono avere ritardi anche di parecchi secondi rispetto a
1558 quanto programmato inizialmente. In genere la scelta più sicura in questo caso
1559 è quella di stabilire un termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il
1560 numero di secondi che restano da aspettare.
1561
1562 Si tenga presente che alcune implementazioni l'uso di \func{sleep} può avere
1563 conflitti con quello di \signal{SIGALRM}, dato che la funzione può essere
1564 realizzata con l'uso di \func{pause} e \func{alarm}, in una maniera analoga a
1565 quella dell'esempio che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_example}. In tal caso
1566 mescolare chiamate di \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione
1567 associata \signal{SIGALRM}, può portare a dei risultati indefiniti. Nel caso
1568 delle \acr{glibc} è stata usata una implementazione completamente indipendente
1569 e questi problemi non ci sono, ma un programma portabile non può fare questa
1570 assunzione.
1571
1572 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese soltanto in
1573 secondi, per questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita un'altra
1574 funzione con una precisione teorica del microsecondo. I due standard hanno
1575 delle definizioni diverse, ma le \acr{glibc} seguono (secondo la pagina di
1576 manuale almeno dalla versione 2.2.2) seguono quella di SUSv2 per cui la
1577 funzione \funcd{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di
1578 $\mu$), ha il seguente prototipo:
1579
1580 \begin{funcproto}{
1581 \fhead{unistd.h}
1582 \fdecl{int usleep(unsigned long usec)}
1583 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in microsecondi.} 
1584 }
1585
1586 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1587   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1588   \begin{errlist}
1589   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1590   \item[\errcode{EINVAL}] si è indicato un valore di \param{usec} maggiore di
1591     1000000.
1592   \end{errlist}
1593 }
1594 \end{funcproto}
1595
1596 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1597 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \signal{SIGALRM}, per questo
1598 motivo, pur essendovi citata, nello standard POSIX.1-2001 viene deprecata in
1599 favore della nuova funzione di sistema \funcd{nanosleep}, il cui prototipo è:
1600
1601 \begin{funcproto}{
1602 \fhead{unistd.h}
1603 \fdecl{int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem)}
1604 \fdesc{Pone il processo in pausa per un intervallo di tempo.} 
1605 }
1606
1607 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1608   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1609   \begin{errlist}
1610     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1611     \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1612       numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1613   \end{errlist}
1614 }
1615 \end{funcproto}
1616
1617 La funzione pone il processo in pausa portandolo nello stato di \textit{sleep}
1618 per il tempo specificato dall'argomento \param{req}, ed in caso di
1619 interruzione restituisce il tempo restante nell'argomento \param{rem}.  Lo
1620 standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1621 indipendente da \func{alarm}, e nel caso di Linux questo è fatto utilizzando
1622 direttamente il timer del kernel. Lo standard richiede inoltre che la funzione
1623 sia utilizzabile senza interferenze con l'uso di \signal{SIGALRM}. La funzione
1624 prende come argomenti delle strutture di tipo \struct{timespec}, la cui
1625 definizione è riportata in fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}, il che permette
1626 di specificare un tempo con una precisione teorica fino al nanosecondo.
1627
1628 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1629 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1630 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto
1631 inizialmente,\footnote{con l'eccezione, valida solo nei kernel della serie
1632   2.4, in cui, per i processi riavviati dopo essere stati fermati da un
1633   segnale, il tempo passato in stato \texttt{T} non viene considerato nel
1634   calcolo della rimanenza.} e basta richiamare la funzione per completare
1635 l'attesa.
1636
1637 Anche qui però occorre tenere presente che i tempi sono arrotondati, per cui
1638 la precisione, per quanto migliore di quella ottenibile con \func{sleep}, è
1639 relativa e in caso di molte interruzioni si può avere una deriva, per questo
1640 esiste la funzione \func{clock\_nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv})
1641 che permette di specificare un tempo assoluto anziché un tempo relativo.
1642
1643 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1644 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1645 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1646 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1647 occorrerà almeno attendere la successiva interruzione del timer di sistema,
1648 cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\const{HZ}, (sempre
1649 che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in
1650 esecuzione). Per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1651 arrotondato al multiplo successivo di 1/\const{HZ}. 
1652
1653 Con i kernel della serie 2.4 in realtà era possibile ottenere anche pause più
1654 precise del centesimo di secondo usando politiche di \textit{scheduling}
1655 \textit{real-time} come \const{SCHED\_FIFO} o \const{SCHED\_RR} (vedi
1656 sez.~\ref{sec:proc_real_time}); in tal caso infatti il calcolo sul numero di
1657 interruzioni del timer veniva evitato utilizzando direttamente un ciclo di
1658 attesa con cui si raggiungevano pause fino ai 2~ms con precisioni del
1659 $\mu$s. Questa estensione è stata rimossa con i kernel della serie 2.6, che
1660 consentono una risoluzione più alta del timer di sistema; inoltre a partire
1661 dal kernel 2.6.21, \func{nanosleep} può avvalersi del supporto dei timer ad
1662 alta risoluzione, ottenendo la massima precisione disponibile sull'hardware
1663 della propria macchina.
1664
1665
1666 \subsection{Un esempio elementare}
1667 \label{sec:sig_sigchld}
1668
1669 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1670 quello della gestione di \signal{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1671 sez.~\ref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1672 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al padre. In
1673 generale dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un
1674 processo, si può completare la gestione della terminazione installando un
1675 gestore per \signal{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello di chiamare
1676 \func{waitpid} per completare la procedura di terminazione in modo da evitare
1677 la formazione di \textit{zombie}.\footnote{si ricordi comunque che dal kernel
1678   2.6 seguendo lo standard POSIX.1-2001 per evitare di dover ricevere gli
1679   stati di uscita che non interessano basta impostare come azione predefinita
1680   quella di ignorare \signal{SIGCHLD}, nel qual caso viene assunta la
1681   semantica di System V, in cui il segnale non viene inviato, il sistema non
1682   genera \textit{zombie} e lo stato di terminazione viene scartato senza dover
1683   chiamare una \func{wait}.}
1684
1685 In fig.~\ref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1686 implementazione generica di una funzione di gestione per \signal{SIGCHLD},
1687 (che si trova nei sorgenti allegati nel file \file{SigHand.c}); se ripetiamo i
1688 test di sez.~\ref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con
1689 l'opzione \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa
1690 funzione come gestore di \signal{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha
1691 più la creazione di \textit{zombie}.
1692
1693 \begin{figure}[!htbp]
1694   \footnotesize  \centering
1695   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1696     \includecodesample{listati/hand_sigchild.c}
1697   \end{minipage}
1698   \normalsize 
1699   \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1700     \signal{SIGCHLD}.}
1701   \label{fig:sig_sigchld_handl}
1702 \end{figure}
1703
1704 Il codice del gestore è di lettura immediata, come buona norma di
1705 programmazione (si ricordi quanto accennato sez.~\ref{sec:sys_errno}) si
1706 comincia (\texttt{\small 6--7}) con il salvare lo stato corrente di
1707 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1708 (\texttt{\small 16--17}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1709 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che altrimenti sarebbe
1710 sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di
1711 \func{waitpid}.
1712
1713 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1714 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1715 (\texttt{\small 9--15}).  Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1716 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1717 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un certo
1718 lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito prima della
1719 generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso normalmente
1720 i segnali successivi vengono ``\textsl{fusi}'' col primo ed al processo ne
1721 viene recapitato soltanto uno.
1722
1723 Questo può essere un caso comune proprio con \signal{SIGCHLD}, qualora capiti
1724 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1725 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1726 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1727 rimosso verrà recapitato un solo segnale.
1728
1729 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1730 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1731 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1732 resterebbero in stato di \textit{zombie} per un tempo indefinito.
1733
1734 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1735 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1736 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda sez.~\ref{sec:proc_wait} per
1737 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1738 il parametro \const{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1739 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1740
1741
1742
1743 \section{La gestione avanzata dei segnali}
1744 \label{sec:sig_adv_control}
1745
1746 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento alle modalità più elementari
1747 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1748 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie \textit{race
1749   condition} che i segnali possono generare e alla natura asincrona degli
1750 stessi.
1751
1752 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1753 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1754 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1755 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1756 casistica ordinaria.
1757
1758
1759 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1760 \label{sec:sig_example}
1761
1762 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1763 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1764 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1765 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1766 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}.
1767
1768 \begin{figure}[!htb]
1769   \footnotesize \centering
1770   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1771     \includecodesample{listati/sleep_danger.c}
1772   \end{minipage}
1773   \normalsize 
1774   \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.} 
1775   \label{fig:sig_sleep_wrong}
1776 \end{figure}
1777
1778 Dato che è nostra intenzione utilizzare \signal{SIGALRM} il primo passo della
1779 nostra implementazione sarà quello di installare il relativo gestore salvando
1780 il precedente (\texttt{\small 14--17}).  Si effettuerà poi una chiamata ad
1781 \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del segnale a cui
1782 segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma (\texttt{\small
1783   18--20}) fino alla sua ricezione.  Al ritorno di \func{pause}, causato dal
1784 ritorno del gestore (\texttt{\small 1--9}), si ripristina il gestore originario
1785 (\texttt{\small 21--22}) restituendo l'eventuale tempo rimanente
1786 (\texttt{\small 23--24}) che potrà essere diverso da zero qualora
1787 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1788
1789 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1790 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1791 presenta una pericolosa \textit{race condition}.  Infatti, se il processo
1792 viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause}, può capitare
1793 (ad esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa scada prima
1794 dell'esecuzione di quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo l'arrivo
1795 di \signal{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un
1796 \textit{deadlock}, in quanto \func{pause} non verrebbe mai più interrotta (se
1797 non in caso di un altro segnale).
1798
1799 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1800 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi sez.~\ref{sec:proc_longjmp}) per
1801 uscire dal gestore. In questo modo, con una condizione sullo stato di
1802 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1803 codice del tipo di quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1804
1805 \begin{figure}[!htb]
1806   \footnotesize \centering
1807   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1808     \includecodesample{listati/sleep_defect.c}
1809   \end{minipage}
1810   \normalsize 
1811   \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.} 
1812   \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1813 \end{figure}
1814
1815 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18--27}) non ritorna come in
1816 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa la funzione \func{longjmp}
1817 (\texttt{\small 25}) per rientrare direttamente nel corpo principale del
1818 programma. Dato che in questo caso il valore di uscita che verrà restituito da
1819 \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione impostata in (\texttt{\small 9--12})
1820 si potrà evitare comunque che \func{pause} sia chiamata a vuoto.
1821
1822 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi, in questo caso infatti
1823 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali. Se
1824 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, l'esecuzione non
1825 riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo principale, interrompendone
1826 inopportunamente l'esecuzione.  Lo stesso tipo di problemi si presenterebbero
1827 se si volesse usare questa implementazione di \func{alarm} per stabilire un
1828 timeout su una qualunque \textit{system call} bloccante.
1829
1830 Un secondo esempio dei problemi a cui si può andare incontro è quello in cui
1831 si usa un segnale per notificare una qualche forma di evento. In genere quello
1832 che si fa in questo caso è impostare all'interno del gestore un opportuno flag
1833 da controllare nel corpo principale del programma, con un codice del tipo di
1834 quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}.
1835
1836 La logica del programma è quella di far impostare al gestore (\texttt{\small
1837   14--19}) una variabile globale, preventivamente inizializzata nel programma
1838 principale, ad un diverso valore. In questo modo dal corpo principale del
1839 programma si potrà determinare, osservandone il contenuto di detta variabile,
1840 l'occorrenza o meno del segnale, ed eseguire le azioni conseguenti
1841 (\texttt{\small 6--11}) relative.
1842
1843 \begin{figure}[!htbp]
1844   \footnotesize\centering
1845   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1846     \includecodesample{listati/sig_alarm.c}
1847   \end{minipage}
1848   \normalsize 
1849   \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1850     evento generato da un segnale.}
1851   \label{fig:sig_event_wrong}
1852 \end{figure}
1853
1854 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in
1855 sez.~\ref{sec:proc_race_cond}, in cui si genera una \textit{race
1856   condition}. Infatti, in una situazione in cui un segnale è già arrivato (e
1857 quindi \var{flag} è già stata impostata ad 1 nel gestore) se un altro segnale
1858 arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small 6}) ma
1859 prima della cancellazione di \var{flag} fatta subito dopo (\texttt{\small 7}),
1860 la sua occorrenza sarà perduta.
1861
1862 Questi esempi ci mostrano come per poter eseguire una gestione effettiva dei
1863 segnali occorrono delle funzioni più sofisticate di quelle finora
1864 illustrate. La funzione \func{signal} infatti ha la sua origine nella
1865 interfaccia alquanto primitiva che venne adottata nei primi sistemi Unix, ma
1866 con questa funzione è sostanzialmente impossibile gestire in maniera adeguata
1867 di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve reagire alla ricezione
1868 di un segnale.
1869
1870
1871
1872 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1873 \label{sec:sig_sigset}
1874
1875 \itindbeg{signal~set} 
1876
1877 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1878 originarie, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1879 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1880 gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali pendenti.
1881
1882 Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica dei
1883 segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1884 permette di ottenere un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1885 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1886 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1887 viene usualmente chiamato), tale tipo di dato viene usato per gestire il
1888 blocco dei segnali.
1889
1890 Inizialmente un \textsl{insieme di segnali} veniva rappresentato da un intero
1891 di dimensione opportuna, di solito pari al numero di bit dell'architettura
1892 della macchina, ciascun bit del quale era associato ad uno specifico
1893 segnale. Nel caso di architetture a 32 bit questo comporta un massimo di 32
1894 segnali distinti e dato che a lungo questi sono stati sufficienti non c'era
1895 necessità di nessuna struttura più complicata, in questo modo era possibile
1896 implementare le operazioni direttamente con istruzioni elementari del
1897 processore. 
1898
1899 Oggi questo non è più vero, in particolare con l'introduzione dei segnali
1900 \textit{real-rime} (che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_real_time}).  Dato che in
1901 generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una implementazione,
1902 perché non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti per mettere
1903 tutti i segnali in un intero, o perché in \type{sigset\_t} possono essere
1904 immagazzinate ulteriori informazioni, tutte le operazioni devono essere
1905 effettuate tramite le opportune funzioni di libreria che si curano di
1906 mascherare i dettagli di basso livello.
1907
1908 Lo standard POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione degli
1909 insiemi di segnali. Le prime quattro, che consentono di manipolare i contenuti
1910 di un \textit{signal set}, sono \funcd{sigemptyset}, \funcd{sigfillset},
1911 \funcd{sigaddset} e \funcd{sigdelset}; i rispettivi prototipi sono:
1912
1913 \begin{funcproto}{
1914 \fhead{signal.h}
1915 \fdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)}
1916 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali vuoto.}
1917 \fdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)}
1918 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali pieno.}
1919 \fdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)}
1920 \fdesc{Aggiunge un segnale ad un insieme di segnali.}
1921 \fdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)}
1922 \fdesc{Rimuove un segnale da un insieme di segnali.}
1923 }
1924
1925 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo, e $-1$ per un errore, nel qual
1926   caso \var{errno} assumerà il valore:
1927   \begin{errlist}
1928   \item[\errcode{EINVAL}] \param{signum} non è un segnale valido.
1929   \end{errlist}
1930 }
1931 \end{funcproto}
1932
1933 Le prime due funzioni inizializzano l'insieme di segnali indicato
1934 dall'argomento \param{set} rispettivamente ad un contenuto vuoto (in cui cioè
1935 non c'è nessun segnale) e pieno (in cui cioè ci sono tutti i segnali). Le
1936 altre due funzioni consentono di inserire o rimuovere uno specifico segnale
1937 indicato con l'argomento \param{signum} in un insieme. 
1938
1939 A queste funzioni si aggiunge l'ulteriore \funcd{sigismember}, che consente di
1940 verificare la presenza di un segnale in un insieme, il suo prototipo è:
1941
1942 \begin{funcproto}{
1943 \fhead{signal.h}
1944 \fdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)}
1945 \fdesc{Controlla se un segnale è in un insieme di segnali.}
1946 }
1947
1948 {La funzione ritorna $1$ il segnale è nell'insieme e $0$ altrimenti, e $-1$
1949   per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EINVAL}
1950   se si è specificato un puntatore \var{NULL}.}
1951 \end{funcproto}
1952
1953 La \acr{glibc} prevede inoltre altre funzioni non standardizzate, accessibili
1954 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. La prima di queste è
1955 \funcd{sigisemptyset}, che consente di verificare un insieme è vuoto, il suo
1956 prototipo è:
1957
1958 \begin{funcproto}{
1959 \fhead{signal.h}
1960 \fdecl{int sigisemptyset(sigset\_t *set)}
1961 \fdesc{Controlla se un insieme di segnali è vuoto.}
1962 }
1963
1964 {La funzione ritorna $1$ l'insieme è vuoto e $0$ altrimenti, non sono previste
1965   condizioni di errore.}
1966 \end{funcproto}
1967
1968 Alla precedente si aggiungono altre due funzioni consentono di effettuare
1969 delle operazioni logiche con gli insiemi di segnali, esse sono
1970 \funcd{sigorset} e \funcd{sigandset}, ed i rispettivi prototipi sono:
1971
1972 \begin{funcproto}{
1973 \fhead{signal.h}
1974 \fdecl{sigorset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1975 \fdesc{Crea l'unione di due insieme di segnali.}
1976 \fdecl{sigandset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1977 \fdesc{Crea l'intersezione di due insieme di segnali.} 
1978 }
1979
1980 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1981   caso \var{errno} assumerà il valore \errcode{EINVAL}.}
1982 \end{funcproto}
1983
1984
1985 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1986 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1987 segnali attivi (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). La modalità più comune, che
1988 è anche quella più portabile, prevede che possano essere definiti aggiungendo
1989 i segnali voluti ad un insieme vuoto ottenuto con \func{sigemptyset} o
1990 togliendo quelli che non servono da un insieme completo ottenuto con
1991 \func{sigfillset}.
1992
1993 \itindend{signal~set} 
1994
1995
1996 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
1997 \label{sec:sig_sigaction}
1998
1999 Abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:sig_signal} i problemi di compatibilità
2000 relativi all'uso di \func{signal}. Per ovviare a tutto questo lo standard
2001 POSIX.1 ha ridefinito completamente l'interfaccia per la gestione dei segnali,
2002 rendendola molto più flessibile e robusta, anche se leggermente più complessa.
2003
2004 La funzione di sistema principale prevista dall'interfaccia POSIX.1 per i
2005 segnali è \funcd{sigaction}. Essa ha sostanzialmente lo stesso uso di
2006 \func{signal}, permette cioè di specificare le modalità con cui un segnale può
2007 essere gestito da un processo. Il suo prototipo è:
2008
2009 \begin{funcproto}{
2010 \fhead{signal.h}
2011 \fdecl{int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction
2012   *oldact)}  
2013 \fdesc{Installa una nuova azione per un segnale.} 
2014 }
2015
2016 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2017   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2018   \begin{errlist}
2019   \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2020   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido o si è
2021     cercato di installare il gestore per \signal{SIGKILL} o
2022     \signal{SIGSTOP}.
2023   \end{errlist}
2024 }
2025 \end{funcproto}
2026
2027 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
2028 indicato dall'argomento \param{signum}. Si parla di \textsl{azione} e non di
2029 \textsl{gestore} come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione
2030 consente di specificare le varie caratteristiche della risposta al segnale,
2031 non solo la funzione che verrà eseguita alla sua occorrenza.  
2032
2033 Per questo motivo lo standard POSIX.1 raccomanda di usare sempre questa
2034 funzione al posto della precedente \func{signal}, che in genere viene
2035 ridefinita in termini di \func{sigaction}, in quanto la nuova interfaccia
2036 permette un controllo completo su tutti gli aspetti della gestione di un
2037 segnale, sia pure al prezzo di una maggiore complessità d'uso.
2038
2039 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
2040 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
2041 corrente viene restituito indietro.  Questo permette (specificando \param{act}
2042 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
2043 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova. Se
2044 sia \param{act} che \param{oldact} la funzione può essere utilizzata per
2045 verificare, se da luogo ad un errore, se il segnale indicato è valido per la
2046 piattaforma che si sta usando.
2047
2048 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \struct{sigaction},
2049 tramite la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata
2050 ad un segnale.  Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è
2051 definita secondo quanto riportato in fig.~\ref{fig:sig_sigaction}. Il campo
2052 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
2053 più usato.
2054
2055 \begin{figure}[!htb]
2056   \footnotesize \centering
2057   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2058     \includestruct{listati/sigaction.h}
2059   \end{minipage} 
2060   \normalsize 
2061   \caption{La struttura \structd{sigaction}.} 
2062   \label{fig:sig_sigaction}
2063 \end{figure}
2064
2065 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
2066 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
2067 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
2068 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il
2069 gestore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi
2070 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente
2071 l'invocazione.
2072
2073 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
2074 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
2075 fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
2076 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato eseguito
2077 correttamente, la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri gestori
2078 usando \var{sa\_mask} per bloccare \signal{SIGALRM} durante la loro
2079 esecuzione.  Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari aspetti
2080 del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo ai vari
2081 segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati in
2082 tab.~\ref{tab:sig_sa_flag}.
2083
2084 \begin{table}[!htb]
2085   \footnotesize
2086   \centering
2087   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2088     \hline
2089     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2090     \hline
2091     \hline
2092     \constd{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} allora non deve
2093                             essere notificato quando il processo figlio viene
2094                             fermato da uno dei segnali \signal{SIGSTOP},
2095                             \signal{SIGTSTP}, \signal{SIGTTIN} o 
2096                             \signal{SIGTTOU}, questo flag ha significato solo
2097                             quando si imposta un gestore per \signal{SIGCHLD}.\\
2098     \constd{SA\_NOCLDWAIT}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} e si richiede di
2099                             ignorare il segnale con \const{SIG\_IGN} allora i
2100                             processi figli non diventano \textit{zombie} quando
2101                             terminano; questa funzionalità è stata introdotta
2102                             nel kernel 2.6 e va a modificare il comportamento
2103                             di \func{waitpid} come illustrato in
2104                             sez.~\ref{sec:proc_wait}, se si installa un gestore
2105                             con questo flag attivo il segnale \signal{SIGCHLD}
2106                             viene comunque generato.\\
2107     \constd{SA\_NODEFER}  & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
2108                             l'esecuzione del gestore.\\
2109     \constd{SA\_NOMASK}   & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2110                             \const{SA\_NODEFER}, non deve essere più
2111                             utilizzato.\\ 
2112     \constd{SA\_ONESHOT}  & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2113                             \const{SA\_RESETHAND}, non deve essere più
2114                             utilizzato.\\ 
2115     \constd{SA\_ONSTACK}  & Stabilisce l'uso di uno \textit{stack} alternativo
2116                             per l'esecuzione del gestore (vedi
2117                             sez.~\ref{sec:sig_specific_features}).\\  
2118     \constd{SA\_RESETHAND}& Ristabilisce l'azione per il segnale al valore 
2119                             predefinito una volta che il gestore è stato
2120                             lanciato, riproduce cioè il comportamento della
2121                             semantica inaffidabile.\\  
2122     \constd{SA\_RESTART}  & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
2123                             call} quando vengono interrotte dal suddetto
2124                             segnale, riproduce cioè il comportamento standard
2125                             di BSD.\\ 
2126     \constd{SA\_SIGINFO}  & Deve essere specificato quando si vuole usare un
2127                             gestore in forma estesa usando
2128                             \var{sa\_sigaction} al posto di
2129                             \var{sa\_handler}.\\
2130     \hline
2131   \end{tabular}
2132   \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \struct{sigaction}.}
2133   \label{tab:sig_sa_flag}
2134 \end{table}
2135
2136 Come si può notare in fig.~\ref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction} permette
2137 di utilizzare due forme diverse di gestore,\footnote{la possibilità è prevista
2138   dallo standard POSIX.1b, ed è stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x
2139   con l'introduzione dei segnali \textit{real-time} (vedi
2140   sez.~\ref{sec:sig_real_time}); in precedenza era possibile ottenere alcune
2141   informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un secondo parametro
2142   addizionale di tipo \var{sigcontext}, che adesso è deprecato.}  da
2143 specificare, a seconda dell'uso o meno del flag \const{SA\_SIGINFO},
2144 rispettivamente attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o \var{sa\_handler}.
2145 Quest'ultima è quella classica usata anche con \func{signal}, mentre la prima
2146 permette di usare un gestore più complesso, in grado di ricevere informazioni
2147 più dettagliate dal sistema, attraverso la struttura \struct{siginfo\_t},
2148 riportata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}.  I due campi devono essere usati in
2149 maniera alternativa, in certe implementazioni questi campi vengono addirittura
2150 definiti come una \direct{union}.\footnote{la direttiva \direct{union} del
2151   linguaggio C definisce una variabile complessa, analoga a una stuttura, i
2152   cui campi indicano i diversi tipi di valori che possono essere salvati, in
2153   maniera alternativa, all'interno della stessa.}
2154
2155 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora possibile
2156 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
2157 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
2158 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
2159 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
2160 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
2161 causato l'emissione del segnale.
2162
2163 \begin{figure}[!htb]
2164   \footnotesize \centering
2165   \begin{minipage}[c]{0.9\textwidth}
2166     \includestruct{listati/siginfo_t.h}
2167   \end{minipage} 
2168   \normalsize 
2169   \caption{La struttura \structd{siginfo\_t}.} 
2170   \label{fig:sig_siginfo_t}
2171 \end{figure}
2172  
2173 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
2174 \textit{real-time} e per tutti quelli inviati tramite da un processo con
2175 \func{kill} o affini, le informazioni circa l'origine del segnale stesso, ad
2176 esempio se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill}, ecc. Il valore
2177 viene sempre espresso come una costante,\footnote{le definizioni di tutti i
2178   valori possibili si trovano in \file{bits/siginfo.h}.} ed i valori possibili
2179 in questo caso sono riportati in tab.~\ref{tab:sig_si_code_generic}.
2180
2181 Nel caso di alcuni segnali però il valore di \var{si\_code} viene usato per
2182 fornire una informazione specifica relativa alle motivazioni della ricezione
2183 dello stesso; ad esempio i vari segnali di errore (\signal{SIGILL},
2184 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS}) lo usano per fornire
2185 maggiori dettagli riguardo l'errore, come il tipo di errore aritmetico, di
2186 istruzione illecita o di violazione di memoria; mentre alcuni segnali di
2187 controllo (\signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e \signal{SIGPOLL}) forniscono
2188 altre informazioni specifiche.
2189
2190 \begin{table}[!htb]
2191   \footnotesize
2192   \centering
2193   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
2194     \hline
2195     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2196     \hline
2197     \hline
2198     \constd{SI\_USER}   & Generato da \func{kill} o \func{raise} o affini.\\
2199     \constd{SI\_KERNEL} & Inviato direttamente dal kernel.\\
2200     \constd{SI\_QUEUE}  & Inviato con \func{sigqueue} (vedi
2201                           sez.~\ref{sec:sig_real_time}).\\ 
2202     \constd{SI\_TIMER}  & Scadenza di un \textit{POSIX timer} (vedi
2203                           sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).\\ 
2204     \constd{SI\_MESGQ}  & Inviato al cambiamento di stato di una coda di
2205                           messaggi POSIX (vedi sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}),
2206                           introdotto con il kernel 2.6.6.\\ 
2207     \constd{SI\_ASYNCIO}& Una operazione di I/O asincrono (vedi
2208                           sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) è stata
2209                           completata.\\
2210     \constd{SI\_SIGIO}  & Segnale di \signal{SIGIO} da una coda (vedi
2211                           sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}).\\ 
2212     \constd{SI\_TKILL}  & Inviato da \func{tkill} o \func{tgkill} (vedi
2213                           sez.~\ref{cha:thread_xxx}), introdotto con il kernel
2214                           2.4.19.\\ 
2215     \hline
2216   \end{tabular}
2217   \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2218     per i segnali generici.}
2219   \label{tab:sig_si_code_generic}
2220 \end{table}
2221
2222
2223 In questo caso il valore del campo \var{si\_code} deve essere verificato nei
2224 confronti delle diverse costanti previste per ciascuno di detti segnali; dato
2225 che si tratta di costanti, e non di una maschera binaria, i valori numerici
2226 vengono riutilizzati e ciascuno di essi avrà un significato diverso a seconda
2227 del segnale a cui è associato. 
2228
2229 L'elenco dettagliato dei nomi di queste costanti è riportato nelle diverse
2230 sezioni di tab.~\ref{tab:sig_si_code_special} che sono state ordinate nella
2231 sequenza in cui si sono appena citati i rispettivi segnali, il prefisso del
2232 nome indica comunque in maniera diretta il segnale a cui le costanti fanno
2233 riferimento.
2234
2235 \begin{table}[!htb]
2236   \footnotesize
2237   \centering
2238   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2239     \hline
2240     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2241     \hline
2242     \hline
2243     \constd{ILL\_ILLOPC}  & Codice di operazione illegale.\\
2244     \constd{ILL\_ILLOPN}  & Operando illegale.\\
2245     \constd{ILL\_ILLADR}  & Modo di indirizzamento illegale.\\
2246     \constd{ILL\_ILLTRP}  & Trappola di processore illegale.\\
2247     \constd{ILL\_PRVOPC}  & Codice di operazione privilegiato.\\
2248     \constd{ILL\_PRVREG}  & Registro privilegiato.\\
2249     \constd{ILL\_COPROC}  & Errore del coprocessore.\\
2250     \constd{ILL\_BADSTK}  & Errore nello stack interno.\\
2251     \hline
2252     \constd{FPE\_INTDIV}  & Divisione per zero intera.\\
2253     \constd{FPE\_INTOVF}  & Overflow intero.\\
2254     \constd{FPE\_FLTDIV}  & Divisione per zero in virgola mobile.\\
2255     \constd{FPE\_FLTOVF}  & Overflow in virgola mobile.\\
2256     \constd{FPE\_FLTUND}  & Underflow in virgola mobile.\\
2257     \constd{FPE\_FLTRES}  & Risultato in virgola mobile non esatto.\\
2258     \constd{FPE\_FLTINV}  & Operazione in virgola mobile non valida.\\
2259     \constd{FPE\_FLTSUB}  & Mantissa? fuori intervallo.\\
2260     \hline
2261     \constd{SEGV\_MAPERR} & Indirizzo non mappato.\\
2262     \constd{SEGV\_ACCERR} & Permessi non validi per l'indirizzo.\\
2263     \hline
2264     \constd{BUS\_ADRALN}  & Allineamento dell'indirizzo non valido.\\
2265     \constd{BUS\_ADRERR}  & Indirizzo fisico inesistente.\\
2266     \constd{BUS\_OBJERR}  & Errore hardware sull'indirizzo.\\
2267     \hline
2268     \constd{TRAP\_BRKPT}  & Breakpoint sul processo.\\
2269     \constd{TRAP\_TRACE}  & Trappola di tracciamento del processo.\\
2270     \hline
2271     \constd{CLD\_EXITED}  & Il figlio è uscito.\\
2272     \constd{CLD\_KILLED}  & Il figlio è stato terminato.\\
2273     \constd{CLD\_DUMPED}  & Il figlio è terminato in modo anormale.\\
2274     \constd{CLD\_TRAPPED} & Un figlio tracciato ha raggiunto una trappola.\\
2275     \constd{CLD\_STOPPED} & Il figlio è stato fermato.\\
2276     \constd{CLD\_CONTINUED}& Il figlio è ripartito.\\
2277     \hline
2278     \constd{POLL\_IN}   & Disponibili dati in ingresso.\\
2279     \constd{POLL\_OUT}  & Spazio disponibile sul buffer di uscita.\\
2280     \constd{POLL\_MSG}  & Disponibili messaggi in ingresso.\\
2281     \constd{POLL\_ERR}  & Errore di I/O.\\
2282     \constd{POLL\_PRI}  & Disponibili dati di alta priorità in ingresso.\\
2283     \constd{POLL\_HUP}  & Il dispositivo è stato disconnesso.\\
2284     \hline
2285   \end{tabular}
2286   \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2287     impostati rispettivamente dai segnali \signal{SIGILL}, \signal{SIGFPE},
2288     \signal{SIGSEGV}, \signal{SIGBUS}, \signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e
2289     \signal{SIGPOLL}/\signal{SIGIO}.}
2290   \label{tab:sig_si_code_special}
2291 \end{table}
2292
2293 Il resto della struttura \struct{siginfo\_t} è definito come una \dirct{union}
2294 ed i valori eventualmente presenti dipendono dal segnale ricevuto, così
2295 \signal{SIGCHLD} ed i segnali \textit{real-time} (vedi
2296 sez.~\ref{sec:sig_real_time}) inviati tramite \func{kill} avvalorano
2297 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti al processo che ha
2298 emesso il segnale, \signal{SIGCHLD} avvalora anche i campi \var{si\_status},
2299 \var{si\_utime} e \var{si\_stime} che indicano rispettivamente lo stato di
2300 uscita, l'\textit{user time} e il \textit{system time} (vedi
2301 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}) usati dal processo; \signal{SIGILL},
2302 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr}
2303 con l'indirizzo in cui è avvenuto l'errore, \signal{SIGIO} (vedi
2304 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) avvalora \var{si\_fd} con il numero del
2305 file descriptor e \var{si\_band} per i dati urgenti (vedi
2306 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}) su un socket, il segnale inviato alla scadenza
2307 di un POSIX timer (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) avvalora i campi
2308 \var{si\_timerid} e \var{si\_overrun}.
2309
2310 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
2311 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
2312 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
2313 \struct{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
2314 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}.  Per questo motivo
2315 se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
2316 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
2317 un ripristino corretto dello stesso.
2318
2319 Per questo è sempre opportuno usare \func{sigaction}, che è in grado di
2320 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
2321 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
2322 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
2323 che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a
2324 meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è
2325 sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}.
2326
2327 \begin{figure}[!htbp]
2328   \footnotesize  \centering
2329   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2330     \includecodesample{listati/Signal.c}
2331   \end{minipage} 
2332   \normalsize 
2333   \caption{La funzione \func{Signal}, equivalente a \func{signal}, definita
2334     attraverso \func{sigaction}.}
2335   \label{fig:sig_Signal_code}
2336 \end{figure}
2337
2338 Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata
2339 che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire attraverso
2340 \func{sigaction} una funzione equivalente \func{Signal}, il cui codice è
2341 riportato in fig.~\ref{fig:sig_Signal_code} (il codice completo si trova nel
2342 file \file{SigHand.c} nei sorgenti allegati). Anche in questo caso, per
2343 semplificare la definizione si è poi definito un apposito tipo
2344 \texttt{SigFunc} per esprimere in modo più comprensibile la forma di un
2345 gestore di segnale.
2346
2347 Si noti come, essendo la funzione estremamente semplice, essa è definita come
2348 \dirct{inline}. Questa direttiva viene usata per dire al compilatore di
2349 trattare la funzione cui essa fa riferimento in maniera speciale inserendo il
2350 codice direttamente nel testo del programma.  Anche se i compilatori più
2351 moderni sono in grado di effettuare da soli queste manipolazioni (impostando
2352 le opportune ottimizzazioni) questa è una tecnica usata per migliorare le
2353 prestazioni per le funzioni piccole ed usate di frequente, in particolare nel
2354 kernel, dove in certi casi le ottimizzazioni dal compilatore, tarate per l'uso
2355 in \textit{user space}, non sono sempre adatte.
2356
2357 In tal caso infatti le istruzioni per creare un nuovo frame nello
2358 \textit{stack} per chiamare la funzione costituirebbero una parte rilevante
2359 del codice, appesantendo inutilmente il programma.  Originariamente questo
2360 comportamento veniva ottenuto con delle macro, ma queste hanno tutta una serie
2361 di problemi di sintassi nel passaggio degli argomenti (si veda ad esempio
2362 \cite{PratC}) che in questo modo possono essere evitati.
2363
2364
2365
2366 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o 
2367   \textit{signal mask}}
2368 \label{sec:sig_sigmask}
2369
2370 \index{maschera dei segnali|(}
2371
2372 Come spiegato in sez.~\ref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi
2373 unix-like permettono di bloccare temporaneamente (o di eliminare
2374 completamente, impostando come azione \const{SIG\_IGN}) la consegna dei
2375 segnali ad un processo. Questo è fatto specificando la cosiddetta
2376 \textsl{maschera dei segnali} (o \textit{signal mask}) del
2377 processo\footnote{nel caso di Linux essa è mantenuta dal campo \var{blocked}
2378   della \struct{task\_struct} del processo.} cioè l'insieme dei segnali la cui
2379 consegna è bloccata.
2380
2381 Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} che la maschera dei segnali
2382 viene ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo
2383 visto al paragrafo precedente che essa può essere modificata durante
2384 l'esecuzione di un gestore ed automaticamente ripristinata quando questo
2385 ritorna, attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \struct{sigaction}.
2386
2387 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}
2388 è che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice, in modo
2389 da essere sicuri che essi siano eseguite senza interruzioni da parte di un
2390 segnale.  Nel caso in questione si trattava della sezione di codice fra il
2391 controllo e la eventuale cancellazione del flag impostato dal gestore di un
2392 segnale che testimoniava l'avvenuta occorrenza dello stesso.
2393
2394 Come illustrato in sez.~\ref{sec:proc_atom_oper} le operazioni più semplici,
2395 come l'assegnazione o il controllo di una variabile, di norma sono atomiche, e
2396 qualora si voglia essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}. Ma
2397 quando si devono eseguire più operazioni su delle variabili (nell'esempio
2398 citato un controllo ed una assegnazione) o comunque eseguire una serie di
2399 istruzioni, l'atomicità non è più possibile.
2400
2401 In questo caso, se si vuole essere sicuri di non poter essere interrotti da un
2402 segnale durante l'esecuzione di una sezione di codice, lo si può bloccare
2403 esplicitamente modificando la maschera dei segnali del processo con la
2404 funzione di sistema \funcd{sigprocmask}, il cui prototipo è:
2405
2406 \begin{funcproto}{
2407 \fhead{signal.h}
2408 \fdecl{int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)}
2409 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali del processo corrente.} 
2410 }
2411
2412 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2413   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2414   \begin{errlist}
2415   \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2416   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2417   \end{errlist}
2418 }
2419 \end{funcproto}
2420
2421 La funzione usa l'insieme di segnali posto all'indirizzo passato
2422 nell'argomento \param{set} per modificare la maschera dei segnali del processo
2423 corrente. La modifica viene effettuata a seconda del valore
2424 dell'argomento \param{how}, secondo le modalità specificate in
2425 tab.~\ref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore non nullo
2426 per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a
2427 quell'indirizzo.
2428
2429 \begin{table}[htb]
2430   \footnotesize
2431   \centering
2432   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2433     \hline
2434     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2435     \hline
2436     \hline
2437     \constd{SIG\_BLOCK}   & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
2438                             quello specificato e quello corrente.\\
2439     \constd{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
2440                             dalla maschera dei segnali, specificare la
2441                             cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
2442     \constd{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
2443                             specificato da \param{set}.\\
2444     \hline
2445   \end{tabular}
2446   \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
2447     \func{sigprocmask}.}
2448   \label{tab:sig_procmask_how}
2449 \end{table}
2450
2451 In questo modo diventa possibile proteggere delle sezioni di codice bloccando
2452 l'insieme di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della sezione
2453 critica. La funzione permette di risolvere problemi come quelli mostrati in
2454 fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo la sezione fra il controllo del
2455 flag e la sua cancellazione.  La funzione può essere usata anche all'interno
2456 di un gestore, ad esempio per riabilitare la consegna del segnale che l'ha
2457 invocato, in questo caso però occorre ricordare che qualunque modifica alla
2458 maschera dei segnali viene perduta al ritorno dallo stesso.
2459
2460 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
2461 dei casi di \textit{race condition} restano aperte alcune possibilità legate
2462 all'uso di \func{pause}.  Il caso è simile a quello del problema illustrato
2463 nell'esempio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}, e cioè la possibilità che
2464 il processo riceva il segnale che si intende usare per uscire dallo stato di
2465 attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima dell'esecuzione di
2466 quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica della maschera dei
2467 segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla sospensione del
2468 processo lo standard POSIX ha previsto la funzione di sistema
2469 \funcd{sigsuspend}, il cui prototipo è:
2470
2471 \begin{funcproto}{
2472 \fhead{signal.h}
2473 \fdecl{int sigsuspend(const sigset\_t *mask)} 
2474 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali mettendo in attesa il processo.} 
2475 }
2476
2477 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2478   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2479   \begin{errlist}
2480   \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2481   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2482   \end{errlist}
2483 }
2484 \end{funcproto}
2485
2486 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
2487 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
2488 sez.~\ref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
2489 \signal{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per poter
2490 usare l'implementazione vista in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
2491 interferenze.  Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
2492 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
2493 ottenere un'implementazione, riportata in fig.~\ref{fig:sig_sleep_ok} che non
2494 presenta neanche questa necessità.
2495
2496 \begin{figure}[!htbp]
2497   \footnotesize \centering
2498   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2499     \includecodesample{listati/sleep.c}
2500   \end{minipage} 
2501   \normalsize 
2502   \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.} 
2503   \label{fig:sig_sleep_ok}
2504 \end{figure}
2505  
2506 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
2507 non si è usato l'approccio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando
2508 l'uso di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small
2509   27--30}) non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per
2510 interrompere il programma messo in attesa.
2511
2512 La prima parte della funzione (\texttt{\small 6--10}) provvede ad installare
2513 l'opportuno gestore per \signal{SIGALRM}, salvando quello originario, che
2514 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 23}); il passo
2515 successivo è quello di bloccare \signal{SIGALRM} (\texttt{\small 11--14}) per
2516 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2517 \func{alarm} (\texttt{\small 16}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2518 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2519 fine (\texttt{\small 22}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2520 \var{sleep\_mask} per riattivare \signal{SIGALRM} all'esecuzione di
2521 \func{sigsuspend}.  
2522
2523 In questo modo non sono più possibili \textit{race condition} dato che
2524 \signal{SIGALRM} viene disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla chiamata
2525 di \func{sigsuspend}.  Questo metodo è assolutamente generale e può essere
2526 applicato a qualunque altra situazione in cui si deve attendere per un
2527 segnale, i passi sono sempre i seguenti:
2528 \begin{enumerate*}
2529 \item leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2530   con \func{sigprocmask};
2531 \item mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2532   ricezione del segnale voluto;
2533 \item ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2534 \end{enumerate*}
2535 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2536 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il \textit{deadlock}
2537 dovuto all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione di \func{sigsuspend}.
2538
2539 \index{maschera dei segnali|)}
2540
2541
2542 \subsection{Criteri di programmazione per i gestori dei segnali}
2543 \label{sec:sig_signal_handler}
2544
2545 Abbiamo finora parlato dei gestori dei segnali come funzioni chiamate in
2546 corrispondenza della consegna di un segnale. In realtà un gestore non può
2547 essere una funzione qualunque, in quanto esso può essere eseguito in
2548 corrispondenza all'interruzione in un punto qualunque del programma
2549 principale, cosa che ad esempio può rendere problematico chiamare all'interno
2550 di un gestore di segnali la stessa funzione che dal segnale è stata
2551 interrotta.
2552
2553 \index{funzioni!\textit{signal safe}|(}
2554
2555 Il concetto è comunque più generale e porta ad una distinzione fra quelle che
2556 POSIX chiama \textsl{funzioni insicure} (\textit{signal unsafe function}) e
2557 \textsl{funzioni sicure} (o più precisamente \textit{signal safe function}).
2558 Quando un segnale interrompe una funzione insicura ed il gestore chiama al suo
2559 interno una funzione insicura il sistema può dare luogo ad un comportamento
2560 indefinito, la cosa non avviene invece per le funzioni sicure.
2561
2562 Tutto questo significa che la funzione che si usa come gestore di segnale deve
2563 essere programmata con molta cura per evirare questa evenienza e che non è
2564 possibile utilizzare al suo interno una qualunque funzione di sistema, se si
2565 vogliono evitare questi problemi si può ricorrere soltanto all'uso delle
2566 funzioni considerate sicure.
2567
2568 L'elenco delle funzioni considerate sicure varia a seconda della
2569 implementazione utilizzata e dello standard a cui si fa riferimento. Non è
2570 riportata una lista specifica delle funzioni sicure per Linux, e si suppone
2571 pertanto che siano quelle richieste dallo standard. Secondo quanto richiesto
2572 dallo standard POSIX 1003.1 nella revisione del 2003, le ``\textit{signal safe
2573   function}'' che possono essere chiamate anche all'interno di un gestore di
2574 segnali sono tutte quelle della lista riportata in
2575 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions}.
2576
2577 \begin{figure}[!htb]
2578   \footnotesize \centering
2579   \begin{minipage}[c]{14cm}
2580     \func{\_exit}, \func{abort}, \func{accept}, \func{access},
2581     \func{aio\_error} \func{aio\_return}, \func{aio\_suspend}, \func{alarm},
2582     \func{bind}, \func{cfgetispeed}, \func{cfgetospeed}, \func{cfsetispeed},
2583     \func{cfsetospeed}, \func{chdir}, \func{chmod}, \func{chown},
2584     \func{clock\_gettime}, \func{close}, \func{connect}, \func{creat},
2585     \func{dup}, \func{dup2}, \func{execle}, \func{execve}, \func{fchmod},
2586     \func{fchown}, \func{fcntl}, \func{fdatasync}, \func{fork},
2587     \func{fpathconf}, \func{fstat}, \func{fsync}, \func{ftruncate},
2588     \func{getegid}, \func{geteuid}, \func{getgid}, \func{getgroups},
2589     \func{getpeername}, \func{getpgrp}, \func{getpid}, \func{getppid},
2590     \func{getsockname}, \func{getsockopt}, \func{getuid}, \func{kill},
2591     \func{link}, \func{listen}, \func{lseek}, \func{lstat}, \func{mkdir},
2592     \func{mkfifo}, \func{open}, \func{pathconf}, \func{pause}, \func{pipe},
2593     \func{poll}, \funcm{posix\_trace\_event}, \func{pselect}, \func{raise},
2594     \func{read}, \func{readlink}, \func{recv}, \func{recvfrom},
2595     \func{recvmsg}, \func{rename}, \func{rmdir}, \func{select},
2596     \func{sem\_post}, \func{send}, \func{sendmsg}, \func{sendto},
2597     \func{setgid}, \func{setpgid}, \func{setsid}, \func{setsockopt},
2598     \func{setuid}, \func{shutdown}, \func{sigaction}, \func{sigaddset},
2599     \func{sigdelset}, \func{sigemptyset}, \func{sigfillset},
2600     \func{sigismember}, \func{signal}, \func{sigpause}, \func{sigpending},
2601     \func{sigprocmask}, \func{sigqueue}, \funcm{sigset}, \func{sigsuspend},
2602     \func{sleep}, \func{socket}, \func{socketpair}, \func{stat},
2603     \func{symlink}, \func{sysconf}, \func{tcdrain}, \func{tcflow},
2604     \func{tcflush}, \func{tcgetattr}, \func{tcgetgrp}, \func{tcsendbreak},
2605     \func{tcsetattr}, \func{tcsetpgrp}, \func{time}, \func{timer\_getoverrun},
2606     \func{timer\_gettime}, \func{timer\_settime}, \func{times}, \func{umask},
2607     \func{uname}, \func{unlink}, \func{utime}, \func{wait}, \func{waitpid},
2608     \func{write}.
2609   \end{minipage} 
2610   \normalsize 
2611   \caption{Elenco delle funzioni sicure secondo lo standard POSIX
2612     1003.1-2003.}
2613   \label{fig:sig_safe_functions}
2614 \end{figure}
2615
2616 \index{funzioni!\textit{signal safe}|)}
2617
2618 Lo standard POSIX.1-2004 modifica la lista di
2619 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions} aggiungendo le funzioni \func{\_Exit} e
2620 \func{sockatmark}, mentre lo standard POSIX.1-2008 rimuove della lista le tre
2621 funzioni \func{fpathconf}, \func{pathconf}, \func{sysconf} e vi aggiunge le
2622 ulteriori funzioni in fig.~\ref{fig:sig_safe_functions_posix_2008}.
2623
2624 \begin{figure}[!htb]
2625   \footnotesize \centering
2626   \begin{minipage}[c]{14cm}
2627      \func{execl}, \func{execv}, \func{faccessat}, \func{fchmodat},
2628      \func{fchownat}, \func{fexecve}, \func{fstatat}, \func{futimens},
2629      \func{linkat}, \func{mkdirat}, \func{mkfifoat}, \func{mknod},
2630      \func{mknodat}, \func{openat}, \func{readlinkat}, \func{renameat},
2631      \func{symlinkat}, \func{unlinkat}, \func{utimensat}, \func{utimes}.
2632   \end{minipage} 
2633   \normalsize 
2634   \caption{Ulteriori funzioni sicure secondo lo standard POSIX.1-2008.}
2635   \label{fig:sig_safe_functions_posix_2008}
2636 \end{figure}
2637
2638
2639 Per questo motivo è opportuno mantenere al minimo indispensabile le operazioni
2640 effettuate all'interno di un gestore di segnali, qualora si debbano compiere
2641 operazioni complesse è sempre preferibile utilizzare la tecnica in cui si usa
2642 il gestore per impostare il valore di una qualche variabile globale, e poi si
2643 eseguono le operazioni complesse nel programma verificando (con tutti gli
2644 accorgimenti visti in precedenza) il valore di questa variabile tutte le volte
2645 che si è rilevata una interruzione dovuta ad un segnale.
2646
2647
2648 \section{Funzionalità avanzate}
2649 \label{sec:sig_advanced_signal}
2650
2651 Tratteremo in questa ultima sezione alcune funzionalità avanzate relativa ai
2652 segnali ed in generale ai meccanismi di notifica, a partire dalla funzioni
2653 introdotte per la gestione dei cosiddetti ``\textsl{segnali real-time}'', alla
2654 gestione avanzata delle temporizzazioni e le nuove interfacce per la gestione
2655 di segnali ed eventi attraverso l'uso di file descriptor.
2656
2657 \subsection{I segnali \textit{real-time}}
2658 \label{sec:sig_real_time}
2659
2660 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2661 \textit{real-time}, ha introdotto una estensione del modello classico dei
2662 segnali che presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa
2663   estensione è stata introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43, e dalla
2664   versione 2.1 della \acr{glibc}.} in particolare sono stati superati tre
2665 limiti fondamentali dei segnali classici:
2666 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2667 \item[\textbf{I segnali non sono accumulati}] 
2668   se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2669   questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2670   accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto.
2671 \item[\textbf{I segnali non trasportano informazione}]   
2672   i segnali classici non prevedono altra informazione sull'evento
2673   che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2674   l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero).
2675 \item[\textbf{I segnali non hanno un ordine di consegna}] 
2676   l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2677   prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2678   certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2679 \end{basedescript}
2680
2681 Per poter superare queste limitazioni lo standard POSIX.1b ha introdotto delle
2682 nuove caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di
2683 segnali, che vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare le
2684 funzionalità aggiunte sono:
2685
2686 \begin{enumerate}
2687 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2688   multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2689   dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2690   segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera;
2691 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2692   vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2693   con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore;
2694 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al gestore,
2695   attraverso l'uso di un apposito campo \var{si\_value} nella struttura
2696   \struct{siginfo\_t}, accessibile tramite gestori di tipo
2697   \var{sa\_sigaction}.
2698 \end{enumerate}
2699
2700 Tutte queste nuove funzionalità eccetto l'ultima, che, come illustrato in
2701 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}, è disponibile anche con i segnali ordinari, si
2702 applicano solo ai nuovi segnali \textit{real-time}; questi ultimi sono
2703 accessibili in un intervallo di valori specificati dalle due costanti
2704 \constd{SIGRTMIN} e \constd{SIGRTMAX}, che specificano il numero minimo e
2705 massimo associato ad un segnale \textit{real-time}.
2706
2707 Su Linux di solito il primo valore è 33, mentre il secondo è \code{\_NSIG-1},
2708 che di norma (vale a dire sulla piattaforma i386) è 64. Questo dà un totale di
2709 32 segnali disponibili, contro gli almeno 8 richiesti da POSIX.1b. Si tenga
2710 presente però che i primi segnali \textit{real-time} disponibili vendono usati
2711 dalle \acr{glibc} per l'implementazione dei \textit{thread} POSIX (vedi
2712 sez.~\ref{sec:thread_posix_intro}), ed il valore di \const{SIGRTMIN} viene
2713 modificato di conseguenza.\footnote{per la precisione vengono usati i primi
2714   tre per la vecchia implementazione dei \textit{LinuxThread} ed i primi due
2715   per la nuova NTPL (\textit{New Thread Posix Library}), il che comporta che
2716   \const{SIGRTMIN} a seconda dei casi può assumere i valori 34 o 35.}
2717
2718 Per questo motivo nei programmi che usano i segnali \textit{real-time} non si
2719 deve mai usare un valore assoluto dato che si correrebbe il rischio di
2720 utilizzare un segnale in uso alle librerie, ed il numero del segnale deve
2721 invece essere sempre specificato in forma relativa a \const{SIGRTMIN} (come
2722 \code{SIGRTMIN + n}) avendo inoltre cura di controllare di non aver mai
2723 superato \const{SIGRTMAX}.
2724
2725 I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono
2726 consegnati per primi, inoltre i segnali \textit{real-time} non possono
2727 interrompere l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità più alta; la
2728 loro azione predefinita è quella di terminare il programma.  I segnali
2729 ordinari hanno tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque
2730 segnale \textit{real-time}. Lo standard non definisce niente al riguardo ma
2731 Linux, come molte altre implementazioni, adotta questa politica.
2732
2733 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2734 specifico, a meno di non richiedere specificamente il loro utilizzo in
2735 meccanismi di notifica come quelli per l'I/O asincrono (vedi
2736 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o per le code di messaggi POSIX (vedi
2737 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}), pertanto devono essere inviati esplicitamente.
2738
2739 Inoltre, per poter usufruire della capacità di restituire dei dati, i relativi
2740 gestori devono essere installati con \func{sigaction}, specificando per
2741 \var{sa\_flags} la modalità \const{SA\_SIGINFO} che permette di utilizzare la
2742 forma estesa \var{sa\_sigaction} del gestore (vedi
2743 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}).  In questo modo tutti i segnali
2744 \textit{real-time} possono restituire al gestore una serie di informazioni
2745 aggiuntive attraverso l'argomento \struct{siginfo\_t}, la cui definizione è
2746 stata già vista in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}, nella trattazione dei gestori
2747 in forma estesa.
2748
2749 In particolare i campi utilizzati dai segnali \textit{real-time} sono
2750 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} in cui vengono memorizzati rispettivamente il
2751 \ids{PID} e l'\ids{UID} effettivo del processo che ha inviato il segnale,
2752 mentre per la restituzione dei dati viene usato il campo \var{si\_value}.
2753
2754 \begin{figure}[!htb]
2755   \footnotesize \centering
2756   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2757     \includestruct{listati/sigval_t.h}
2758   \end{minipage} 
2759   \normalsize 
2760   \caption{La definizione dell'unione \structd{sigval}, definita anche come
2761     tipo \typed{sigval\_t}.}
2762   \label{fig:sig_sigval}
2763 \end{figure}
2764
2765 Detto campo, identificato con il tipo di dato \type{sigval\_t}, è una
2766 \dirct{union} di tipo \struct{sigval} (la sua definizione è in
2767 fig.~\ref{fig:sig_sigval}) in cui può essere memorizzato o un valore numerico,
2768 se usata nella forma \var{sival\_int}, o un puntatore, se usata nella forma
2769 \var{sival\_ptr}. L'unione viene usata dai segnali \textit{real-time} e da
2770 vari meccanismi di notifica per restituire dati al gestore del segnale in
2771 \var{si\_value}. Un campo di tipo \type{sigval\_t} è presente anche nella
2772 struttura \struct{sigevent} (definita in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}) che
2773 viene usata dai meccanismi di notifica come quelli per i timer POSIX (vedi
2774 sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}), l'I/O asincrono (vedi
2775 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
2776 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}).
2777
2778 A causa delle loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta ad
2779 inviare segnali \textit{real-time}, poiché non è in grado di fornire alcun
2780 valore per il campo \var{si\_value} restituito nella struttura
2781 \struct{siginfo\_t} prevista da un gestore in forma estesa. Per questo motivo
2782 lo standard ha previsto una nuova funzione, \funcd{sigqueue}, il cui prototipo
2783 è:
2784
2785 \begin{funcproto}{
2786 \fhead{signal.h}
2787 \fdecl{int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const union sigval value)}
2788 \fdesc{Invia un segnale con un valore di informazione.} 
2789 }
2790
2791 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2792   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2793   \begin{errlist}
2794   \item[\errcode{EAGAIN}] la coda è esaurita, ci sono già
2795     \const{SIGQUEUE\_MAX} segnali in attesa si consegna.
2796   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2797     \param{signo}.
2798   \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2799     segnale al processo specificato.
2800   \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
2801   \end{errlist}
2802 }
2803 \end{funcproto}
2804
2805
2806 La funzione invia il segnale indicato dall'argomento \param{signo} al processo
2807 indicato dall'argomento \param{pid}. Per il resto il comportamento della
2808 funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i privilegi occorrenti ad
2809 inviare il segnale ad un determinato processo sono gli stessi; un valore nullo
2810 di \param{signo} permette di verificare le condizioni di errore senza inviare
2811 nessun segnale.
2812
2813 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2814 installato un gestore con \const{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse disponibili,
2815 (vale a dire che c'è posto nella coda dei segnali \textit{real-time}) esso
2816 viene inserito e diventa pendente. Una volta consegnato il segnale il gestore
2817 otterrà nel campo \var{si\_code} di \struct{siginfo\_t} il valore
2818 \const{SI\_QUEUE} e nel campo \var{si\_value} il valore indicato
2819 nell'argomento \param{value}. Se invece si è installato un gestore nella forma
2820 classica il segnale sarà generato, ma tutte le caratteristiche tipiche dei
2821 segnali \textit{real-time} (priorità e coda) saranno perse.
2822
2823 Secondo lo standard POSIX la profondità della coda è indicata dalla costante
2824 \constd{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante costanti di sistema definite dallo
2825 standard POSIX che non abbiamo riportato esplicitamente in
2826 sez.~\ref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo standard,
2827 \macrod{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32. Nel caso di Linux la coda ha una
2828 dimensione variabile; fino alla versione 2.6.7 c'era un limite massimo globale
2829 che poteva essere impostato come parametro del kernel in
2830 \sysctlfiled{kernel/rtsig-max} ed il valore predefinito era pari a 1024. A
2831 partire dal kernel 2.6.8 il valore globale è stato rimosso e sostituito dalla
2832 risorsa \const{RLIMIT\_SIGPENDING} associata al singolo utente, che può essere
2833 modificata con \func{setrlimit} come illustrato in
2834 sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}.
2835
2836 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni di sistema che
2837 permettono di gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono
2838 in particolar modo nel caso dei \textit{thread}, in cui si possono usare i
2839 segnali \textit{real-time} come meccanismi di comunicazione elementare; la
2840 prima di queste è \funcd{sigwait}, il cui prototipo è:
2841
2842 \begin{funcproto}{
2843 \fhead{signal.h}
2844 \fdecl{int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
2845 \fdesc{Attende la ricezione di un segnale.} 
2846 }
2847 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2848   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2849   \begin{errlist}
2850   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta.
2851   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2852   \end{errlist}
2853   ed inoltre \errval{EFAULT} nel suo significato generico.}
2854 \end{funcproto}
2855
2856 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque fra quelli
2857 indicati nel \textit{signal set} specificato in \param{set}, il cui valore
2858 viene restituito nella variabile puntata da \param{sig}.  Se sono pendenti più
2859 segnali, viene estratto quello a priorità più alta, cioè quello con il numero
2860 più basso. Se, nel caso di segnali \textit{real-time}, c'è più di un segnale
2861 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
2862 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato. Se non c'è
2863 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
2864 uno.
2865
2866 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
2867 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
2868 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
2869 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
2870 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
2871 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
2872 prevedibile.
2873
2874 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni di sistema, anch'esse usate
2875 prevalentemente con i \textit{thread}; \funcd{sigwaitinfo} e
2876 \funcd{sigtimedwait}, i relativi prototipi sono:
2877
2878 \begin{funcproto}{
2879 \fhead{signal.h}
2880 \fdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}
2881 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni.}
2882 \fdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info, const
2883   struct timespec *timeout)}
2884 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni per un tempo massimo.}
2885 }
2886
2887 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2888   caso \var{errno} assumerà uno gli stessi valori di \func{sigwait} ai quali
2889   si aggiunge per \func{sigtimedwait}:
2890   \begin{errlist}
2891   \item[\errcode{EAGAIN}] si è superato il timeout senza che un segnale atteso
2892     sia stato ricevuto.
2893   \end{errlist}
2894 }
2895 \end{funcproto}
2896
2897
2898 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
2899 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
2900 tramite l'argomento \param{info}; in particolare viene restituito il numero
2901 del segnale nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il
2902 segnale è stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno
2903 ad esso associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è
2904 indefinito.
2905
2906 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout
2907 con l'argomento omonimo, scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si
2908 specifica per \param{timeout} un puntatore nullo il comportamento sarà
2909 identico a \func{sigwaitinfo}. Se si specifica un tempo di timeout nullo e non
2910 ci sono segnali pendenti la funzione ritornerà immediatamente, in questo modo
2911 si può eliminare un segnale dalla coda senza dover essere bloccati qualora
2912 esso non sia presente.
2913
2914 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
2915 con i \textit{thread}. In genere esse vengono chiamate dal \textit{thread}
2916 incaricato della gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che
2917 usualmente sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per
2918 mettersi in attesa del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non
2919 devono essere installati gestori, che solo il \textit{thread} di gestione deve
2920 usare \func{sigwait} e che i segnali gestiti in questa maniera, per evitare
2921 che venga eseguita l'azione predefinita, devono essere mascherati per tutti i
2922 \textit{thread}, compreso quello dedicato alla gestione, che potrebbe
2923 riceverlo fra due chiamate successive.
2924
2925
2926 \subsection{La gestione avanzata delle temporizzazioni}
2927 \label{sec:sig_timer_adv}
2928
2929 Sia le funzioni per la gestione dei tempi viste in
2930 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times} che quelle per la gestione dei timer di
2931 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} sono state a lungo limitate dalla risoluzione
2932 massima dei tempi dell'orologio interno del kernel, che era quella ottenibile
2933 dal timer di sistema che governa lo \textit{scheduler}, e quindi limitate
2934 dalla frequenza dello stesso che si ricordi, come già illustrato in
2935 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, è data dal valore della costante \texttt{HZ}. 
2936
2937 I contatori usati per il calcolo dei tempi infatti erano basati sul numero di
2938 \textit{jiffies} che vengono incrementati ad ogni \textit{clock tick} del
2939 timer di sistema, il che comportava anche, come accennato in
2940 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} per \func{setitimer}, problemi per il massimo
2941 periodo di tempo copribile da alcuni di questi orologi, come quelli associati
2942 al \textit{process time} almeno fino a quando, con il kernel 2.6.16, non è
2943 stato rimosso il limite di un valore a 32 bit per i \textit{jiffies}.
2944
2945 \itindbeg{POSIX~Timer~API}
2946
2947 Nelle architetture moderne però tutti i computer sono dotati di temporizzatori
2948 hardware che possono supportare risoluzioni molto elevate, ed in maniera del
2949 tutto indipendente dalla frequenza scelta per il timer di sistema che governa
2950 lo \textit{scheduler}, normalmente si possono ottenere precisioni fino al
2951 microsecondo, andando molto oltre in caso di hardware dedicato. 
2952
2953 Per questo lo standard POSIX.1-2001 ha previsto una serie di nuove funzioni
2954 relative a quelli che vengono chiamati ``\textsl{orologi}
2955 \textit{real-time}'', in grado di supportare risoluzioni fino al
2956 nanosecondo. Inoltre le CPU più moderne sono dotate a loro volta di contatori
2957 ad alta definizione che consentono una grande accuratezza nella misura del
2958 tempo da esse dedicato all'esecuzione di un processo.
2959
2960 Per usare queste funzionalità ed ottenere risoluzioni temporali più accurate,
2961 occorre però un opportuno supporto da parte del kernel, ed i cosiddetti
2962 \itindex{High~Resolution~Timer~(HRT)} \textit{high resolution timer} che
2963 consentono di fare ciò sono stati introdotti nel kernel ufficiale solo a
2964 partire dalla versione 2.6.21.\footnote{per il supporto deve essere stata
2965   abilitata l'opzione di compilazione \texttt{CONFIG\_HIGH\_RES\_TIMERS}, il
2966   supporto era però disponibile anche in precedenza nei patch facenti parte
2967   dello sviluppo delle estensioni \textit{real-time} del kernel, per cui
2968   alcune distribuzioni possono averlo anche con versioni precedenti del
2969   kernel.} Le funzioni definite dallo standard POSIX per gestire orologi ad
2970 alta definizione però erano già presenti, essendo stata introdotte insieme ad
2971 altre funzioni per il supporto delle estensioni \textit{real-time} con il
2972 rilascio del kernel 2.6, ma la risoluzione effettiva era nominale.
2973
2974 A tutte le implementazioni che si rifanno a queste estensioni è richiesto di
2975 disporre di una versione \textit{real-time} almeno per l'orologio generale di
2976 sistema, quello che mantiene il \textit{calendar time} (vedi
2977 sez.~\ref{sec:sys_time_base}), che in questa forma deve indicare il numero di
2978 secondi e nanosecondi passati a partire dal primo gennaio 1970 (\textit{The
2979   Epoch}). Si ricordi infatti che l'orologio ordinario usato dal
2980 \textit{calendar time} riporta solo un numero di secondi, e che la risoluzione
2981 effettiva normalmente non raggiunge il nanosecondo (a meno di hardware
2982 specializzato).  Oltre all'orologio generale di sistema possono essere
2983 presenti altri tipi di orologi \textit{real-time}, ciascuno dei quali viene
2984 identificato da un opportuno valore di una variabile di tipo
2985 \type{clockid\_t}; un elenco di quelli disponibili su Linux è riportato in
2986 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}.
2987
2988 \begin{table}[htb]
2989   \footnotesize
2990   \centering
2991   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2992     \hline
2993     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2994     \hline
2995     \hline
2996     \constd{CLOCK\_REALTIME}    & Orologio \textit{real-time} di sistema, può
2997                                   essere impostato solo con privilegi
2998                                   amministrativi.\\ 
2999     \constd{CLOCK\_MONOTONIC}   & Orologio che indica un tempo monotono
3000                                   crescente (a partire da un tempo iniziale non
3001                                   specificato) che non può essere modificato e
3002                                   non cambia neanche in caso di reimpostazione
3003                                   dell'orologio di sistema.\\
3004     \constd{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU usato 
3005                                   da un processo (il \textit{process time} di
3006                                   sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}, nel totale di
3007                                   \textit{system time} e \textit{user time})
3008                                   comprensivo di tutto il tempo di CPU usato
3009                                   da eventuali \textit{thread}.\\
3010     \constd{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU
3011                                   (\textit{user time} e \textit{system time})
3012                                   usato da un singolo \textit{thread}.\\
3013     \hline
3014     \constd{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW}&Simile al precedente, ma non subisce gli
3015                                   aggiustamenti dovuti all'uso di NTP (viene
3016                                   usato per fare riferimento ad una fonte
3017                                   hardware). Questo orologio è specifico di
3018                                   Linux, ed è disponibile a partire dal kernel
3019                                   2.6.28.\\
3020     \constd{CLOCK\_BOOTTIME}    & Identico a \const{CLOCK\_MONOTONIC} ma tiene
3021                                   conto anche del tempo durante il quale il
3022                                   sistema è stato sospeso (nel caso di
3023                                   sospensione in RAM o \textsl{ibernazione} su
3024                                   disco. Questo orologio è specifico di Linux,
3025                                   ed è disponibile a partire dal kernel
3026                                   2.6.39.\\
3027     \constd{CLOCK\_REALTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_REALTIME}, ma se
3028                                   usato per un timer il sistema sarà riattivato 
3029                                   anche se è in sospensione. Questo orologio è
3030                                   specifico di Linux, ed è disponibile a
3031                                   partire dal kernel 3.0.\\
3032     \constd{CLOCK\_BOOTTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_BOOTTIME}, ma se
3033                                   usato per un timer il sistema sarà riattivato 
3034                                   anche se è in sospensione. Questo orologio è
3035                                   specifico di Linux, ed è disponibile a
3036                                   partire dal kernel 3.0.\\
3037 %    \const{}   & .\\
3038     \hline
3039   \end{tabular}
3040   \caption{Valori possibili per una variabile di tipo \typed{clockid\_t} 
3041     usata per indicare a quale tipo di orologio si vuole fare riferimento.}
3042   \label{tab:sig_timer_clockid_types}
3043 \end{table}
3044
3045
3046 % NOTE: dal 3.0 anche i cosiddetti Posix Alarm Timers, con
3047 % CLOCK_REALTIME_ALARM vedi http://lwn.net/Articles/429925/
3048 % TODO: dal 3.10 anche CLOCK_TAI 
3049
3050 Per poter utilizzare queste funzionalità le \acr{glibc} richiedono che la
3051 macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} sia definita ad un valore maggiore o uguale
3052 di \texttt{199309L} (vedi sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}), inoltre i
3053 programmi che le usano devono essere collegati con la libreria delle
3054 estensioni \textit{real-time} usando esplicitamente l'opzione \texttt{-lrt}.
3055
3056 Si tenga presente inoltre che la disponibilità di queste funzionalità avanzate
3057 può essere controllato dalla definizione della macro \macrod{\_POSIX\_TIMERS}
3058 ad un valore maggiore di 0, e che le ulteriori macro
3059 \macrod{\_POSIX\_MONOTONIC\_CLOCK}, \macrod{\_POSIX\_CPUTIME} e
3060 \macrod{\_POSIX\_THREAD\_CPUTIME} indicano la presenza dei rispettivi orologi
3061 di tipo \const{CLOCK\_MONOTONIC}, \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3062 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}; tutte queste macro sono definite in
3063 \headfile{unistd.h}, che pertanto deve essere incluso per poterle
3064 controllarle. Infine se il kernel ha il supporto per gli \textit{high
3065   resolution timer} un elenco degli orologi e dei timer può essere ottenuto
3066 tramite il file \procfile{/proc/timer\_list}.
3067
3068 Le due funzioni che ci consentono rispettivamente di modificare o leggere il
3069 valore per uno degli orologi \textit{real-time} sono \funcd{clock\_settime} e
3070 \funcd{clock\_gettime}; i rispettivi prototipi sono:
3071
3072 \begin{funcproto}{
3073 \fhead{time.h}
3074 \fdecl{int clock\_settime(clockid\_t clockid, const struct timespec *tp)}
3075 \fdesc{Imposta un orologio \textit{real-time}.} 
3076 \fdecl{int clock\_gettime(clockid\_t clockid, struct timespec *tp)}
3077 \fdesc{Legge un orologio \textit{real-time}.} 
3078 }
3079
3080 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3081   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3082   \begin{errlist}
3083   \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo \param{tp} non è valido.
3084   \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3085     valido o il relativo orologio \textit{real-time} non è supportato dal
3086     sistema.
3087   \item[\errcode{EPERM}] non si ha il permesso di impostare l'orologio
3088     indicato (solo per \func{clock\_settime}).
3089   \end{errlist}
3090 }
3091 \end{funcproto}
3092
3093 Entrambe le funzioni richiedono che si specifichi come primo argomento il tipo
3094 di orologio su cui si vuole operare con uno dei valori di
3095 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} o con il risultato di una chiamata a
3096 \func{clock\_getcpuclockid} (che tratteremo a breve), il secondo argomento
3097 invece è sempre il puntatore \param{tp} ad una struttura \struct{timespec}
3098 (vedi fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}) che deve essere stata
3099 precedentemente allocata.  Per \func{clock\_settime} questa dovrà anche essere
3100 stata inizializzata con il valore che si vuole impostare sull'orologio, mentre
3101 per \func{clock\_gettime} verrà restituito al suo interno il valore corrente
3102 dello stesso.
3103
3104 Si tenga presente inoltre che per eseguire un cambiamento sull'orologio
3105 generale di sistema \const{CLOCK\_REALTIME} occorrono i privilegi
3106 amministrativi;\footnote{ed in particolare la \textit{capability}
3107   \const{CAP\_SYS\_TIME}.} inoltre ogni cambiamento ad esso apportato non avrà
3108 nessun effetto sulle temporizzazioni effettuate in forma relativa, come quelle
3109 impostate sulle quantità di \textit{process time} o per un intervallo di tempo
3110 da trascorrere, ma solo su quelle che hanno richiesto una temporizzazione ad
3111 un istante preciso (in termini di \textit{calendar time}). Si tenga inoltre
3112 presente che nel caso di Linux \const{CLOCK\_REALTIME} è l'unico orologio per
3113 cui si può effettuare una modifica, infatti nonostante lo standard preveda la
3114 possibilità di modifiche anche per \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3115 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}, il kernel non le consente.
3116
3117 Oltre alle due funzioni precedenti, lo standard POSIX prevede una terza
3118 funzione di sistema che consenta di ottenere la risoluzione effettiva fornita
3119 da un certo orologio, la funzione è \funcd{clock\_getres} ed il suo prototipo
3120 è:
3121
3122 \begin{funcproto}{
3123 \fhead{time.h}
3124 \fdecl{int clock\_getres(clockid\_t clockid, struct timespec *res)}
3125 \fdesc{Legge la risoluzione di un orologio \textit{real-time}.} 
3126 }
3127
3128 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3129   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3130   \begin{errlist}
3131   \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo di \param{res} non è valido.
3132   \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3133     valido.
3134   \end{errlist}
3135 }
3136 \end{funcproto}
3137
3138 La funzione richiede come primo argomento l'indicazione dell'orologio di cui
3139 si vuole conoscere la risoluzione (effettuata allo stesso modo delle due
3140 precedenti) e questa verrà restituita in una struttura \struct{timespec}
3141 all'indirizzo puntato dall'argomento \param{res}.
3142
3143 Come accennato il valore di questa risoluzione dipende sia dall'hardware
3144 disponibile che dalla implementazione delle funzioni, e costituisce il limite
3145 minimo di un intervallo di tempo che si può indicare. Qualunque valore si
3146 voglia utilizzare nelle funzioni di impostazione che non corrisponda ad un
3147 multiplo intero di questa risoluzione, sarà troncato in maniera automatica. 
3148
3149 Gli orologi elencati nella seconda sezione di
3150 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} sono delle estensioni specifiche di
3151 Linux, create per rispondere ad alcune esigenze specifiche, come quella di
3152 tener conto di eventuali periodi di sospensione del sistema, e presenti solo
3153 nelle versioni più recenti del kernel. In particolare gli ultimi due,
3154 contraddistinti dal suffisso \texttt{\_ALARM}, hanno un impiego particolare,
3155 derivato dalle esigenze emerse con Android per l'uso di Linux sui cellulari,
3156 che consente di creare timer che possono scattare, riattivando il sistema,
3157 anche quando questo è in sospensione. Per il loro utilizzo è prevista la
3158 necessità di una capacità specifica, \const{CAP\_WAKE\_ALARM} (vedi
3159 sez.~\ref{sec:proc_capabilities}).
3160
3161 Si tenga presente inoltre che con l'introduzione degli \textit{high resolution
3162   timer} i due orologi \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3163 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} fanno riferimento ai contatori presenti in
3164 opportuni registri interni del processore; questo sui sistemi multiprocessore
3165 può avere delle ripercussioni sulla precisione delle misure di tempo che vanno
3166 al di là della risoluzione teorica ottenibile con \func{clock\_getres}, che
3167 può essere ottenuta soltanto quando si è sicuri che un processo (o un
3168 \textit{thread}) sia sempre stato eseguito sullo stesso processore.
3169
3170 Con i sistemi multiprocessore infatti ogni singola CPU ha i suoi registri
3171 interni, e se ciascuna di esse utilizza una base di tempo diversa (se cioè il
3172 segnale di temporizzazione inviato ai processori non ha una sola provenienza)
3173 in genere ciascuna di queste potrà avere delle frequenze leggermente diverse,
3174 e si otterranno pertanto dei valori dei contatori scorrelati fra loro, senza
3175 nessuna possibilità di sincronizzazione.
3176
3177 Il problema si presenta, in forma più lieve, anche se la base di tempo è la
3178 stessa, dato che un sistema multiprocessore non avvia mai tutte le CPU allo
3179 stesso istante, si potrà così avere di nuovo una differenza fra i contatori,
3180 soggetta però soltanto ad uno sfasamento costante. Per questo caso il kernel
3181 per alcune architetture ha del codice che consente di ridurre al minimo la
3182 differenza, ma non può essere comunque garantito che questa si annulli (anche
3183 se in genere risulta molto piccola e trascurabile nella gran parte dei casi).
3184
3185 Per poter gestire questo tipo di problematiche lo standard ha previsto una
3186 apposita funzione che sia in grado di ottenere l'identificativo dell'orologio
3187 associato al \textit{process time} di un processo, la funzione è
3188 \funcd{clock\_getcpuclockid} ed il suo prototipo è:
3189
3190 \begin{funcproto}{
3191 \fhead{time.h}
3192 \fdecl{int clock\_getcpuclockid(pid\_t pid, clockid\_t *clockid)}
3193 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU usato da un processo.} 
3194 }
3195
3196 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3197   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3198   \begin{errlist}
3199   \item[\errcode{ENOSYS}] non c'è il supporto per ottenere l'orologio relativo
3200     al \textit{process time} di un altro processo, e \param{pid} non
3201     corrisponde al processo corrente.
3202   \item[\errcode{EPERM}] il chiamante non ha il permesso di accedere alle
3203     informazioni relative al processo \param{pid}, avviene solo se è
3204     disponibile il supporto per leggere l'orologio relativo ad un altro
3205     processo.
3206   \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il processo \param{pid}.
3207   \end{errlist}
3208 }
3209 \end{funcproto}
3210
3211 La funzione ritorna l'identificativo di un orologio di sistema associato ad un
3212 processo indicato tramite l'argomento \param{pid}. Un utente normale, posto
3213 che il kernel sia sufficientemente recente da supportare questa funzionalità,
3214 può accedere soltanto ai dati relativi ai propri processi.
3215
3216 Del tutto analoga a \func{clock\_getcpuclockid}, ma da utilizzare per ottenere
3217 l'orologio associato ad un \textit{thread} invece che a un processo, è
3218 \funcd{pthread\_getcpuclockid},\footnote{per poterla utilizzare, come per
3219   qualunque funzione che faccia riferimento ai \textit{thread}, occorre
3220   effettuare il collegamento alla relativa libreria di gestione compilando il
3221   programma con \texttt{-lpthread}.} il cui prototipo è:
3222
3223 \begin{funcproto}{
3224 \fhead{pthread.h}
3225 \fhead{time.h}
3226 \fdecl{int pthread\_getcpuclockid(pthread\_t thread, clockid\_t *clockid)}
3227 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU associato ad un
3228   \textit{thread}.} 
3229 }
3230
3231 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3232   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3233   \begin{errlist}
3234   \item[\errcode{ENOENT}] la funzione non è supportata dal sistema.
3235   \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il \textit{thread} identificato
3236   \end{errlist}
3237  }
3238 \end{funcproto}
3239
3240
3241 % TODO, dal 2.6.39 aggiunta clock_adjtime 
3242
3243 Con l'introduzione degli orologi ad alta risoluzione è divenuto possibile
3244 ottenere anche una gestione più avanzata degli allarmi; abbiamo già visto in
3245 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} come l'interfaccia di \func{setitimer} derivata
3246 da BSD presenti delle serie limitazioni, come la possibilità di perdere un
3247 segnale sotto carico, tanto che nello standard POSIX.1-2008 questa viene
3248 marcata come obsoleta, e ne viene fortemente consigliata la sostituzione con
3249 nuova interfaccia definita dallo standard POSIX.1-2001 che va sotto il nome di
3250 \textit{POSIX Timer API}. Questa interfaccia è stata introdotta a partire dal
3251 kernel 2.6, anche se il supporto di varie funzionalità da essa previste è
3252 stato aggiunto solo in un secondo tempo.
3253
3254 Una delle principali differenze della nuova interfaccia è che un processo può
3255 utilizzare un numero arbitrario di timer; questi vengono creati (ma non
3256 avviati) tramite la funzione di sistema \funcd{timer\_create}, il cui
3257 prototipo è:
3258
3259 \begin{funcproto}{
3260 \fhead{signal.h}
3261 \fhead{time.h}
3262 \fdecl{int timer\_create(clockid\_t clockid, struct sigevent *evp,
3263     timer\_t *timerid)}
3264 \fdesc{Crea un nuovo timer POSIX.} 
3265 }
3266
3267 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3268   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3269   \begin{errlist}
3270   \item[\errcode{EAGAIN}] fallimento nel tentativo di allocare le strutture
3271     dei timer.
3272   \item[\errcode{EINVAL}] uno dei valori specificati per \param{clockid} o per
3273     i campi \var{sigev\_notify}, \var{sigev\_signo} o
3274     \var{sigev\_notify\_thread\_id} di \param{evp} non è valido.
3275   \item[\errcode{ENOMEM}] errore di allocazione della memoria.
3276   \end{errlist}
3277 }
3278 \end{funcproto}
3279
3280 La funzione richiede tre argomenti: il primo argomento serve ad indicare quale
3281 tipo di orologio si vuole utilizzare e prende uno dei valori di
3282 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}; di detti valori però non è previsto
3283 l'uso di \const{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW} mentre
3284 \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} sono
3285 disponibili solo a partire dal kernel 2.6.12. Si può così fare riferimento sia
3286 ad un tempo assoluto che al tempo utilizzato dal processo (o \textit{thread})
3287 stesso. Si possono inoltre utilizzare, posto di avere un kernel che li
3288 supporti, gli orologi aggiuntivi della seconda parte di
3289 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}. 
3290
3291 Il secondo argomento richiede una trattazione più dettagliata, in quanto
3292 introduce una struttura di uso generale, \struct{sigevent}, che viene
3293 utilizzata anche da altre funzioni, come quelle per l'I/O asincrono (vedi
3294 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
3295 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}) e che serve ad indicare in maniera generica un
3296 meccanismo di notifica.
3297
3298 \begin{figure}[!htb]
3299   \footnotesize \centering
3300   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3301     \includestruct{listati/sigevent.h}
3302   \end{minipage} 
3303   \normalsize 
3304   \caption{La struttura \structd{sigevent}, usata per specificare in maniera
3305     generica diverse modalità di notifica degli eventi.}
3306   \label{fig:struct_sigevent}
3307 \end{figure}
3308
3309 La struttura \struct{sigevent} (accessibile includendo \headfile{time.h}) è
3310 riportata in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}, la definizione effettiva dipende
3311 dall'implementazione, quella mostrata è la versione descritta nella pagina di
3312 manuale di \func{timer\_create}. Il campo \var{sigev\_notify} è il più
3313 importante essendo quello che indica le modalità della notifica, gli altri
3314 dipendono dal valore che si è specificato per \var{sigev\_notify}, si sono
3315 riportati in tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify}. La scelta del meccanismo di
3316 notifica viene fatta impostando uno dei valori di
3317 tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify} per \var{sigev\_notify}, e fornendo gli
3318 eventuali ulteriori argomenti necessari a secondo della scelta
3319 effettuata. Diventa così possibile indicare l'uso di un segnale o l'esecuzione
3320 (nel caso di uso dei \textit{thread}) di una funzione di modifica in un
3321 \textit{thread} dedicato.
3322
3323 \begin{table}[htb]
3324   \footnotesize
3325   \centering
3326   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3327     \hline
3328     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3329     \hline
3330     \hline
3331     \constd{SIGEV\_NONE}   & Non viene inviata nessuna notifica.\\
3332     \constd{SIGEV\_SIGNAL} & La notifica viene effettuata inviando al processo
3333                              chiamante il segnale specificato dal campo
3334                              \var{sigev\_signo}; se il gestore di questo
3335                              segnale è stato installato con
3336                              \const{SA\_SIGINFO} gli verrà restituito il
3337                              valore specificato con \var{sigev\_value} (una
3338                              \dirct{union} \texttt{sigval}, la cui definizione
3339                              è in fig.~\ref{fig:sig_sigval}) come valore del
3340                              campo \var{si\_value} di \struct{siginfo\_t}.\\
3341     \constd{SIGEV\_THREAD} & La notifica viene effettuata creando un nuovo
3342                              \textit{thread} che esegue la funzione di
3343                              notifica specificata da 
3344                              \var{sigev\_notify\_function} con argomento
3345                              \var{sigev\_value}. Se questo è diverso da
3346                              \val{NULL}, il \textit{thread} viene creato con
3347                              gli attributi specificati da
3348                              \var{sigev\_notify\_attribute}.\footnotemark\\
3349     \constd{SIGEV\_THREAD\_ID}& Invia la notifica come segnale (con le stesse
3350                              modalità di \const{SIGEV\_SIGNAL}) che però viene
3351                              recapitato al \textit{thread} indicato dal campo
3352                              \var{sigev\_notify\_thread\_id}. Questa modalità
3353                              è una estensione specifica di Linux, creata come
3354                              supporto per le librerie di gestione dei
3355                              \textit{thread}, pertanto non deve essere usata
3356                              da codice normale.\\
3357     \hline
3358   \end{tabular}
3359   \caption{Valori possibili per il campo \var{sigev\_notify} in una struttura
3360     \struct{sigevent}.} 
3361   \label{tab:sigevent_sigev_notify}
3362 \end{table}
3363
3364 \footnotetext{nel caso dei \textit{timer} questa funzionalità è considerata un
3365   esempio di pessima implementazione di una interfaccia, richiesta dallo
3366   standard POSIX, ma da evitare totalmente nell'uso ordinario, a causa della
3367   possibilità di creare disservizi generando una gran quantità di processi,
3368   tanto che ne è stata richiesta addirittura la rimozione.}
3369
3370 Nel caso di \func{timer\_create} occorrerà passare alla funzione come secondo
3371 argomento l'indirizzo di una di queste strutture per indicare le modalità con
3372 cui si vuole essere notificati della scadenza del timer, se non si specifica
3373 nulla (passando un valore \val{NULL}) verrà inviato il segnale
3374 \signal{SIGALRM} al processo corrente, o per essere più precisi verrà
3375 utilizzato un valore equivalente all'aver specificato \const{SIGEV\_SIGNAL}
3376 per \var{sigev\_notify}, \signal{SIGALRM} per \var{sigev\_signo} e
3377 l'identificatore del timer come valore per \var{sigev\_value.sival\_int}.
3378
3379 Il terzo argomento deve essere l'indirizzo di una variabile di tipo
3380 \typed{timer\_t} dove sarà scritto l'identificativo associato al timer appena
3381 creato, da usare in tutte le successive funzioni di gestione. Una volta creato
3382 questo identificativo resterà univoco all'interno del processo stesso fintanto
3383 che il timer non viene cancellato.
3384
3385 Si tenga presente che eventuali POSIX timer creati da un processo non vengono
3386 ereditati dai processi figli creati con \func{fork} e che vengono cancellati
3387 nella esecuzione di un programma diverso attraverso una delle funzioni
3388 \func{exec}. Si tenga presente inoltre che il kernel prealloca l'uso di un
3389 segnale \textit{real-time} per ciascun timer che viene creato con
3390 \func{timer\_create}; dato che ciascuno di essi richiede un posto nella coda
3391 dei segnali \textit{real-time}, il numero massimo di timer utilizzabili da un
3392 processo è limitato dalle dimensioni di detta coda, ed anche, qualora questo
3393 sia stato impostato, dal limite \const{RLIMIT\_SIGPENDING}.
3394
3395 Una volta creato il timer \func{timer\_create} ed ottenuto il relativo
3396 identificatore, si può attivare o disattivare un allarme (in gergo
3397 \textsl{armare} o \textsl{disarmare} il timer) con la funzione di sistema
3398 \funcd{timer\_settime}, il cui prototipo è:
3399
3400 \begin{funcproto}{
3401 \fhead{signal.h}
3402 \fhead{time.h}
3403 \fdecl{int timer\_settime(timer\_t timerid, int flags, const struct
3404     itimerspec *new\_value, struct itimerspec *old\_value)}
3405 \fdesc{Arma o disarma un timer POSIX.} 
3406 }
3407
3408 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3409   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3410   \begin{errlist}
3411   \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3412     per \param{new\_value} o \param{old\_value}.
3413   \item[\errcode{EINVAL}] all'interno di \param{new\_value.value} si è
3414     specificato un tempo negativo o un numero di nanosecondi maggiore di
3415     999999999.
3416   \end{errlist}
3417 }
3418 \end{funcproto}
3419
3420 La funzione richiede che si indichi la scadenza del timer con
3421 l'argomento \param{new\_value}, che deve essere specificato come puntatore ad
3422 una struttura di tipo \struct{itimerspec}, la cui definizione è riportata in
3423 fig.~\ref{fig:struct_itimerspec}; se il puntatore \param{old\_value} è diverso
3424 da \val{NULL} il valore corrente della scadenza verrà restituito in una
3425 analoga struttura, ovviamente in entrambi i casi le strutture devono essere
3426 state allocate.
3427
3428 \begin{figure}[!htb]
3429   \footnotesize \centering
3430   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3431     \includestruct{listati/itimerspec.h}
3432   \end{minipage} 
3433   \normalsize 
3434   \caption{La struttura \structd{itimerspec}, usata per specificare la
3435     scadenza di un allarme.}
3436   \label{fig:struct_itimerspec}
3437 \end{figure}
3438
3439 Ciascuno dei due campi di \struct{itimerspec} indica un tempo, da specificare
3440 con una precisione fino al nanosecondo tramite una struttura \struct{timespec}
3441 (la cui definizione è riportata fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}). Il campo
3442 \var{it\_value} indica la prima scadenza dell'allarme. Di default, quando il
3443 valore di \param{flags} è nullo, questo valore viene considerato come un
3444 intervallo relativo al tempo corrente, il primo allarme scatterà cioè dopo il
3445 numero di secondi e nanosecondi indicati da questo campo. Se invece si usa
3446 per \param{flags} il valore \constd{TIMER\_ABSTIME}, che al momento è l'unico
3447 valore valido per \param{flags}, allora \var{it\_value} viene considerato come
3448 un valore assoluto rispetto al valore usato dall'orologio a cui è associato il
3449 timer. 
3450
3451 Quindi a seconda dei casi si potrà impostare un timer o con un tempo assoluto,
3452 quando si opera rispetto all'orologio di sistema (nel qual caso il valore deve
3453 essere in secondi e nanosecondi dalla \textit{epoch}) o con un numero di
3454 secondi o nanosecondi rispetto alla partenza di un orologio di CPU, quando si
3455 opera su uno di questi.  Infine un valore nullo di \var{it\_value}, dove per
3456 nullo si intende con valori nulli per entrambi i campi \var{tv\_sec} e
3457 \var{tv\_nsec}, può essere utilizzato, indipendentemente dal tipo di orologio
3458 utilizzato, per disarmare l'allarme.
3459
3460 Il campo \var{it\_interval} di \struct{itimerspec} viene invece utilizzato per
3461 impostare un allarme periodico.  Se il suo valore è nullo, se cioè sono nulli
3462 tutti e due i due campi \var{tv\_sec} e \var{tv\_nsec} di detta struttura
3463 \struct{timespec}, l'allarme scatterà una sola volta secondo quando indicato
3464 con \var{it\_value}, altrimenti il valore specificato nella struttura verrà
3465 preso come l'estensione del periodo di ripetizione della generazione
3466 dell'allarme, che proseguirà indefinitamente fintanto che non si disarmi il
3467 timer.
3468
3469 Se il timer era già stato armato la funzione sovrascrive la precedente
3470 impostazione, se invece si indica come prima scadenza un tempo già passato,
3471 l'allarme verrà notificato immediatamente e al contempo verrà incrementato il
3472 contatore dei superamenti. Questo contatore serve a fornire una indicazione al
3473 programma che riceve l'allarme su un eventuale numero di scadenze che sono
3474 passate prima della ricezione della notifica dell'allarme. 
3475
3476 É infatti possibile, qualunque sia il meccanismo di notifica scelto, che
3477 quest'ultima venga ricevuta dopo che il timer è scaduto più di una volta,
3478 specialmente se si imposta un timer con una ripetizione a frequenza
3479 elevata. Nel caso dell'uso di un segnale infatti il sistema mette in coda un
3480 solo segnale per timer,\footnote{questo indipendentemente che si tratti di un
3481   segnale ordinario o \textit{real-time}, per questi ultimi sarebbe anche
3482   possibile inviare un segnale per ogni scadenza, questo però non viene fatto
3483   per evitare il rischio, tutt'altro che remoto, di riempire la coda.} e se il
3484 sistema è sotto carico o se il segnale è bloccato, prima della sua ricezione
3485 può passare un intervallo di tempo sufficientemente lungo ad avere scadenze
3486 multiple, e lo stesso può accadere anche se si usa un \textit{thread} di
3487 notifica.
3488
3489 Per questo motivo il gestore del segnale o il \textit{thread} di notifica può
3490 ottenere una indicazione di quante volte il timer è scaduto dall'invio della
3491 notifica utilizzando la funzione di sistema \funcd{timer\_getoverrun}, il cui
3492 prototipo è:
3493
3494 \begin{funcproto}{
3495 \fhead{time.h}
3496 \fdecl{int timer\_getoverrun(timer\_t timerid)}
3497 \fdesc{Ottiene il numero di scadenze di un timer POSIX.} 
3498 }
3499
3500 {La funzione ritorna il numero di scadenze di un timer in caso di successo e
3501   $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3502   \begin{errlist}
3503   \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3504   \end{errlist}
3505 }
3506 \end{funcproto}
3507
3508 La funzione ritorna il numero delle scadenze avvenute, che può anche essere
3509 nullo se non ve ne sono state. Come estensione specifica di Linux,\footnote{in
3510   realtà lo standard POSIX.1-2001 prevede gli \textit{overrun} solo per i
3511   segnali e non ne parla affatto in riferimento ai \textit{thread}.}  quando
3512 si usa un segnale come meccanismo di notifica, si può ottenere direttamente
3513 questo valore nel campo \var{si\_overrun} della struttura \struct{siginfo\_t}
3514 (illustrata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}) restituita al gestore del segnale
3515 installato con \func{sigaction}; in questo modo non è più necessario eseguire
3516 successivamente una chiamata a questa funzione per ottenere il numero delle
3517 scadenze. Al gestore del segnale viene anche restituito, come ulteriore
3518 informazione, l'identificativo del timer, in questo caso nel campo
3519 \var{si\_timerid}.
3520
3521 Qualora si voglia rileggere lo stato corrente di un timer, ed ottenere il
3522 tempo mancante ad una sua eventuale scadenza, si deve utilizzare la funzione
3523 di sistema \funcd{timer\_gettime}, il cui prototipo è:
3524
3525 \begin{funcproto}{
3526 \fhead{time.h}
3527 \fdecl{int timer\_gettime(timer\_t timerid, int flags, struct
3528     itimerspec *curr\_value)}
3529 \fdesc{Legge lo stato di un timer POSIX.} 
3530 }
3531
3532 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3533   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3534   \begin{errlist}
3535   \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3536     per \param{curr\_value}.
3537   \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3538   \end{errlist}
3539 }
3540 \end{funcproto}
3541
3542 La funzione restituisce nella struttura \struct{itimerspec} puntata
3543 da \param{curr\_value} il tempo restante alla prossima scadenza nel campo
3544 \var{it\_value}. Questo tempo viene sempre indicato in forma relativa, anche
3545 nei casi in cui il timer era stato precedentemente impostato con
3546 \const{TIMER\_ABSTIME} indicando un tempo assoluto.  Il ritorno di un valore
3547 nullo nel campo \var{it\_value} significa che il timer è disarmato o è
3548 definitivamente scaduto. 
3549
3550 Nel campo \var{it\_interval} di \param{curr\_value} viene invece restituito,
3551 se questo era stato impostato, il periodo di ripetizione del timer.  Anche in
3552 questo caso il ritorno di un valore nullo significa che il timer non era stato
3553 impostato per una ripetizione e doveva operare, come suol dirsi, a colpo
3554 singolo (in gergo \textit{one shot}).
3555
3556 Infine, quando un timer non viene più utilizzato, lo si può cancellare,
3557 rimuovendolo dal sistema e recuperando le relative risorse, effettuando in
3558 sostanza l'operazione inversa rispetto a \func{timer\_create}. Per questo
3559 compito lo standard prevede una apposita funzione di sistema,
3560 \funcd{timer\_delete}, il cui prototipo è:
3561
3562 \begin{funcproto}{
3563 \fhead{time.h}
3564 \fdecl{int timer\_delete(timer\_t timerid)}
3565 \fdesc{Cancella un timer POSIX.} 
3566 }
3567
3568 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3569   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3570   \begin{errlist}
3571     \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3572   \end{errlist}
3573 }
3574 \end{funcproto}
3575
3576 La funzione elimina il timer identificato da \param{timerid}, disarmandolo se
3577 questo era stato attivato. Nel caso, poco probabile ma comunque possibile, che
3578 un timer venga cancellato prima della ricezione del segnale pendente per la
3579 notifica di una scadenza, il comportamento del sistema è indefinito.
3580
3581 Infine a partire dal kernel 2.6 e per le versioni della \acr{libc} superiori
3582 alla 2.1, si può utilizzare la nuova interfaccia dei timer POSIX anche per le
3583 funzioni di attesa, per questo è disponibile la funzione di sistema
3584 \funcd{clock\_nanosleep}, il cui prototipo è:
3585
3586 \begin{funcproto}{
3587 \fhead{time.h}
3588 \fdecl{int clock\_nanosleep(clockid\_t clock\_id, int flags, const struct
3589     timespec *request,\\
3590 \phantom{int clock\_nanosleep(}struct timespec *remain)}
3591 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo specificato.}
3592 }
3593
3594 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un valore positivo per un
3595   errore, espresso dai valori:
3596   \begin{errlist}
3597     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
3598     \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o
3599       un numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999 o indicato un orologio
3600       non valido.
3601   \end{errlist}