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10 %%
11 \chapter{I segnali}
12 \label{cha:signals}
13
14 I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
15 confronti dei processi. Nella loro versione originale essi portano con sé
16 nessuna informazione che non sia il loro tipo; si tratta in sostanza di
17 un'interruzione software portata ad un processo.
18
19 In genere essi vengono usati dal kernel per riportare ai processi situazioni
20 eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, ecc.) ma possono
21 anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
22 esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
23 (come la terminazione di un processo figlio), ecc.
24
25 In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali,
26 partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono
27 realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità
28 di generazione fino ad esaminare in dettaglio le funzioni e le metodologie di
29 gestione avanzate e le estensioni fatte all'interfaccia classica nelle nuovi
30 versioni dello standard POSIX.
31
32
33 \section{Introduzione}
34 \label{sec:sig_intro}
35
36 In questa sezione esamineremo i concetti generali relativi ai segnali, vedremo
37 le loro caratteristiche di base, introdurremo le nozioni di fondo relative
38 all'architettura del funzionamento dei segnali e alle modalità con cui il
39 sistema gestisce l'interazione fra di essi ed i processi.
40
41
42 \subsection{I concetti base}
43 \label{sec:sig_base}
44
45 Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
46 l'occorrenza di un qualche evento. Gli eventi che possono generare un segnale
47 sono vari; un breve elenco di possibili cause per l'emissione di un segnale è
48 il seguente:
49
50 \begin{itemize*}
51 \item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
52   accesso alla memoria fuori dai limiti validi;
53 \item la terminazione di un processo figlio;
54 \item la scadenza di un timer o di un allarme;
55 \item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
56   essere eseguita;
57 \item una richiesta dell'utente di terminare o fermare il programma. In genere
58   si realizza attraverso un segnale mandato dalla shell in corrispondenza
59   della pressione di tasti del terminale come \code{C-c} o
60   \code{C-z};\footnote{indichiamo con \code{C-x} la pressione simultanea al
61     tasto \code{x} del tasto control (ctrl in molte tastiere).}
62 \item l'esecuzione di una \func{kill} o di una \func{raise} da parte del
63   processo stesso o di un altro (solo nel caso della \func{kill}).
64 \end{itemize*}
65
66 Ciascuno di questi eventi (compresi gli ultimi due che pure sono controllati
67 dall'utente o da un altro processo) comporta l'intervento diretto da parte del
68 kernel che causa la generazione di un particolare tipo di segnale.
69
70 Quando un processo riceve un segnale, invece del normale corso del programma,
71 viene eseguita una azione predefinita o una apposita funzione di gestione
72 (quello che da qui in avanti chiameremo il \textsl{gestore} del segnale,
73 dall'inglese \textit{signal handler}) che può essere stata specificata
74 dall'utente (nel qual caso si dice che si \textsl{intercetta} il segnale).
75
76
77 \subsection{Le \textsl{semantiche} del funzionamento dei segnali}
78 \label{sec:sig_semantics}
79
80 Negli anni il comportamento del sistema in risposta ai segnali è stato
81 modificato in vari modi nelle differenti implementazioni di Unix.  Si possono
82 individuare due tipologie fondamentali di comportamento dei segnali (dette
83 \textsl{semantiche}) che vengono chiamate rispettivamente \textsl{semantica
84   affidabile} (o \textit{reliable}) e \textsl{semantica inaffidabile} (o
85 \textit{unreliable}).
86
87 Nella \textsl{semantica inaffidabile} (quella implementata dalle prime
88 versioni di Unix) la funzione di gestione del segnale specificata dall'utente
89 non resta attiva una volta che è stata eseguita; è perciò compito dell'utente
90 stesso ripetere l'installazione all'interno del \textsl{gestore} del segnale,
91 in tutti quei casi in cui si vuole che esso resti attivo.
92
93 In questo caso è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
94 perduti. Si consideri il segmento di codice riportato in
95 fig.~\ref{fig:sig_old_handler}, nel programma principale viene installato un
96 gestore (\texttt{\small 5}), ed in quest'ultimo la prima operazione
97 (\texttt{\small 11}) è quella di reinstallare se stesso. Se nell'esecuzione
98 del gestore un secondo segnale arriva prima che esso abbia potuto eseguire la
99 reinstallazione, verrà eseguito il comportamento predefinito assegnato al
100 segnale stesso, il che può comportare, a seconda dei casi, che il segnale
101 viene perso (se l'impostazione predefinita era quello di ignorarlo) o la
102 terminazione immediata del processo; in entrambi i casi l'azione prevista non
103 verrà eseguita.
104
105 \begin{figure}[!htb]
106   \footnotesize \centering
107   \begin{minipage}[c]{15cm}
108     \includecodesample{listati/unreliable_sig.c}
109   \end{minipage} 
110   \normalsize 
111   \caption{Esempio di codice di un gestore di segnale per la semantica
112     inaffidabile.} 
113   \label{fig:sig_old_handler}
114 \end{figure}
115
116 Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
117 semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}; infatti la ricezione del
118 segnale e la reinstallazione del suo gestore non sono operazioni atomiche, e
119 sono sempre possibili delle \textit{race condition}\itindex{race~condition}
120 (sull'argomento vedi quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_multi_prog}).
121
122 Un altro problema è che in questa semantica non esiste un modo per bloccare i
123 segnali quando non si vuole che arrivino; i processi possono ignorare il
124 segnale, ma non è possibile istruire il sistema a non fare nulla in occasione
125 di un segnale, pur mantenendo memoria del fatto che è avvenuto.
126
127 Nella semantica \textsl{affidabile} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
128 moderno) il gestore una volta installato resta attivo e non si hanno tutti i
129 problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono \textsl{generati}
130 dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che causa il segnale. In
131 genere questo viene fatto dal kernel impostando l'apposito campo della
132 \struct{task\_struct} del processo nella \itindex{process~table}
133 \textit{process table} (si veda fig.~\ref{fig:proc_task_struct}).
134
135 Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
136 \textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
137 per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
138 esso è detto \textsl{pendente} (o \textit{pending}). In genere questa
139 procedura viene effettuata dallo scheduler \itindex{scheduler} quando,
140 riprendendo l'esecuzione del processo in questione, verifica la presenza del
141 segnale nella \struct{task\_struct} e mette in esecuzione il gestore.
142
143 In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
144 segnali, in questo caso, se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
145 ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
146 sblocca (nel qual caso viene consegnato) o imposta l'azione corrispondente per
147 ignorarlo.
148
149 Si tenga presente che il kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è
150 stato bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo
151 consente di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato,
152 e si può usare la funzione \func{sigpending} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask})
153 per determinare quali segnali sono bloccati e quali sono pendenti.
154
155
156 \subsection{Tipi di segnali}
157 \label{sec:sig_types}
158
159 In generale gli eventi che generano segnali si possono dividere in tre
160 categorie principali: errori, eventi esterni e richieste esplicite.
161
162 Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
163 continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
164 genere le condizioni di errore più comuni comportano la restituzione di un
165 codice di errore da parte di una funzione di libreria; sono gli errori che
166 possono avvenire nella esecuzione delle istruzioni di un programma che causano
167 l'emissione di un segnale, come le divisioni per zero o l'uso di indirizzi di
168 memoria non validi.
169
170 Un evento esterno ha in genere a che fare con l'I/O o con altri processi;
171 esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati di
172 input, scadenze di un timer, terminazione di processi figli.
173
174 Una richiesta esplicita significa l'uso di una chiamata di sistema (come
175 \func{kill} o \func{raise}) per la generazione di un segnale, cosa che
176 viene fatta usualmente dalla shell quando l'utente invoca la sequenza di tasti
177 di stop o di suspend, ma può essere pure inserita all'interno di un programma.
178
179 Si dice poi che i segnali possono essere \textsl{asincroni} o
180 \textsl{sincroni}. Un segnale \textsl{sincrono} è legato ad una azione
181 specifica di un programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante
182 tale azione; molti errori generano segnali \textsl{sincroni}, così come la
183 richiesta esplicita da parte del processo tramite le chiamate al sistema.
184 Alcuni errori come la divisione per zero non sono completamente sincroni e
185 possono arrivare dopo qualche istruzione.
186
187 I segnali \textsl{asincroni} sono generati da eventi fuori dal controllo del
188 processo che li riceve, e arrivano in tempi impredicibili nel corso
189 dell'esecuzione del programma. Eventi esterni come la terminazione di un
190 processo figlio generano segnali \textsl{asincroni}, così come le richieste di
191 generazione di un segnale effettuate da altri processi.
192
193 In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
194 cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
195 sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
196 chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
197 internamente o esternamente al processo.
198
199
200 \subsection{La notifica dei segnali}
201 \label{sec:sig_notification}
202
203 Come accennato quando un segnale viene generato, se la sua azione predefinita
204 non è quella di essere ignorato, il kernel prende nota del fatto nella
205 \struct{task\_struct} del processo; si dice così che il segnale diventa
206 \textsl{pendente} (o \textit{pending}), e rimane tale fino al momento in cui
207 verrà notificato al processo (o verrà specificata come azione quella di
208 ignorarlo).
209
210 Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato ed
211 avviene non appena questo viene rimesso in esecuzione dallo
212 scheduler \itindex{scheduler} che esegue l'azione specificata. Questo a meno
213 che il segnale in questione non sia stato bloccato prima della notifica, nel
214 qual caso l'invio non avviene ed il segnale resta \textsl{pendente}
215 indefinitamente. Quando lo si sblocca il segnale \textsl{pendente} sarà subito
216 notificato. Si tenga presente però che i segnali \textsl{pendenti} non si
217 accodano, alla generazione infatti il kernel marca un flag nella
218 \struct{task\_struct} del processo, per cui se prima della notifica ne vengono
219 generati altri il flag è comunque marcato, ed il gestore viene eseguito sempre
220 una sola volta.
221
222 Si ricordi però che se l'azione specificata per un segnale è quella di essere
223 ignorato questo sarà scartato immediatamente al momento della sua generazione,
224 e questo anche se in quel momento il segnale è bloccato (perché bloccare su un
225 segnale significa bloccarne la notifica). Per questo motivo un segnale,
226 fintanto che viene ignorato, non sarà mai notificato, anche se prima è stato
227 bloccato ed in seguito si è specificata una azione diversa (nel qual caso solo
228 i segnali successivi alla nuova specificazione saranno notificati).
229
230 Una volta che un segnale viene notificato (che questo avvenga subito o dopo
231 una attesa più o meno lunga) viene eseguita l'azione specificata per il
232 segnale. Per alcuni segnali (\const{SIGKILL} e \const{SIGSTOP}) questa azione
233 è fissa e non può essere cambiata, ma per tutti gli altri si può selezionare
234 una  delle tre possibilità seguenti:
235
236 \begin{itemize*}
237 \item ignorare il segnale;
238 \item catturare il segnale, ed utilizzare il gestore specificato;
239 \item accettare l'azione predefinita per quel segnale.
240 \end{itemize*}
241
242 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
243 \func{signal} e \func{sigaction} (vedi sez.~\ref{sec:sig_signal} e
244 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}). Se si è installato un gestore sarà quest'ultimo
245 ad essere eseguito alla notifica del segnale.  Inoltre il sistema farà si che
246 mentre viene eseguito il gestore di un segnale, quest'ultimo venga
247 automaticamente bloccato (così si possono evitare \textit{race
248   condition}\itindex{race~condition}).
249
250 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata l'azione
251 standard che (come vedremo in sez.~\ref{sec:sig_standard}) è propria di ciascun
252 segnale; nella maggior parte dei casi essa porta alla terminazione del
253 processo, ma alcuni segnali che rappresentano eventi innocui vengono ignorati.
254
255 Quando un segnale termina un processo, il padre può determinare la causa della
256 terminazione esaminando il codice di stato riportato dalle funzioni
257 \func{wait} e \func{waitpid} (vedi sez.~\ref{sec:proc_wait}); questo è il modo
258 in cui la shell determina i motivi della terminazione di un programma e scrive
259 un eventuale messaggio di errore.
260
261 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
262 violazioni di accesso) hanno anche la caratteristica di scrivere un file di
263 \itindex{core~dump}\textit{core dump} che registra lo stato del processo (ed
264 in particolare della memoria e dello \itindex{stack} stack) prima della
265 terminazione.  Questo può essere esaminato in seguito con un debugger per
266 investigare sulla causa dell'errore.  Lo stesso avviene se i suddetti segnali
267 vengono generati con una \func{kill}.
268
269
270 \section{La classificazione dei segnali}
271 \label{sec:sig_classification}
272
273 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
274 le loro caratteristiche e tipologia, le varie macro e costanti che permettono
275 di identificarli, e le funzioni che ne stampano la descrizione.
276
277
278 \subsection{I segnali standard}
279 \label{sec:sig_standard}
280
281 Ciascun segnale è identificato rispetto al sistema da un numero, ma l'uso
282 diretto di questo numero da parte dei programmi è da evitare, in quanto esso
283 può variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso di Linux,
284 anche a seconda dell'architettura hardware. 
285 Per questo motivo ad ogni segnale viene associato un nome, definendo con una
286 macro di preprocessore una costante uguale al suddetto numero. Sono questi
287 nomi, che sono standardizzati e sostanzialmente uniformi rispetto alle varie
288 implementazioni, che si devono usare nei programmi. Tutti i nomi e le funzioni
289 che concernono i segnali sono definiti nell'header di sistema \file{signal.h}.
290
291 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \const{NSIG}, e dato
292 che i numeri dei segnali sono allocati progressivamente, essa corrisponde
293 anche al successivo del valore numerico assegnato all'ultimo segnale definito.
294 In tab.~\ref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
295 definiti in Linux (estratto dalle pagine di manuale), comparati con quelli
296 definiti in vari standard.
297
298 \begin{table}[htb]
299   \footnotesize
300   \centering
301   \begin{tabular}[c]{|c|p{8cm}|}
302     \hline
303     \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
304     \hline
305     \hline
306     A & L'azione predefinita è terminare il processo. \\
307     B & L'azione predefinita è ignorare il segnale. \\
308     C & L'azione predefinita è terminare il processo e scrivere un 
309         \itindex{core~dump} \textit{core dump}. \\
310     D & L'azione predefinita è fermare il processo. \\
311     E & Il segnale non può essere intercettato. \\
312     F & Il segnale non può essere ignorato.\\
313     \hline
314   \end{tabular}
315   \caption{Legenda delle azioni predefinite dei segnali riportate in 
316     tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.}
317   \label{tab:sig_action_leg}
318 \end{table}
319
320 In tab.~\ref{tab:sig_signal_list} si sono anche riportate le azioni predefinite
321 di ciascun segnale (riassunte con delle lettere, la cui legenda completa è in
322 tab.~\ref{tab:sig_action_leg}), quando nessun gestore è installato un
323 segnale può essere ignorato o causare la terminazione del processo. Nella
324 colonna standard sono stati indicati anche gli standard in cui ciascun segnale
325 è definito, secondo lo schema di tab.~\ref{tab:sig_standard_leg}.
326
327
328 \begin{table}[htb]
329   \footnotesize
330   \centering
331   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
332     \hline
333     \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
334     \hline
335     \hline
336     P & POSIX. \\
337     B & BSD. \\
338     L & Linux.\\
339     S & SUSv2.\\
340     \hline
341   \end{tabular}
342   \caption{Legenda dei valori della colonna \textbf{Standard} di 
343     tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.}
344   \label{tab:sig_standard_leg}
345 \end{table}
346
347 In alcuni casi alla terminazione del processo è associata la creazione di un
348 file (posto nella directory corrente del processo e chiamato \file{core}) su
349 cui viene salvata un'immagine della memoria del processo (il cosiddetto
350 \itindex{core~dump}\textit{core dump}), che può essere usata da un debugger
351 per esaminare lo stato dello \itindex{stack} stack e delle variabili al
352 momento della ricezione del segnale.
353
354 \begin{table}[htb]
355   \footnotesize
356   \centering
357   \begin{tabular}[c]{|l|c|c|p{8cm}|}
358     \hline
359     \textbf{Segnale} &\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
360     \hline
361     \hline
362     \const{SIGHUP}   &PL & A & Hangup o terminazione del processo di 
363                                controllo.                                    \\
364     \const{SIGINT}   &PL & A & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c}).            \\
365     \const{SIGQUIT}  &PL & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y}).                 \\
366     \const{SIGILL}   &PL & C & Istruzione illecita.                          \\
367     \const{SIGABRT}  &PL & C & Segnale di abort da \func{abort}.             \\
368     \const{SIGFPE}   &PL & C & Errore aritmetico.                            \\
369     \const{SIGKILL}  &PL &AEF& Segnale di terminazione forzata.              \\
370     \const{SIGSEGV}  &PL & C & Errore di accesso in memoria.                 \\
371     \const{SIGPIPE}  &PL & A & Pipe spezzata.                                \\
372     \const{SIGALRM}  &PL & A & Segnale del timer da \func{alarm}.            \\
373     \const{SIGTERM}  &PL & A & Segnale di terminazione \texttt{C-\bslash}.   \\
374     \const{SIGUSR1}  &PL & A & Segnale utente numero 1.                      \\
375     \const{SIGUSR2}  &PL & A & Segnale utente numero 2.                      \\
376     \const{SIGCHLD}  &PL & B & Figlio terminato o fermato.                   \\
377     \const{SIGCONT}  &PL &   & Continua se fermato.                          \\
378     \const{SIGSTOP}  &PL &DEF& Ferma il processo.                            \\
379     \const{SIGTSTP}  &PL & D & Pressione del tasto di stop sul terminale.    \\
380     \const{SIGTTIN}  &PL & D & Input sul terminale per un processo 
381                                in background.                                \\
382     \const{SIGTTOU}  &PL & D & Output sul terminale per un processo          
383                                in background.                                \\
384     \const{SIGBUS}   &SL & C & Errore sul bus (bad memory access).           \\
385     \const{SIGPOLL}  &SL & A & \textit{Pollable event} (Sys V);  
386                                Sinonimo di \const{SIGIO}.                    \\
387     \const{SIGPROF}  &SL & A & Timer del profiling scaduto.                  \\
388     \const{SIGSYS}   &SL & C & Argomento sbagliato per una subroutine (SVID).\\
389     \const{SIGTRAP}  &SL & C & Trappole per un Trace/breakpoint.             \\
390     \const{SIGURG}   &SLB& B & Ricezione di una \textit{urgent condition} su 
391                                un socket. \\
392     \const{SIGVTALRM}&SLB& A & Virtual alarm clock.                          \\
393     \const{SIGXCPU}  &SLB& C & Ecceduto il limite sul tempo di CPU.          \\
394     \const{SIGXFSZ}  &SLB& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file. \\
395     \const{SIGIOT}   &L  & C & IOT trap. Sinonimo di \const{SIGABRT}.        \\
396     \const{SIGEMT}   &L  &   &                                               \\
397 % TODO che roba e` SIGEMT
398     \const{SIGSTKFLT}&L  & A & Errore sullo stack del coprocessore.          \\
399     \const{SIGIO}    &LB & A & L'I/O è possibile (4.2 BSD).                  \\
400     \const{SIGCLD}   &L  &   & Sinonimo di \const{SIGCHLD}.                  \\
401     \const{SIGPWR}   &L  & A & Fallimento dell'alimentazione.                \\
402     \const{SIGINFO}  &L  &   & Sinonimo di \const{SIGPWR}.                   \\
403     \const{SIGLOST}  &L  & A & Perso un lock sul file (per NFS).             \\
404     \const{SIGWINCH} &LB & B & Finestra ridimensionata (4.3 BSD, Sun).       \\
405     \const{SIGUNUSED}&L  & A & Segnale inutilizzato (diventerà 
406                                \const{SIGSYS}).                              \\
407     \hline
408   \end{tabular}
409   \caption{Lista dei segnali in Linux.}
410   \label{tab:sig_signal_list}
411 \end{table}
412
413 La descrizione dettagliata del significato dei vari segnali, raggruppati per
414 tipologia, verrà affrontata nei paragrafi successivi.
415
416
417 \subsection{Segnali di errore di programma}
418 \label{sec:sig_prog_error}
419
420 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
421 l'hardware (come per i \itindex{page~fault}\textit{page fault} non validi)
422 rileva un qualche errore insanabile nel programma in esecuzione. In generale
423 la generazione di questi segnali significa che il programma ha dei gravi
424 problemi (ad esempio ha dereferenziato un puntatore non valido o ha eseguito
425 una operazione aritmetica proibita) e l'esecuzione non può essere proseguita.
426
427 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
428 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare le impostazioni della
429 console o eliminare i file di lock\index{file!di lock} prima dell'uscita.  In
430 questo caso il gestore deve concludersi ripristinando l'azione predefinita e
431 rialzando il segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti
432 spiacevoli, ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il
433 gestore non ci fosse stato.
434
435 L'azione predefinita per tutti questi segnali è causare la terminazione del
436 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
437 la registrazione su disco di un file di \itindex{core~dump}\textit{core dump}
438 che viene scritto in un file \file{core} nella directory corrente del processo
439 al momento dell'errore, che il debugger può usare per ricostruire lo stato del
440 programma al momento della terminazione.  Questi segnali sono:
441 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
442 \item[\const{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
443   derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
444   aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow.  Se il gestore
445   ritorna il comportamento del processo è indefinito, ed ignorare questo
446   segnale può condurre ad un ciclo infinito.
447
448 %   Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
449 %   molte diverse eccezioni che \texttt{SIGFPE} non distingue, mentre lo
450 %   standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
451 %   aritmetiche e richiede che esse siano notificate.  
452 % TODO trovare altre info su SIGFPE e trattare la notifica delle eccezioni 
453   
454 \item[\const{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
455   significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
456   privilegiata o inesistente, in generale del codice illecito. Poiché il
457   compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
458   file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
459   Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
460   posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
461   una variabile locale, andando a corrompere lo \itindex{stack} stack. Lo
462   stesso segnale viene generato in caso di overflow dello \itindex{stack}
463   stack o di problemi nell'esecuzione di un gestore. Se il gestore ritorna il
464   comportamento del processo è indefinito.
465 \item[\const{SIGSEGV}] Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
466   significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
467   memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
468   sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
469   accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale.  Se il gestore
470   ritorna il comportamento del processo è indefinito.
471
472   È tipico ottenere questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non
473   inizializzato leggendo al di là della fine di un vettore. 
474 \item[\const{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
475   \const{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
476   dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
477   \const{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
478   (tipo fuori dallo heap o dallo \itindex{stack} stack), mentre \const{SIGBUS}
479   indica l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso di un puntatore
480   non allineato.
481 \item[\const{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica che
482   il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando la
483   funzione \func{abort} che genera questo segnale.
484 \item[\const{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
485   dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
486   il debugging e un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
487 \item[\const{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
488   richiede l'esecuzione di una system call, ma si è fornito un codice
489   sbagliato per quest'ultima.
490 \end{basedescript}
491
492
493 \subsection{I segnali di terminazione}
494 \label{sec:sig_termination}
495
496 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
497 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
498 trattarli in maniera differente. 
499
500 La ragione per cui può essere necessario trattare questi segnali è che il
501 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
502 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
503 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
504 funzionamento (come il modo del terminale o le impostazioni di una qualche
505 periferica).
506
507 L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il processo, questi
508 segnali sono:
509 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
510 \item[\const{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
511   generico usato per causare la conclusione di un programma. Al contrario di
512   \const{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo si
513   usa per chiedere in maniera ``\textsl{educata}'' ad un processo di
514   concludersi.
515
516 \item[\const{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
517   interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
518   comando \cmd{kill} o dall'invio sul terminale del carattere di controllo
519   INTR (interrupt, generato dalla sequenza \cmd{C-c}).
520
521 \item[\const{SIGQUIT}] È analogo a \const{SIGINT} con la differenza
522   che è controllato da un altro carattere di controllo, QUIT,
523   corrispondente alla sequenza \texttt{C-\bslash}. A differenza del
524   precedente l'azione predefinita, oltre alla terminazione del
525   processo, comporta anche la creazione di un
526   \itindex{core~dump}\textit{core dump}.
527
528   In genere lo si può pensare come corrispondente ad una condizione di errore
529   del programma rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno fare
530   eseguire al gestore di questo segnale le operazioni di pulizia normalmente
531   previste (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in certi casi
532   esse possono eliminare informazioni utili nell'esame dei \textit{core dump}.
533   \itindex{core~dump}
534
535 \item[\const{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
536   qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
537   ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
538   In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
539   comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
540   intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
541   brutali, come \const{SIGTERM} o \cmd{C-c} non funzionano. 
542
543   Se un processo non risponde a nessun altro segnale \const{SIGKILL} ne causa
544   sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
545   processo da parte di \const{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
546   kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
547   per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
548   per eseguire un gestore.
549
550 \item[\const{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
551   terminale dell'utente si è disconnesso (ad esempio perché si è interrotta la
552   rete). Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
553   controllo di un terminale a tutti i processi della sessione, in modo che
554   essi possano disconnettersi dal relativo terminale. 
555   
556   Viene inoltre usato in genere per segnalare ai demoni (che non hanno un
557   terminale di controllo) la necessità di reinizializzarsi e rileggere il/i
558   file di configurazione.
559 \end{basedescript}
560
561
562 \subsection{I segnali di allarme}
563 \label{sec:sig_alarm}
564
565 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer. Il loro comportamento
566 predefinito è quello di causare la terminazione del programma, ma con questi
567 segnali la scelta predefinita è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone
568 sempre la necessità di un gestore.  Questi segnali sono:
569 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
570 \item[\const{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
571   un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
572   usato dalla funzione \func{alarm}.
573
574 \item[\const{SIGVTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
575   precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
576   processo. 
577
578 \item[\const{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
579   di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
580   che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
581   viene usato dagli strumenti che servono a fare la profilazione dell'utilizzo
582   del tempo di CPU da parte del processo.
583 \end{basedescript}
584
585
586 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
587 \label{sec:sig_asyncio}
588
589 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
590 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
591 generare questi segnali.  L'azione predefinita è di essere ignorati. Questi
592 segnali sono:
593 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
594 \item[\const{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
595   pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i
596   socket e i terminali possono generare questo segnale, in Linux
597   questo può essere usato anche per i file, posto che la \func{fcntl} abbia
598   avuto successo.
599
600 \item[\const{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
601   urgenti o \itindex{out-of-band} \textit{out-of-band} su di un
602   socket; per maggiori dettagli al proposito si veda
603   sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}.
604
605 \item[\const{SIGPOLL}] Questo segnale è equivalente a \const{SIGIO}, è
606   definito solo per compatibilità con i sistemi System V.
607 \end{basedescript}
608
609
610 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
611 \label{sec:sig_job_control}
612
613 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
614 loro uso è specializzato e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni
615 in cui si trattano gli argomenti relativi.  Questi segnali sono:
616 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
617 \item[\const{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
618   figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
619   segnale, la sua gestione è trattata in sez.~\ref{sec:proc_wait}.
620
621 \item[\const{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
622   precedente, il nome è obsoleto e andrebbe evitato. 
623
624 \item[\const{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
625   usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
626   \const{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
627   ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
628   è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
629   installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
630   processo.
631   
632   La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
633   segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
634   che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
635   gestori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
636   se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
637   inviare un avviso. 
638 \item[\const{SIGSTOP}] Il segnale ferma un processo (lo porta cioè in uno
639   stato di sleep, vedi sez.~\ref{sec:proc_sched}); il segnale non può essere né
640   intercettato, né ignorato, né bloccato.
641
642 \item[\const{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
643   ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere SUSP
644   (prodotto dalla combinazione \cmd{C-z}), ed al contrario di
645   \const{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere un programma
646   installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il sistema
647   o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per esempio un
648   programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un gestore
649   per riabilitarlo prima di fermarsi.
650
651 \item[\const{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue una
652   sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in background
653   tenta di leggere da un terminale viene inviato questo segnale a tutti i
654   processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è di fermare il
655   processo.  L'argomento è trattato in
656   sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
657
658 \item[\const{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \const{SIGTTIN}, ma
659   generato quando si tenta di scrivere o modificare uno dei modi del
660   terminale. L'azione predefinita è di fermare il processo, l'argomento è
661   trattato in sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
662 \end{basedescript}
663
664
665 \subsection{I segnali di operazioni errate}
666 \label{sec:sig_oper_error}
667
668 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
669 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
670 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
671 resto del sistema.  L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il
672 processo, questi segnali sono:
673 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
674 \item[\const{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle pipe,
675   (o delle FIFO o dei socket) è necessario, prima che un processo inizi a
676   scrivere su una di esse, che un altro l'abbia aperta in lettura (si veda
677   sez.~\ref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è partito o è
678   terminato inavvertitamente alla scrittura sulla pipe il kernel genera questo
679   segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o ignorato la chiamata che
680   lo ha causato fallisce, restituendo l'errore \errcode{EPIPE}.
681 \item[\const{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Tradizionalmente è il
682   segnale che viene generato quando si perde un advisory lock su un file su
683   NFS perché il server NFS è stato riavviato. Il progetto GNU lo utilizza per
684   indicare ad un client il crollo inaspettato di un server. In Linux è
685   definito come sinonimo di \const{SIGIO}.\footnote{ed è segnalato come BUG
686     nella pagina di manuale.}
687 \item[\const{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
688   segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
689   tempo di CPU disponibile, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. 
690 \item[\const{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
691   segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
692   dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
693   file, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. 
694 \end{basedescript}
695
696
697 \subsection{Ulteriori segnali}
698 \label{sec:sig_misc_sig}
699
700 Raccogliamo qui infine una serie di segnali che hanno scopi differenti non
701 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
702 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
703 \item[\const{SIGUSR1}] Insieme a \const{SIGUSR2} è un segnale a disposizione
704   dell'utente che lo può usare per quello che vuole. Viene generato solo
705   attraverso l'invocazione della funzione \func{kill}. Entrambi i segnali
706   possono essere utili per implementare una comunicazione elementare fra
707   processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un
708   gestore. L'azione predefinita è di terminare il processo.
709 \item[\const{SIGUSR2}] È il secondo segnale a disposizione degli utenti. Vedi
710   quanto appena detto per \const{SIGUSR1}.
711 \item[\const{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
712   generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
713   righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
714   programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
715   dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
716 \item[\const{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
717   usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
718   del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
719   altri processi lo ignorano.
720 \end{basedescript}
721
722
723 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
724 \label{sec:sig_strsignal}
725
726 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
727 che stampano un messaggio di descrizione dato il numero. In genere si usano
728 quando si vuole notificare all'utente il segnale ricevuto (nel caso di
729 terminazione di un processo figlio o di un gestore che gestisce più segnali);
730 la prima funzione, \funcd{strsignal}, è una estensione GNU, accessibile avendo
731 definito \macro{\_GNU\_SOURCE}, ed è analoga alla funzione \func{strerror} (si
732 veda sez.~\ref{sec:sys_strerror}) per gli errori:
733 \begin{prototype}{string.h}{char *strsignal(int signum)} 
734   Ritorna il puntatore ad una stringa che contiene la descrizione del segnale
735   \param{signum}.
736 \end{prototype}
737 \noindent dato che la stringa è allocata staticamente non se ne deve
738 modificare il contenuto, che resta valido solo fino alla successiva chiamata
739 di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere traccia del messaggio sarà
740 necessario copiarlo.
741
742 La seconda funzione, \funcd{psignal}, deriva da BSD ed è analoga alla funzione
743 \func{perror} descritta sempre in sez.~\ref{sec:sys_strerror}; il suo prototipo
744 è:
745 \begin{prototype}{signal.h}{void psignal(int sig, const char *s)} 
746   Stampa sullo standard error un messaggio costituito dalla stringa \param{s},
747   seguita da due punti ed una descrizione del segnale indicato da \param{sig}.
748 \end{prototype}
749
750 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
751 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di usare la variabile
752 \var{sys\_siglist}, che è definita in \file{signal.h} e può essere acceduta
753 con la dichiarazione:
754 \includecodesnip{listati/siglist.c}
755
756 L'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
757 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
758   *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
759   *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
760
761
762
763 \section{La gestione dei segnali}
764 \label{sec:sig_management}
765
766 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
767 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
768 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
769 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
770 delegata appunto agli eventuali gestori che si sono installati.
771
772 In questa sezione vedremo come si effettua la gestione dei segnali, a partire
773 dalla loro interazione con le system call, passando per le varie funzioni che
774 permettono di installare i gestori e controllare le reazioni di un processo
775 alla loro occorrenza.
776
777
778 \subsection{Il comportamento generale del sistema}
779 \label{sec:sig_gen_beha}
780
781 Abbiamo già trattato in sez.~\ref{sec:sig_intro} le modalità con cui il sistema
782 gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare però il
783 comportamento delle system call; in particolare due di esse, \func{fork} ed
784 \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in considerazione, data la
785 loro stretta relazione con la creazione di nuovi processi.
786
787 Come accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo
788 processo esso eredita dal padre sia le azioni che sono state impostate per i
789 singoli segnali, che la maschera dei segnali bloccati (vedi
790 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}).  Invece tutti i segnali pendenti e gli allarmi
791 vengono cancellati; essi infatti devono essere recapitati solo al padre, al
792 figlio dovranno arrivare solo i segnali dovuti alle sue azioni.
793
794 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
795 quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
796 installato un gestore vengono reimpostati a \const{SIG\_DFL}. Non ha più
797 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
798 che non sono presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
799
800 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
801 gestore; viene mantenuto invece ogni eventuale impostazione dell'azione a
802 \const{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
803 \const{SIG\_IGN} le risposte per \const{SIGINT} e \const{SIGQUIT} per i
804 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
805 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
806
807 Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre system call si danno
808 sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano\index{system~call~lente}
809 \textsl{lente} (\textit{slow}) o \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran
810 parte di esse appartiene a quest'ultima categoria, che non è influenzata
811 dall'arrivo di un segnale. Esse sono dette \textsl{veloci} in quanto la loro
812 esecuzione è sostanzialmente immediata; la risposta al segnale viene sempre
813 data dopo che la system call è stata completata, in quanto attendere per
814 eseguire un gestore non comporta nessun inconveniente.
815
816 In alcuni casi però alcune system call (che per questo motivo vengono chiamate
817 \textsl{lente}) possono bloccarsi indefinitamente. In questo caso non si può
818 attendere la conclusione della system call, perché questo renderebbe
819 impossibile una risposta pronta al segnale, per cui il gestore viene
820 eseguito prima che la system call sia ritornata.  Un elenco dei casi in cui si
821 presenta questa situazione è il seguente:
822 \begin{itemize*}
823 \item la lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora
824   presenti (come per certi file di dispositivo\index{file!di~dispositivo}, i
825   socket o le pipe);
826 \item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
827   accettati immediatamente (di nuovo comune per i socket);
828 \item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non
829   immediate per una risposta (ad esempio l'apertura di un nastro che deve
830   essere riavvolto);
831 \item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
832   eseguite immediatamente;
833 \item le funzioni di intercomunicazione che si bloccano in attesa di risposte
834   da altri processi;
835 \item la funzione \func{pause} (usata appunto per attendere l'arrivo di un
836   segnale);
837 \item la funzione \func{wait} (se nessun processo figlio è ancora terminato).
838 \end{itemize*}
839
840 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il gestore sia
841 ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
842 anche la system call restituendo l'errore di \errcode{EINTR}. Questa è a
843 tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
844 gestori controllino lo stato di uscita delle funzioni che eseguono una system
845 call lenta per ripeterne la chiamata qualora l'errore fosse questo.
846
847 Dimenticarsi di richiamare una system call interrotta da un segnale è un
848 errore comune, tanto che le \acr{glibc} provvedono una macro
849 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
850 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
851 non è diverso dall'uscita con un errore \errcode{EINTR}.
852
853 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
854 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente una system call
855 interrotta invece di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è bisogno
856 di preoccuparsi di controllare il codice di errore; si perde però la
857 possibilità di eseguire azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare
858 condizione.
859
860 Linux e le \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
861 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
862 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
863 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le system call
864 ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
865
866
867 \subsection{La funzione \func{signal}}
868 \label{sec:sig_signal}
869
870 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
871 funzione \funcd{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C.
872 Quest'ultimo però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è
873 tanto vaga da essere del tutto inutile in un sistema Unix; è questo il motivo
874 per cui ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
875 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
876   alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
877   alcuni argomenti aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
878   vedremo in sez.~\ref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
879   funzione \func{sigaction}.}  che è:
880 \begin{prototype}{signal.h}
881   {sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)} 
882   
883   Installa la funzione di gestione \param{handler} (il gestore) per il
884   segnale \param{signum}.
885   
886   \bodydesc{La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo
887     o \const{SIG\_ERR} in caso di errore.}
888 \end{prototype}
889
890 In questa definizione si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è
891 una estensione GNU, definita dalle \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
892 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, molto più leggibile di
893 quanto non sia la versione originaria, che di norma è definita come:
894 \includecodesnip{listati/signal.c}
895 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
896 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile.  Da un confronto
897 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
898 \type{sighandler\_t} che è:
899 \includecodesnip{listati/sighandler_t.c}
900 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
901 e che prende un argomento di tipo \ctyp{int}.\footnote{si devono usare le
902   parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
903   operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna
904   un puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.}
905 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
906 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto il gestore del
907 segnale.
908
909 Il numero di segnale passato in \param{signum} può essere indicato
910 direttamente con una delle costanti definite in sez.~\ref{sec:sig_standard}. Il
911 gestore \param{handler} invece, oltre all'indirizzo della funzione da chiamare
912 all'occorrenza del segnale, può assumere anche i due valori costanti
913 \const{SIG\_IGN} con cui si dice di ignorare il segnale e \const{SIG\_DFL} per
914 reinstallare l'azione predefinita.\footnote{si ricordi però che i due segnali
915   \const{SIGKILL} e \const{SIGSTOP} non possono essere né ignorati né
916   intercettati; l'uso di \const{SIG\_IGN} per questi segnali non ha alcun
917   effetto.}
918
919 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
920 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
921 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \const{SIG\_IGN} (o si
922 imposta un \const{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di
923 essere ignorato), tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno
924 mai notificati.
925
926 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
927 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
928 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
929 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata, secondo la
930 semantica inaffidabile; anche Linux seguiva questa convenzione con le vecchie
931 librerie del C come le \acr{libc4} e le \acr{libc5}.\footnote{nelle
932   \acr{libc5} esiste però la possibilità di includere \file{bsd/signal.h} al
933   posto di \file{signal.h}, nel qual caso la funzione \func{signal} viene
934   ridefinita per seguire la semantica affidabile usata da BSD.}
935
936 Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non disinstallando il gestore
937 e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con l'utilizzo delle
938 \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è passato a questo comportamento.  Il
939 comportamento della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato
940 per i motivi visti in sez.~\ref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto
941 chiamando \func{sysv\_signal}, una volta che si sia definita la macro
942 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}.  In generale, per evitare questi problemi, l'uso di
943 \func{signal} (ed ogni eventuale ridefinizione della stessa) è da evitare;
944 tutti i nuovi programmi dovrebbero usare \func{sigaction}.
945
946 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
947 processo che ignora i segnali \const{SIGFPE}, \const{SIGILL}, o
948 \const{SIGSEGV} (qualora questi non originino da una chiamata ad una
949 \func{kill} o ad una \func{raise}) è indefinito. Un gestore che ritorna da
950 questi segnali può dare luogo ad un ciclo infinito.
951
952
953 \subsection{Le funzioni \func{kill} e \func{raise}}
954 \label{sec:sig_kill_raise}
955
956 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_types}, un segnale può essere generato
957 direttamente da un processo attraverso una opportuna system call. Le funzioni
958 che si usano di solito per inviare un segnale generico sono due, \func{raise} e
959 \func{kill}.
960
961 La prima funzione è \funcd{raise}, che è definita dallo standard ANSI C, e
962 serve per inviare un segnale al processo corrente,\footnote{non prevedendo la
963   presenza di un sistema multiutente lo standard ANSI C non poteva che
964   definire una funzione che invia il segnale al programma in esecuzione. Nel
965   caso di Linux questa viene implementata come funzione di compatibilità.}  il
966 suo prototipo è:
967 \begin{prototype}{signal.h}{int raise(int sig)}
968   Invia il segnale \param{sig} al processo corrente.
969   
970   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e $-1$ per un
971     errore, il solo errore restituito è \errval{EINVAL} qualora si sia
972     specificato un numero di segnale invalido.}
973 \end{prototype}
974
975 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
976 essere specificato con una delle macro definite in
977 sez.~\ref{sec:sig_classification}.  In genere questa funzione viene usata per
978 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
979 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
980 gestore dovrà prima reinstallare l'azione predefinita, per poi attivarla
981 chiamando \func{raise}.
982
983 Mentre \func{raise} è una funzione di libreria, quando si vuole inviare un
984 segnale generico ad un processo occorre utilizzare la apposita system call,
985 questa può essere chiamata attraverso la funzione \funcd{kill}, il cui
986 prototipo è:
987 \begin{functions}
988   \headdecl{sys/types.h}
989   \headdecl{signal.h}
990   \funcdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)} Invia il segnale \param{sig} al
991   processo specificato con \param{pid}.
992   
993   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
994     errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
995     \begin{errlist}
996     \item[\errcode{EINVAL}] Il segnale specificato non esiste.
997     \item[\errcode{ESRCH}] Il processo selezionato non esiste.
998     \item[\errcode{EPERM}] Non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
999       segnale.
1000     \end{errlist}}
1001 \end{functions}
1002
1003 Lo standard POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per
1004 specificare il segnale nullo.  Se la funzione viene chiamata con questo valore
1005 non viene inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori,
1006 in tal caso si otterrà un errore \errcode{EPERM} se non si hanno i permessi
1007 necessari ed un errore \errcode{ESRCH} se il processo specificato non esiste.
1008 Si tenga conto però che il sistema ricicla i \acr{pid} (come accennato in
1009 sez.~\ref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo non significa che
1010 esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il segnale.
1011
1012 Il valore dell'argomento \param{pid} specifica il processo (o i processi) di
1013 destinazione a cui il segnale deve essere inviato e può assumere i valori
1014 riportati in tab.~\ref{tab:sig_kill_values}.
1015
1016 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
1017 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
1018 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
1019 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
1020 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile.
1021
1022 Una seconda funzione che può essere definita in termini di \func{kill} è
1023 \funcd{killpg}, che è sostanzialmente equivalente a
1024 \code{kill(-pidgrp, signal)}; il suo prototipo è:
1025 \begin{prototype}{signal.h}{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)} 
1026   
1027   Invia il segnale \param{signal} al \itindex{process~group} \textit{process
1028     group} \param{pidgrp}.
1029
1030   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
1031     errore, gli errori sono gli stessi di \func{kill}.}
1032 \end{prototype}
1033 \noindent e permette di inviare un segnale a tutto un \itindex{process~group}
1034 \textit{process group} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group}).
1035
1036 \begin{table}[htb]
1037   \footnotesize
1038   \centering
1039   \begin{tabular}[c]{|r|l|}
1040     \hline
1041     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1042     \hline
1043     \hline
1044     $>0$ & il segnale è mandato al processo con il \acr{pid} indicato.\\
1045     0    & il segnale è mandato ad ogni processo del \itindex{process~group}
1046            \textit{process group} del chiamante.\\ 
1047     $-1$ & il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
1048     $<-1$ & il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group} 
1049             \itindex{process~group} $|\code{pid}|$.\\
1050     \hline
1051   \end{tabular}
1052   \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
1053     \func{kill}.}
1054   \label{tab:sig_kill_values}
1055 \end{table}
1056
1057 Solo l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in
1058 tutti gli altri casi l'user-ID reale o l'user-ID effettivo del processo
1059 chiamante devono corrispondere all'user-ID reale o all'user-ID salvato della
1060 destinazione. Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1061 \const{SIGCONT}, nel quale occorre che entrambi i processi appartengano alla
1062 stessa sessione. Inoltre, dato il ruolo fondamentale che riveste nel sistema
1063 (si ricordi quanto visto in sez.~\ref{sec:sig_termination}), non è possibile
1064 inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso non abbia
1065 un gestore installato.
1066
1067 Infine, seguendo le specifiche POSIX 1003.1-2001, l'uso della chiamata
1068 \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale sia inviato (con la solita
1069 eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i quali i permessi lo
1070 consentano. Lo standard permette comunque alle varie implementazioni di
1071 escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione Linux non invia il
1072 segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1073
1074
1075 \subsection{Le funzioni \func{alarm} e \func{abort}}
1076 \label{sec:sig_alarm_abort}
1077
1078 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1079 vari segnali di temporizzazione e \const{SIGABRT}, per ciascuno di questi
1080 segnali sono previste funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più
1081 comune delle funzioni usate per la temporizzazione è \funcd{alarm} il cui
1082 prototipo è:
1083 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1084   Predispone l'invio di \const{SIGALRM} dopo \param{seconds} secondi.
1085   
1086   \bodydesc{La funzione restituisce il numero di secondi rimanenti ad un
1087     precedente allarme, o zero se non c'erano allarmi pendenti.}
1088 \end{prototype}
1089
1090 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1091 un'interruzione nel futuro, (ad esempio per effettuare una qualche operazione
1092 dopo un certo periodo di tempo), programmando l'emissione di un segnale (nel
1093 caso in questione \const{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato da
1094 \param{seconds}.
1095
1096 Se si specifica per \param{seconds} un valore nullo non verrà inviato nessun
1097 segnale; siccome alla chiamata viene cancellato ogni precedente allarme,
1098 questo può essere usato per cancellare una programmazione precedente. 
1099
1100 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1101 dell'allarme programmato in precedenza. In questo modo è possibile controllare
1102 se non si è cancellato un precedente allarme e predisporre eventuali misure
1103 che permettano di gestire il caso in cui servono più interruzioni.
1104
1105 In sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1106 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1107 il \textit{system time}.  Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1108 processo tre diversi timer:
1109 \begin{itemize}
1110 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1111   corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1112   l'emissione di \const{SIGALRM};
1113 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1114   processo in user space (che corrisponde all'\textit{user time}). La scadenza
1115   di questo timer provoca l'emissione di \const{SIGVTALRM};
1116 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1117   utilizzati direttamente dal processo in user space, e dal kernel nelle
1118   system call ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1119   sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{CPU time}). La scadenza
1120   di questo timer provoca l'emissione di \const{SIGPROF}.
1121 \end{itemize}
1122
1123 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1124 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1125 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1126 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1127 genera il segnale una sola volta.
1128
1129 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \funcd{setitimer}
1130 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1131 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1132 suo prototipo è:
1133 \begin{prototype}{sys/time.h}{int setitimer(int which, const struct
1134     itimerval *value, struct itimerval *ovalue)} 
1135   
1136   Predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza dell'intervallo
1137   \param{value} sul timer specificato da \param{which}.
1138   
1139   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
1140     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori \errval{EINVAL} o
1141     \errval{EFAULT}.}
1142 \end{prototype}
1143
1144 Il valore di \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1145 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1146 tab.~\ref{tab:sig_setitimer_values}.
1147 \begin{table}[htb]
1148   \footnotesize
1149   \centering
1150   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1151     \hline
1152     \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1153     \hline
1154     \hline
1155     \const{ITIMER\_REAL}    & \textit{real-time timer}\\
1156     \const{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1157     \const{ITIMER\_PROF}    & \textit{profiling timer}\\
1158     \hline
1159   \end{tabular}
1160   \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1161     \func{setitimer}.}
1162   \label{tab:sig_setitimer_values}
1163 \end{table}
1164
1165 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare
1166 il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore
1167 viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1168 struttura \struct{itimerval}, definita in fig.~\ref{fig:file_stat_struct}.
1169
1170 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1171 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1172 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \struct{timeval} che
1173 permette una precisione fino al microsecondo.
1174
1175 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1176 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1177 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1178 è nullo il timer si ferma.
1179
1180 \begin{figure}[!htb]
1181   \footnotesize \centering
1182   \begin{minipage}[c]{15cm}
1183     \includestruct{listati/itimerval.h}
1184   \end{minipage} 
1185   \normalsize 
1186   \caption{La struttura \structd{itimerval}, che definisce i valori dei timer
1187     di sistema.}
1188   \label{fig:sig_itimerval}
1189 \end{figure}
1190
1191 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1192 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1193 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1194 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale delle \acr{glibc}
1195 \cite{glibc} che ne riporta la definizione mostrata in
1196 fig.~\ref{fig:sig_alarm_def}.
1197
1198 \begin{figure}[!htb]
1199   \footnotesize \centering
1200   \begin{minipage}[c]{15cm}
1201     \includestruct{listati/alarm_def.c}
1202   \end{minipage} 
1203   \normalsize 
1204   \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.} 
1205   \label{fig:sig_alarm_def}
1206 \end{figure}
1207
1208 Si deve comunque tenere presente che la precisione di queste funzioni è
1209 limitata da quella della frequenza del timer di sistema (che nel caso dei PC
1210 significa circa 10~ms). Il sistema assicura comunque che il segnale non sarà
1211 mai generato prima della scadenza programmata (l'arrotondamento cioè è sempre
1212 effettuato per eccesso).  
1213
1214 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1215 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1216 è attivo (questo è sempre vero per \const{ITIMER\_VIRT}) la consegna è
1217 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1218 seconda del carico del sistema.
1219
1220 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1221 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1222 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1223 stato consegnato; in questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1224 in sez.~\ref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato.
1225
1226
1227 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1228 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1229 \funcd{getitimer}, il cui prototipo è:
1230 \begin{prototype}{sys/time.h}{int getitimer(int which, struct
1231     itimerval *value)}
1232   
1233   Legge in \param{value} il valore del timer specificato da \param{which}.
1234   
1235   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
1236     errore e restituisce gli stessi errori di \func{getitimer}}
1237 \end{prototype}
1238 \noindent i cui argomenti hanno lo stesso significato e formato di quelli di
1239 \func{setitimer}. 
1240
1241
1242 L'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale è \funcd{abort},
1243 che, come accennato in sez.~\ref{sec:proc_termination}, permette di abortire
1244 l'esecuzione di un programma tramite l'invio di \const{SIGABRT}. Il suo
1245 prototipo è:
1246 \begin{prototype}{stdlib.h}{void abort(void)}
1247   
1248   Abortisce il processo corrente.
1249   
1250   \bodydesc{La funzione non ritorna, il processo è terminato inviando il
1251   segnale di \const{SIGABRT}.}
1252 \end{prototype}
1253
1254 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} è che anche se il
1255 segnale è bloccato o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale
1256 può però essere intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura
1257 prima della terminazione del processo.
1258
1259 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1260 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1261 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1262 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1263 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1264 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1265 eventuali funzioni registrate con \func{atexit} e \func{on\_exit}.
1266
1267
1268 \subsection{Le funzioni di pausa e attesa}
1269 \label{sec:sig_pause_sleep}
1270
1271 Sono parecchie le occasioni in cui si può avere necessità di sospendere
1272 temporaneamente l'esecuzione di un processo. Nei sistemi più elementari in
1273 genere questo veniva fatto con un opportuno loop di attesa, ma in un sistema
1274 multitasking un loop di attesa è solo un inutile spreco di CPU, per questo ci
1275 sono apposite funzioni che permettono di mettere un processo in stato di
1276 attesa.\footnote{si tratta in sostanza di funzioni che permettono di portare
1277   esplicitamente il processo in stato di \textit{sleep}, vedi
1278   sez.~\ref{sec:proc_sched}.}
1279
1280 Il metodo tradizionale per fare attendere ad un processo fino all'arrivo di un
1281 segnale è quello di usare la funzione \funcd{pause}, il cui prototipo è:
1282 \begin{prototype}{unistd.h}{int pause(void)}
1283   
1284   Pone il processo in stato di sleep fino al ritorno di un gestore.
1285   
1286   \bodydesc{La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed
1287     il relativo gestore è ritornato, nel qual caso restituisce $-1$ e
1288     \var{errno} assumerà il valore \errval{EINTR}.}
1289 \end{prototype}
1290
1291 La funzione segnala sempre una condizione di errore (il successo sarebbe
1292 quello di aspettare indefinitamente). In genere si usa questa funzione quando
1293 si vuole mettere un processo in attesa di un qualche evento specifico che non
1294 è sotto il suo diretto controllo (ad esempio la si può usare per interrompere
1295 l'esecuzione del processo fino all'arrivo di un segnale inviato da un altro
1296 processo).
1297
1298 Quando invece si vuole fare attendere un processo per un intervallo di tempo
1299 già noto nello standard POSIX.1 viene definita la funzione \funcd{sleep}, il
1300 cui prototipo è:
1301 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1302   
1303   Pone il processo in stato di sleep per \param{seconds} secondi.
1304   
1305   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o il
1306   numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale.}
1307 \end{prototype}
1308
1309 La funzione attende per il tempo specificato, a meno di non essere interrotta
1310 da un segnale. In questo caso non è una buona idea ripetere la chiamata per il
1311 tempo rimanente, in quanto la riattivazione del processo può avvenire in un
1312 qualunque momento, ma il valore restituito sarà sempre arrotondato al secondo,
1313 con la conseguenza che, se la successione dei segnali è particolarmente
1314 sfortunata e le differenze si accumulano, si potranno avere ritardi anche di
1315 parecchi secondi. In genere la scelta più sicura è quella di stabilire un
1316 termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il numero di secondi da
1317 aspettare.
1318
1319 In alcune implementazioni inoltre l'uso di \func{sleep} può avere conflitti
1320 con quello di \const{SIGALRM}, dato che la funzione può essere realizzata con
1321 l'uso di \func{pause} e \func{alarm} (in maniera analoga all'esempio che
1322 vedremo in sez.~\ref{sec:sig_example}). In tal caso mescolare chiamata di
1323 \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione di \const{SIGALRM}, può
1324 causare risultati indefiniti. Nel caso delle \acr{glibc} è stata usata una
1325 implementazione completamente indipendente e questi problemi non ci sono.
1326
1327 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese soltanto in
1328 secondi, per questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita la funzione
1329 \funcd{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di $\mu$); i due
1330 standard hanno delle definizioni diverse, ma le \acr{glibc}
1331 seguono\footnote{secondo la pagina di manuale almeno dalla versione 2.2.2.}
1332 seguono quella di SUSv2 che prevede il seguente prototipo:
1333 \begin{prototype}{unistd.h}{int usleep(unsigned long usec)}
1334   
1335   Pone il processo in stato di sleep per \param{usec} microsecondi.
1336   
1337   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o $-1$
1338     in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore
1339     \errval{EINTR}.}
1340
1341 \end{prototype}
1342
1343 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1344 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \const{SIGALRM}. È pertanto
1345 deprecata in favore della funzione \funcd{nanosleep}, definita dallo standard
1346 POSIX1.b, il cui prototipo è:
1347 \begin{prototype}{unistd.h}{int nanosleep(const struct timespec *req, struct
1348     timespec *rem)}
1349   
1350   Pone il processo in stato di sleep per il tempo specificato da \param{req}.
1351   In caso di interruzione restituisce il tempo restante in \param{rem}.
1352   
1353   \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o $-1$
1354     in caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1355     \begin{errlist}
1356     \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1357       numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1358     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1359     \end{errlist}}
1360 \end{prototype}
1361
1362 Lo standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1363 indipendente da \func{alarm}\footnote{nel caso di Linux questo è fatto
1364   utilizzando direttamente il timer del kernel.} e sia utilizzabile senza
1365 interferenze con l'uso di \const{SIGALRM}. La funzione prende come argomenti
1366 delle strutture di tipo \struct{timespec}, la cui definizione è riportata in
1367 fig.~\ref{fig:sys_timeval_struct}, che permettono di specificare un tempo con
1368 una precisione (teorica) fino al nanosecondo.
1369
1370 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1371 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1372 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto inizialmente, e
1373 basta richiamare la funzione per completare l'attesa. 
1374
1375 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1376 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1377 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1378 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1379 occorrerà almeno attendere il successivo giro di scheduler \itindex{scheduler}
1380 e cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\const{HZ},
1381 (sempre che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso
1382 in esecuzione); per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1383 arrotondato al multiplo successivo di 1/\const{HZ}.
1384
1385 In realtà è possibile ottenere anche pause più precise del centesimo di
1386 secondo usando politiche di \itindex{scheduler} scheduling real-time come
1387 \const{SCHED\_FIFO} o \const{SCHED\_RR}; in tal caso infatti il meccanismo di
1388 \itindex{scheduler} scheduling ordinario viene evitato, e si raggiungono pause
1389 fino ai 2~ms con precisioni del $\mu$s.
1390
1391
1392
1393 \subsection{Un esempio elementare}
1394 \label{sec:sig_sigchld}
1395
1396 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1397 quello della gestione di \const{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1398 sez.~\ref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1399 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al
1400 padre.\footnote{in realtà in SVr4 eredita la semantica di System V, in cui il
1401   segnale si chiama \const{SIGCLD} e viene trattato in maniera speciale; in
1402   System V infatti se si imposta esplicitamente l'azione a \const{SIG\_IGN} il
1403   segnale non viene generato ed il sistema non genera zombie\index{zombie} (lo
1404   stato di terminazione viene scartato senza dover chiamare una \func{wait}).
1405   L'azione predefinita è sempre quella di ignorare il segnale, ma non attiva
1406   questo comportamento. Linux, come BSD e POSIX, non supporta questa semantica
1407   ed usa il nome di \const{SIGCLD} come sinonimo di \const{SIGCHLD}.} In
1408 generale dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un
1409 processo, si può completare la gestione della terminazione installando un
1410 gestore per \const{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello di chiamare
1411 \func{waitpid} per completare la procedura di terminazione in modo da evitare
1412 la formazione di zombie\index{zombie}.
1413
1414 In fig.~\ref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1415 implementazione generica di una funzione di gestione per \const{SIGCHLD}, (che
1416 si trova nei sorgenti allegati nel file \file{SigHand.c}); se ripetiamo i test
1417 di sez.~\ref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con l'opzione
1418 \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa funzione come
1419 gestore di \const{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha più la creazione
1420 di zombie\index{zombie}.
1421
1422 \begin{figure}[!htb]
1423   \footnotesize  \centering
1424   \begin{minipage}[c]{15cm}
1425     \includecodesample{listati/hand_sigchild.c}
1426   \end{minipage}
1427   \normalsize 
1428   \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1429     \texttt{SIGCHLD}.}
1430   \label{fig:sig_sigchld_handl}
1431 \end{figure}
1432
1433 Il codice del gestore è di lettura immediata; come buona norma di
1434 programmazione (si ricordi quanto accennato sez.~\ref{sec:sys_errno}) si
1435 comincia (\texttt{\small 6--7}) con il salvare lo stato corrente di
1436 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1437 (\texttt{\small 16--17}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1438 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che altrimenti sarebbe
1439 sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di \func{waitpid}.
1440
1441 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1442 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1443 (\texttt{\small 9--15}).  Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1444 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1445 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un certo
1446 lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito prima della
1447 generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso normalmente
1448 i segnali successivi vengono ``\textsl{fusi}'' col primo ed al processo ne
1449 viene recapitato soltanto uno.
1450
1451 Questo può essere un caso comune proprio con \const{SIGCHLD}, qualora capiti
1452 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1453 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1454 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1455 rimosso verrà recapitato un solo segnale.
1456
1457 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1458 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1459 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1460 resterebbero in stato di zombie\index{zombie} per un tempo indefinito.
1461
1462 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1463 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1464 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda sez.~\ref{sec:proc_wait} per
1465 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1466 il parametro \const{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1467 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1468
1469
1470
1471 \section{Gestione avanzata}
1472 \label{sec:sig_control}
1473
1474 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento alle modalità più elementari
1475 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1476 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie \textit{race
1477   condition}\itindex{race~condition} che i segnali possono generare e alla
1478 natura asincrona degli stessi.
1479
1480 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1481 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1482 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1483 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1484 casistica ordinaria.
1485
1486
1487 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1488 \label{sec:sig_example}
1489
1490 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1491 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1492 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1493 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1494 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}.
1495
1496 Dato che è nostra intenzione utilizzare \const{SIGALRM} il primo passo della
1497 nostra implementazione sarà quello di installare il relativo gestore salvando
1498 il precedente (\texttt{\small 14-17}).  Si effettuerà poi una chiamata ad
1499 \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del segnale a cui
1500 segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma (\texttt{\small
1501   18-20}) fino alla sua ricezione.  Al ritorno di \func{pause}, causato dal
1502 ritorno del gestore (\texttt{\small 1-9}), si ripristina il gestore originario
1503 (\texttt{\small 21-22}) restituendo l'eventuale tempo rimanente
1504 (\texttt{\small 23-24}) che potrà essere diverso da zero qualora
1505 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1506
1507 \begin{figure}[!htb]
1508   \footnotesize \centering
1509   \begin{minipage}[c]{15cm}
1510     \includecodesample{listati/sleep_danger.c}
1511   \end{minipage}
1512   \normalsize 
1513   \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.} 
1514   \label{fig:sig_sleep_wrong}
1515 \end{figure}
1516
1517 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1518 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1519 presenta una pericolosa \textit{race condition}\itindex{race~condition}.
1520 Infatti, se il processo viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e
1521 \func{pause}, può capitare (ad esempio se il sistema è molto carico) che il
1522 tempo di attesa scada prima dell'esecuzione di quest'ultima, cosicché essa
1523 sarebbe eseguita dopo l'arrivo di \const{SIGALRM}. In questo caso ci si
1524 troverebbe di fronte ad un deadlock\itindex{deadlock}, in quanto \func{pause}
1525 non verrebbe mai più interrotta (se non in caso di un altro segnale).
1526
1527 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1528 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi sez.~\ref{sec:proc_longjmp}) per
1529 uscire dal gestore; in questo modo, con una condizione sullo stato di
1530 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1531 codice del tipo di quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1532
1533 \begin{figure}[!htb]
1534   \footnotesize \centering
1535   \begin{minipage}[c]{15cm}
1536     \includecodesample{listati/sleep_defect.c}
1537   \end{minipage}
1538   \normalsize 
1539   \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.} 
1540   \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1541 \end{figure}
1542
1543 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18-27}) non ritorna come in
1544 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa \func{longjmp} (\texttt{\small 25}) per
1545 rientrare nel corpo principale del programma; dato che in questo caso il
1546 valore di uscita di \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione in
1547 (\texttt{\small 9-12}) si evita comunque che \func{pause} sia chiamata a
1548 vuoto.
1549
1550 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi; in questo caso infatti
1551 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali; se
1552 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, in questo caso
1553 l'esecuzione non riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo
1554 principale, interrompendone inopportunamente l'esecuzione.  Lo stesso tipo di
1555 problemi si presenterebbero se si volesse usare \func{alarm} per stabilire un
1556 timeout su una qualunque system call bloccante.
1557
1558 Un secondo esempio è quello in cui si usa il segnale per notificare una
1559 qualche forma di evento; in genere quello che si fa in questo caso è impostare
1560 nel gestore un opportuno flag da controllare nel corpo principale del
1561 programma (con un codice del tipo di quello riportato in
1562 fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}).
1563
1564 \begin{figure}[!htb]
1565   \footnotesize\centering
1566   \begin{minipage}[c]{15cm}
1567     \includecodesample{listati/sig_alarm.c}
1568   \end{minipage}
1569   \normalsize 
1570   \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1571     evento generato da un segnale.}
1572   \label{fig:sig_event_wrong}
1573 \end{figure}
1574
1575 La logica è quella di far impostare al gestore (\texttt{\small 14-19}) una
1576 variabile globale preventivamente inizializzata nel programma principale, il
1577 quale potrà determinare, osservandone il contenuto, l'occorrenza o meno del
1578 segnale, e prendere le relative azioni conseguenti (\texttt{\small 6-11}).
1579
1580 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in
1581 sez.~\ref{sec:proc_race_cond}, in cui si genera una
1582 \itindex{race~condition}\textit{race condition}; infatti, in una situazione in
1583 cui un segnale è già arrivato (e \var{flag} è già ad 1) se un altro segnale
1584 segnale arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small
1585   6}) ma prima della cancellazione del flag (\texttt{\small 7}), la sua
1586 occorrenza sarà perduta.
1587
1588 Questi esempi ci mostrano che per una gestione effettiva dei segnali occorrono
1589 delle funzioni più sofisticate di quelle finora illustrate, queste hanno la
1590 loro origine nella semplice interfaccia dei primi sistemi Unix, ma con esse
1591 non è possibile gestire in maniera adeguata di tutti i possibili aspetti con
1592 cui un processo deve reagire alla ricezione di un segnale.
1593
1594
1595
1596 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1597 \label{sec:sig_sigset}
1598
1599 \itindbeg{signal~set} 
1600
1601 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1602 originarie, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1603 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1604 gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali pendenti.
1605 Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica dei
1606 segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1607 permette di ottenere un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1608 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1609 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1610 viene usualmente chiamato), tale tipo di dato viene usato per gestire il
1611 blocco dei segnali.
1612
1613 In genere un \textsl{insieme di segnali} è rappresentato da un intero di
1614 dimensione opportuna, di solito pari al numero di bit dell'architettura della
1615 macchina,\footnote{nel caso dei PC questo comporta un massimo di 32 segnali
1616   distinti: dato che in Linux questi sono sufficienti non c'è necessità di
1617   nessuna struttura più complicata.} ciascun bit del quale è associato ad uno
1618 specifico segnale; in questo modo è di solito possibile implementare le
1619 operazioni direttamente con istruzioni elementari del processore. Lo standard
1620 POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione degli insiemi di
1621 segnali: \funcd{sigemptyset}, \funcd{sigfillset}, \funcd{sigaddset},
1622 \funcd{sigdelset} e \funcd{sigismember}, i cui prototipi sono:
1623 \begin{functions}
1624   \headdecl{signal.h} 
1625   
1626   \funcdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)} Inizializza un insieme di segnali
1627   vuoto (in cui non c'è nessun segnale).
1628  
1629   \funcdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)} Inizializza un insieme di segnali
1630   pieno (in cui ci sono tutti i segnali).
1631   
1632   \funcdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)} Aggiunge il segnale
1633   \param{signum} all'insieme di segnali \param{set}.
1634
1635   \funcdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)} Toglie il segnale
1636   \param{signum} dall'insieme di segnali \param{set}.
1637   
1638   \funcdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)} Controlla se il
1639   segnale \param{signum} è nell'insieme di segnali \param{set}.
1640   
1641   \bodydesc{Le prime quattro funzioni ritornano 0 in caso di successo, mentre
1642     \func{sigismember} ritorna 1 se \param{signum} è in \param{set} e 0
1643     altrimenti. In caso di errore tutte ritornano $-1$, con \var{errno}
1644     impostata a \errval{EINVAL} (il solo errore possibile è che \param{signum}
1645     non sia un segnale valido).}
1646 \end{functions}
1647
1648 Dato che in generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una
1649 implementazione (non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti
1650 per mettere tutti i segnali in un intero, o in \type{sigset\_t} possono essere
1651 immagazzinate ulteriori informazioni) tutte le operazioni devono essere
1652 comunque eseguite attraverso queste funzioni.
1653
1654 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1655 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1656 segnali attivi (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). Essi possono essere definiti
1657 in due diverse maniere, aggiungendo i segnali voluti ad un insieme vuoto
1658 ottenuto con \func{sigemptyset} o togliendo quelli che non servono da un
1659 insieme completo ottenuto con \func{sigfillset}. Infine \func{sigismember}
1660 permette di verificare la presenza di uno specifico segnale in un
1661 insieme.
1662
1663 \itindend{signal~set} 
1664
1665
1666 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
1667 \label{sec:sig_sigaction}
1668
1669 Abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:sig_signal} i problemi di compatibilità
1670 relativi all'uso di \func{signal}. Per ovviare a tutto questo lo standard
1671 POSIX.1 ha ridefinito completamente l'interfaccia per la gestione dei segnali,
1672 rendendola molto più flessibile e robusta, anche se leggermente più complessa.
1673
1674 La funzione principale dell'interfaccia POSIX.1 per i segnali è
1675 \funcd{sigaction}. Essa ha sostanzialmente lo stesso uso di \func{signal},
1676 permette cioè di specificare le modalità con cui un segnale può essere gestito
1677 da un processo. Il suo prototipo è:
1678 \begin{prototype}{signal.h}{int sigaction(int signum, const struct sigaction
1679     *act, struct sigaction *oldact)} 
1680   
1681   Installa una nuova azione per il segnale \param{signum}.
1682   
1683   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e $-1$ per un
1684     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
1685   \begin{errlist}
1686   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido o si è
1687     cercato di installare il gestore per \const{SIGKILL} o
1688     \const{SIGSTOP}.
1689   \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
1690   \end{errlist}}
1691 \end{prototype}
1692
1693 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
1694 \param{signum}; si parla di \textsl{azione} e non di \textsl{gestore}
1695 come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione consente di specificare
1696 le varie caratteristiche della risposta al segnale, non solo la funzione che
1697 verrà eseguita alla sua occorrenza.  Per questo lo standard raccomanda di
1698 usare sempre questa funzione al posto di \func{signal} (che in genere viene
1699 definita tramite essa), in quanto permette un controllo completo su tutti gli
1700 aspetti della gestione di un segnale, sia pure al prezzo di una maggiore
1701 complessità d'uso.
1702
1703 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
1704 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
1705 corrente viene restituito indietro.  Questo permette (specificando \param{act}
1706 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
1707 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova.
1708
1709 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \struct{sigaction},
1710 tramite la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata
1711 ad un segnale.  Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è
1712 definita secondo quanto riportato in fig.~\ref{fig:sig_sigaction}. Il campo
1713 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
1714 più usato.
1715
1716 \begin{figure}[!htb]
1717   \footnotesize \centering
1718   \begin{minipage}[c]{15cm}
1719     \includestruct{listati/sigaction.h}
1720   \end{minipage} 
1721   \normalsize 
1722   \caption{La struttura \structd{sigaction}.} 
1723   \label{fig:sig_sigaction}
1724 \end{figure}
1725
1726 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
1727 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
1728 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
1729 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il
1730 gestore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi
1731 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente
1732 l'invocazione.
1733
1734 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
1735 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
1736 fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
1737 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato
1738 eseguito correttamente; la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri
1739 gestori usando \var{sa\_mask} per bloccare \const{SIGALRM} durante la
1740 loro esecuzione.  Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari
1741 aspetti del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo
1742 ai vari segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati
1743 in tab.~\ref{tab:sig_sa_flag}.
1744
1745 \begin{table}[htb]
1746   \footnotesize
1747   \centering
1748   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1749     \hline
1750     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1751     \hline
1752     \hline
1753     \const{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \const{SIGCHLD} allora non deve
1754                            essere notificato quando il processo figlio viene
1755                            fermato da uno dei segnali \const{SIGSTOP},
1756                            \const{SIGTSTP}, \const{SIGTTIN} o 
1757                            \const{SIGTTOU}.\\
1758     \const{SA\_ONESHOT}  & Ristabilisce l'azione per il segnale al valore 
1759                            predefinito una volta che il gestore è stato
1760                            lanciato, riproduce cioè il comportamento della
1761                            semantica inaffidabile.\\  
1762     \const{SA\_RESETHAND}& Sinonimo di \const{SA\_ONESHOT}. \\
1763     \const{SA\_RESTART}  & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
1764                            call} quando vengono interrotte dal suddetto
1765                            segnale; riproduce cioè il comportamento standard
1766                            di BSD.\index{system~call~lente}\\ 
1767     \const{SA\_NOMASK}   & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
1768                            l'esecuzione del gestore.\\
1769     \const{SA\_NODEFER}  & Sinonimo di \const{SA\_NOMASK}.\\
1770     \const{SA\_SIGINFO}  & Deve essere specificato quando si vuole usare un
1771                            gestore in forma estesa usando
1772                            \var{sa\_sigaction} al posto di \var{sa\_handler}.\\
1773     \const{SA\_ONSTACK}  & Stabilisce l'uso di uno \itindex{stack} stack 
1774                            alternativo per l'esecuzione del gestore (vedi
1775                            sez.~\ref{sec:sig_specific_features}).\\ 
1776     \hline
1777   \end{tabular}
1778   \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \struct{sigaction}.}
1779   \label{tab:sig_sa_flag}
1780 \end{table}
1781
1782 % TODO con il 2.6 sono stati aggiunti SA_NOCLDWAIT e altro, documentare
1783
1784 Come si può notare in fig.~\ref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction} permette
1785 di utilizzare due forme diverse di gestore,\footnote{La possibilità è prevista
1786   dallo standard POSIX.1b, ed è stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x
1787   con l'introduzione dei segnali real-time (vedi
1788   sez.~\ref{sec:sig_real_time}); in precedenza era possibile ottenere alcune
1789   informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un secondo parametro
1790   addizionale di tipo \var{sigcontext}, che adesso è deprecato.}  da
1791 specificare, a seconda dell'uso o meno del flag \const{SA\_SIGINFO},
1792 rispettivamente attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o
1793 \var{sa\_handler},\footnote{i due tipi devono essere usati in maniera
1794   alternativa, in certe implementazioni questi campi vengono addirittura
1795   definiti come \ctyp{union}.}  Quest'ultima è quella classica usata anche con
1796 \func{signal}, mentre la prima permette di usare un gestore più complesso, in
1797 grado di ricevere informazioni più dettagliate dal sistema, attraverso la
1798 struttura \struct{siginfo\_t}, riportata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}.
1799
1800 \begin{figure}[!htb]
1801   \footnotesize \centering
1802   \begin{minipage}[c]{15cm}
1803     \includestruct{listati/siginfo_t.h}
1804   \end{minipage} 
1805   \normalsize 
1806   \caption{La struttura \structd{siginfo\_t}.} 
1807   \label{fig:sig_siginfo_t}
1808 \end{figure}
1809  
1810 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora possibile
1811 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
1812 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
1813 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
1814 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
1815 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
1816 causato l'emissione del segnale.
1817
1818 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
1819 real-time e per tutti quelli inviati tramite \func{kill}, informazioni circa
1820 l'origine del segnale (se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill},
1821 ecc.). Alcuni segnali però usano \var{si\_code} per fornire una informazione
1822 specifica: ad esempio i vari segnali di errore (\const{SIGFPE},
1823 \const{SIGILL}, \const{SIGBUS} e \const{SIGSEGV}) lo usano per fornire
1824 maggiori dettagli riguardo l'errore (come il tipo di errore aritmetico, di
1825 istruzione illecita o di violazione di memoria) mentre alcuni segnali di
1826 controllo (\const{SIGCHLD}, \const{SIGTRAP} e \const{SIGPOLL}) forniscono
1827 altre informazioni specifiche.  In tutti i casi il valore del campo è
1828 riportato attraverso delle costanti (le cui definizioni si trovano
1829 \file{bits/siginfo.h}) il cui elenco dettagliato è disponibile nella pagina di
1830 manuale di \func{sigaction}.
1831
1832 Il resto della struttura è definito come \ctyp{union} ed i valori
1833 eventualmente presenti dipendono dal segnale, così \const{SIGCHLD} ed i
1834 segnali real-time (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}) inviati tramite
1835 \func{kill} avvalorano \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti
1836 al processo che ha emesso il segnale, \const{SIGILL}, \const{SIGFPE},
1837 \const{SIGSEGV} e \const{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr} con l'indirizzo in
1838 cui è avvenuto l'errore, \const{SIGIO} (vedi
1839 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) avvalora \var{si\_fd} con il numero del
1840 file descriptor e \var{si\_band} per i \itindex{out-of-band} dati urgenti (vedi
1841 sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}) su un socket.
1842
1843 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
1844 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
1845 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
1846 \struct{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
1847 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}.  Per questo motivo
1848 se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
1849 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
1850 un ripristino corretto dello stesso.
1851
1852 Per questo è sempre opportuno usare \func{sigaction}, che è in grado di
1853 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
1854 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
1855 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
1856 che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a
1857 meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è
1858 sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}.
1859
1860 \begin{figure}[!htb]
1861   \footnotesize  \centering
1862   \begin{minipage}[c]{15.6cm}
1863     \includecodesample{listati/Signal.c}
1864   \end{minipage} 
1865   \normalsize 
1866   \caption{La funzione \func{Signal}, equivalente a \func{signal}, definita
1867     attraverso \func{sigaction}.}
1868   \label{fig:sig_Signal_code}
1869 \end{figure}
1870
1871 Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata
1872 che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire attraverso
1873 \func{sigaction} una funzione equivalente, il cui codice è riportato in
1874 fig.~\ref{fig:sig_Signal_code} (il codice completo si trova nel file
1875 \file{SigHand.c} nei sorgenti allegati).  Si noti come, essendo la funzione
1876 estremamente semplice, è definita come \direct{inline}.\footnote{la direttiva
1877   \direct{inline} viene usata per dire al compilatore di trattare la funzione
1878   cui essa fa riferimento in maniera speciale inserendo il codice direttamente
1879   nel testo del programma.  Anche se i compilatori più moderni sono in grado
1880   di effettuare da soli queste manipolazioni (impostando le opportune
1881   ottimizzazioni) questa è una tecnica usata per migliorare le prestazioni per
1882   le funzioni piccole ed usate di frequente (in particolare nel kernel, dove
1883   in certi casi le ottimizzazioni dal compilatore, tarate per l'uso in user
1884   space, non sono sempre adatte). In tal caso infatti le istruzioni per creare
1885   un nuovo frame nello \itindex{stack} stack per chiamare la funzione
1886   costituirebbero una parte rilevante del codice, appesantendo inutilmente il
1887   programma.  Originariamente questo comportamento veniva ottenuto con delle
1888   macro, ma queste hanno tutta una serie di problemi di sintassi nel passaggio
1889   degli argomenti (si veda ad esempio \cite{PratC}) che in questo modo possono
1890   essere evitati.}
1891
1892
1893
1894 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o 
1895   \textit{signal mask}}
1896 \label{sec:sig_sigmask}
1897
1898 \itindbeg{signal~mask}
1899 Come spiegato in sez.~\ref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi unix-like
1900 permettono di bloccare temporaneamente (o di eliminare completamente,
1901 impostando \const{SIG\_IGN} come azione) la consegna dei segnali ad un
1902 processo. Questo è fatto specificando la cosiddetta \textsl{maschera dei
1903   segnali} (o \textit{signal mask}) del processo\footnote{nel caso di Linux
1904   essa è mantenuta dal campo \var{blocked} della \struct{task\_struct} del
1905   processo.} cioè l'insieme dei segnali la cui consegna è bloccata. Abbiamo
1906 accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} che la \textit{signal mask} viene
1907 ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo visto al
1908 paragrafo precedente che essa può essere modificata, durante l'esecuzione di
1909 un gestore, attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \struct{sigaction}.
1910
1911 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}
1912 è che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice (nel caso
1913 in questione la sezione fra il controllo e la eventuale cancellazione del flag
1914 che testimoniava l'avvenuta occorrenza del segnale) in modo da essere sicuri
1915 che essi siano eseguite senza interruzioni.
1916
1917 Le operazioni più semplici, come l'assegnazione o il controllo di una
1918 variabile (per essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}) di
1919 norma sono atomiche; quando si devono eseguire operazioni più complesse si può
1920 invece usare la funzione \funcd{sigprocmask} che permette di bloccare uno o
1921 più segnali; il suo prototipo è:
1922 \begin{prototype}{signal.h}
1923 {int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)} 
1924   
1925   Cambia la \textsl{maschera dei segnali} del processo corrente.
1926   
1927   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e $-1$ per un
1928     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
1929   \begin{errlist}
1930   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
1931   \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
1932   \end{errlist}}
1933 \end{prototype}
1934
1935 La funzione usa l'insieme di segnali dato all'indirizzo \param{set} per
1936 modificare la maschera dei segnali del processo corrente. La modifica viene
1937 effettuata a seconda del valore dell'argomento \param{how}, secondo le modalità
1938 specificate in tab.~\ref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore
1939 non nullo per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a
1940 quell'indirizzo.
1941
1942 \begin{table}[htb]
1943   \footnotesize
1944   \centering
1945   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1946     \hline
1947     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1948     \hline
1949     \hline
1950     \const{SIG\_BLOCK}   & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
1951                            quello specificato e quello corrente.\\
1952     \const{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
1953                            dalla maschera dei segnali, specificare la
1954                            cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
1955     \const{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
1956                            specificato da \param{set}.\\
1957     \hline
1958   \end{tabular}
1959   \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
1960     \func{sigprocmask}.}
1961   \label{tab:sig_procmask_how}
1962 \end{table}
1963
1964 In questo modo diventa possibile proteggere delle sezioni di codice bloccando
1965 l'insieme di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della
1966 \index{sezione~critica} sezione critica. La funzione permette di risolvere
1967 problemi come quelli mostrati in fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo
1968 la sezione fra il controllo del flag e la sua cancellazione.
1969
1970 La funzione può essere usata anche all'interno di un gestore, ad esempio
1971 per riabilitare la consegna del segnale che l'ha invocato, in questo caso però
1972 occorre ricordare che qualunque modifica alla maschera dei segnali viene
1973 perduta alla conclusione del terminatore. 
1974
1975 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
1976 dei casi di \textit{race condition}\itindex{race~condition} restano aperte
1977 alcune possibilità legate all'uso di \func{pause}; il caso è simile a quello
1978 del problema illustrato nell'esempio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}, e
1979 cioè la possibilità che il processo riceva il segnale che si intende usare per
1980 uscire dallo stato di attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima
1981 dell'esecuzione di quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica
1982 della maschera dei segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla
1983 sospensione del processo lo standard POSIX ha previsto la funzione
1984 \funcd{sigsuspend}, il cui prototipo è:
1985 \begin{prototype}{signal.h}
1986 {int sigsuspend(const sigset\_t *mask)} 
1987   
1988   Imposta la \textit{signal mask} specificata, mettendo in attesa il processo.
1989   
1990   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e $-1$ per un
1991     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
1992   \begin{errlist}
1993   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
1994   \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
1995   \end{errlist}}
1996 \end{prototype}
1997
1998 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
1999 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
2000 sez.~\ref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
2001 \const{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per poter
2002 usare l'implementazione vista in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
2003 interferenze.  Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
2004 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
2005 ottenere un'implementazione, riportata in fig.~\ref{fig:sig_sleep_ok} che non
2006 presenta neanche questa necessità.
2007
2008 \begin{figure}[!htb]
2009   \footnotesize   \centering
2010   \begin{minipage}[c]{15.6cm}
2011     \includecodesample{listati/sleep.c}
2012   \end{minipage} 
2013   \normalsize 
2014   \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.} 
2015   \label{fig:sig_sleep_ok}
2016 \end{figure}
2017
2018 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
2019 non si è usato l'approccio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando
2020 l'uso di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small 27-30})
2021 non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per interrompere il
2022 programma messo in attesa.
2023
2024 La prima parte della funzione (\texttt{\small 6-10}) provvede ad installare
2025 l'opportuno gestore per \const{SIGALRM}, salvando quello originario, che
2026 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 23}); il passo
2027 successivo è quello di bloccare \const{SIGALRM} (\texttt{\small 11-14}) per
2028 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2029 \func{alarm} (\texttt{\small 16}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2030 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2031 fine (\texttt{\small 22}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2032 \var{sleep\_mask} per riattivare \const{SIGALRM} all'esecuzione di
2033 \func{sigsuspend}.  
2034
2035 In questo modo non sono più possibili \textit{race
2036   condition}\itindex{race~condition} dato che \const{SIGALRM} viene
2037 disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla chiamata di \func{sigsuspend}.
2038 Questo metodo è assolutamente generale e può essere applicato a qualunque
2039 altra situazione in cui si deve attendere per un segnale, i passi sono sempre
2040 i seguenti:
2041 \begin{enumerate*}
2042 \item Leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2043   con \func{sigprocmask};
2044 \item Mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2045   ricezione del segnale voluto;
2046 \item Ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2047 \end{enumerate*}
2048 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2049 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il
2050 deadlock\itindex{deadlock} dovuto all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione
2051 di \func{sigsuspend}.  
2052
2053 \itindend{signal~mask}
2054
2055
2056 \subsection{Ulteriori funzioni di gestione}
2057 \label{sec:sig_specific_features}
2058
2059 In questo ultimo paragrafo esamineremo le rimanenti funzioni di gestione dei
2060 segnali non descritte finora, relative agli aspetti meno utilizzati e più
2061 ``\textsl{esoterici}'' della interfaccia.
2062
2063 La prima di queste funzioni è \funcd{sigpending}, anch'essa introdotta dallo
2064 standard POSIX.1; il suo prototipo è:
2065 \begin{prototype}{signal.h}
2066 {int sigpending(sigset\_t *set)} 
2067   
2068 Scrive in \param{set} l'insieme dei segnali pendenti.
2069   
2070   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e $-1$ per un
2071     errore.}
2072 \end{prototype}
2073
2074 La funzione permette di ricavare quali sono i segnali pendenti per il processo
2075 in corso, cioè i segnali che sono stati inviati dal kernel ma non sono stati
2076 ancora ricevuti dal processo in quanto bloccati. Non esiste una funzione
2077 equivalente nella vecchia interfaccia, ma essa è tutto sommato poco utile,
2078 dato che essa può solo assicurare che un segnale è stato inviato, dato che
2079 escluderne l'avvenuto invio al momento della chiamata non significa nulla
2080 rispetto a quanto potrebbe essere in un qualunque momento successivo.
2081
2082 Una delle caratteristiche di BSD, disponibile anche in Linux, è la possibilità
2083 di usare uno \itindex{stack} stack alternativo per i segnali; è cioè possibile
2084 fare usare al sistema un altro \itindex{stack} stack (invece di quello
2085 relativo al processo, vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}) solo durante
2086 l'esecuzione di un gestore.  L'uso di uno stack alternativo è del tutto
2087 trasparente ai gestori, occorre però seguire una certa procedura:
2088 \begin{enumerate}
2089 \item Allocare un'area di memoria di dimensione sufficiente da usare come
2090   stack alternativo;
2091 \item Usare la funzione \func{sigaltstack} per rendere noto al sistema
2092   l'esistenza e la locazione dello stack alternativo;
2093 \item Quando si installa un gestore occorre usare \func{sigaction}
2094   specificando il flag \const{SA\_ONSTACK} (vedi tab.~\ref{tab:sig_sa_flag})
2095   per dire al sistema di usare lo stack alternativo durante l'esecuzione del
2096   gestore.
2097 \end{enumerate}
2098
2099 In genere il primo passo viene effettuato allocando un'opportuna area di
2100 memoria con \code{malloc}; in \file{signal.h} sono definite due costanti,
2101 \const{SIGSTKSZ} e \const{MINSIGSTKSZ}, che possono essere utilizzate per
2102 allocare una quantità di spazio opportuna, in modo da evitare overflow. La
2103 prima delle due è la dimensione canonica per uno \itindex{stack} stack di
2104 segnali e di norma è sufficiente per tutti gli usi normali.
2105
2106 La seconda è lo spazio che occorre al sistema per essere in grado di lanciare
2107 il gestore e la dimensione di uno stack alternativo deve essere sempre
2108 maggiore di questo valore. Quando si conosce esattamente quanto è lo spazio
2109 necessario al gestore gli si può aggiungere questo valore per allocare uno
2110 \itindex{stack} stack di dimensione sufficiente.
2111
2112 Come accennato, per poter essere usato, lo \itindex{stack} stack per i segnali
2113 deve essere indicato al sistema attraverso la funzione \funcd{sigaltstack}; il
2114 suo prototipo è:
2115 \begin{prototype}{signal.h}
2116 {int sigaltstack(const stack\_t *ss, stack\_t *oss)}
2117   
2118 Installa un nuovo stack per i segnali.
2119   
2120   \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e $-1$ per un
2121     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
2122
2123   \begin{errlist}
2124   \item[\errcode{ENOMEM}] La dimensione specificata per il nuovo stack è minore
2125   di \const{MINSIGSTKSZ}.
2126   \item[\errcode{EPERM}] Uno degli indirizzi non è valido.
2127   \item[\errcode{EFAULT}] Si è cercato di cambiare lo stack alternativo mentre
2128   questo è attivo (cioè il processo è in esecuzione su di esso).
2129   \item[\errcode{EINVAL}] \param{ss} non è nullo e \var{ss\_flags} contiene un
2130   valore diverso da zero che non è \const{SS\_DISABLE}.
2131   \end{errlist}}
2132 \end{prototype}
2133
2134 La funzione prende come argomenti puntatori ad una struttura di tipo
2135 \var{stack\_t}, definita in fig.~\ref{fig:sig_stack_t}. I due valori
2136 \param{ss} e \param{oss}, se non nulli, indicano rispettivamente il nuovo
2137 \itindex{stack} stack da installare e quello corrente (che viene restituito
2138 dalla funzione per un successivo ripristino).
2139
2140 \begin{figure}[!htb]
2141   \footnotesize \centering
2142   \begin{minipage}[c]{15cm}
2143     \includestruct{listati/stack_t.h}
2144   \end{minipage} 
2145   \normalsize 
2146   \caption{La struttura \structd{stack\_t}.} 
2147   \label{fig:sig_stack_t}
2148 \end{figure}
2149
2150 Il campo \var{ss\_sp} di \struct{stack\_t} indica l'indirizzo base dello
2151 \itindex{stack} stack, mentre \var{ss\_size} ne indica la dimensione; il campo
2152 \var{ss\_flags} invece indica lo stato dello stack. Nell'indicare un nuovo
2153 stack occorre inizializzare \var{ss\_sp} e \var{ss\_size} rispettivamente al
2154 puntatore e alla dimensione della memoria allocata, mentre \var{ss\_flags}
2155 deve essere nullo.  Se invece si vuole disabilitare uno stack occorre indicare
2156 \const{SS\_DISABLE} come valore di \var{ss\_flags} e gli altri valori saranno
2157 ignorati.
2158
2159 Se \param{oss} non è nullo verrà restituito dalla funzione indirizzo e
2160 dimensione dello \itindex{stack} stack corrente nei relativi campi, mentre
2161 \var{ss\_flags} potrà assumere il valore \const{SS\_ONSTACK} se il processo è
2162 in esecuzione sullo stack alternativo (nel qual caso non è possibile
2163 cambiarlo) e \const{SS\_DISABLE} se questo non è abilitato.
2164
2165 In genere si installa uno \itindex{stack} stack alternativo per i segnali
2166 quando si teme di avere problemi di esaurimento dello stack standard o di
2167 superamento di un limite (vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}) imposto con
2168 chiamate del tipo \code{setrlimit(RLIMIT\_STACK, \&rlim)}.  In tal caso
2169 infatti si avrebbe un segnale di \const{SIGSEGV}, che potrebbe essere gestito
2170 soltanto avendo abilitato uno \itindex{stack} stack alternativo.
2171
2172 Si tenga presente che le funzioni chiamate durante l'esecuzione sullo stack
2173 alternativo continueranno ad usare quest'ultimo, che, al contrario di quanto
2174 avviene per lo \itindex{stack} stack ordinario dei processi, non si accresce
2175 automaticamente (ed infatti eccederne le dimensioni può portare a conseguenze
2176 imprevedibili).  Si ricordi infine che una chiamata ad una funzione della
2177 famiglia \func{exec} cancella ogni stack alternativo.
2178
2179 Abbiamo visto in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} come si possa usare
2180 \func{longjmp} per uscire da un gestore rientrando direttamente nel corpo
2181 del programma; sappiamo però che nell'esecuzione di un gestore il segnale
2182 che l'ha invocato viene bloccato, e abbiamo detto che possiamo ulteriormente
2183 modificarlo con \func{sigprocmask}. 
2184
2185 Resta quindi il problema di cosa succede alla maschera dei segnali quando si
2186 esce da un gestore usando questa funzione. Il comportamento dipende
2187 dall'implementazione; in particolare BSD prevede che sia ripristinata la
2188 maschera dei segnali precedente l'invocazione, come per un normale ritorno,
2189 mentre System V no.
2190
2191 Lo standard POSIX.1 non specifica questo comportamento per \func{setjmp} e
2192 \func{longjmp}, ed il comportamento delle \acr{glibc} dipende da quale delle
2193 caratteristiche si sono abilitate con le macro viste in
2194 sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}.
2195
2196 Lo standard POSIX però prevede anche la presenza di altre due funzioni
2197 \funcd{sigsetjmp} e \funcd{siglongjmp}, che permettono di decidere quale dei
2198 due comportamenti il programma deve assumere; i loro prototipi sono:
2199 \begin{functions}
2200   \headdecl{setjmp.h} 
2201   
2202   \funcdecl{int sigsetjmp(sigjmp\_buf env, int savesigs)} Salva il contesto
2203   dello stack per un salto non-locale\index{salto~non-locale}.
2204  
2205   \funcdecl{void siglongjmp(sigjmp\_buf env, int val)} Esegue un salto
2206   non-locale su un precedente contesto.
2207
2208   \bodydesc{Le due funzioni sono identiche alle analoghe \func{setjmp} e
2209     \func{longjmp} di sez.~\ref{sec:proc_longjmp}, ma consentono di specificare
2210     il comportamento sul ripristino o meno della maschera dei segnali.}
2211 \end{functions}
2212
2213 Le due funzioni prendono come primo argomento la variabile su cui viene
2214 salvato il contesto dello \itindex{stack} stack per permettere il
2215 \index{salto~non-locale}salto non-locale; nel caso specifico essa è di tipo
2216 \type{sigjmp\_buf}, e non \type{jmp\_buf} come per le analoghe di
2217 sez.~\ref{sec:proc_longjmp} in quanto in questo caso viene salvata anche la
2218 maschera dei segnali.
2219
2220 Nel caso di \func{sigsetjmp}, se si specifica un valore di \param{savesigs}
2221 diverso da zero la maschera dei valori sarà salvata in \param{env} e
2222 ripristinata in un successivo \func{siglongjmp}; quest'ultima funzione, a
2223 parte l'uso di \type{sigjmp\_buf} per \param{env}, è assolutamente identica a
2224 \func{longjmp}.
2225
2226
2227
2228 \subsection{I segnali real-time}
2229 \label{sec:sig_real_time}
2230
2231
2232 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2233 real-time, ha introdotto una estensione del modello classico dei segnali che
2234 presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa estensione è stata
2235   introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43(?), e dalle \acr{glibc}
2236   2.1(?).} in particolare sono stati superati tre limiti fondamentali dei
2237 segnali classici:
2238 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2239 \item[I segnali non sono accumulati] 
2240   se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2241   questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2242   accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto;
2243 \item[I segnali non trasportano informazione]   
2244   i segnali classici non prevedono altra informazione sull'evento
2245   che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2246   l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero);
2247 \item[I segnali non hanno un ordine di consegna] 
2248   l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2249   prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2250   certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2251 \end{basedescript}
2252
2253
2254 Per poter superare queste limitazioni lo standard ha introdotto delle nuove
2255 caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di segnali, che
2256 vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare le funzionalità
2257 aggiunte sono:
2258
2259 \begin{enumerate}
2260 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2261   multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2262   dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2263   segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera.
2264 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2265   vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2266   con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore.
2267 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al gestore,
2268   attraverso l'uso di un apposito campo \var{si\_value} nella struttura
2269   \struct{siginfo\_t}, accessibile tramite gestori di tipo
2270   \var{sa\_sigaction}.
2271 \end{enumerate}
2272
2273 Queste nuove funzionalità (eccetto l'ultima, che, come vedremo, è parzialmente
2274 disponibile anche con i segnali ordinari) si applicano solo ai nuovi segnali
2275 real-time; questi ultimi sono accessibili in un range di valori specificati
2276 dalle due macro \const{SIGRTMIN} e \const{SIGRTMAX},\footnote{in Linux di
2277   solito (cioè sulla piattaforma i386) il primo valore è 33, ed il secondo
2278   \code{\_NSIG-1}, che di norma è 64, per un totale di 32 segnali disponibili,
2279   contro gli almeno 8 richiesti da POSIX.1b.} che specificano il numero minimo
2280 e massimo associato ad un segnale real-time.
2281
2282 I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono
2283 consegnati per primi, inoltre i segnali real-time non possono interrompere
2284 l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità più alta; la loro azione
2285 predefinita è quella di terminare il programma.  I segnali ordinari hanno
2286 tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque segnale
2287 real-time.
2288
2289 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2290 specifico, a meno di non utilizzarli in meccanismi di notifica come quelli per
2291 l'I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o per le code di
2292 messaggi POSIX (vedi sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}); pertanto devono essere
2293 inviati esplicitamente. 
2294
2295 Inoltre, per poter usufruire della capacità di restituire dei dati, i relativi
2296 gestori devono essere installati con \func{sigaction}, specificando per
2297 \var{sa\_flags} la modalità \const{SA\_SIGINFO} che permette di utilizzare la
2298 forma estesa \var{sa\_sigaction} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigaction}).  In
2299 questo modo tutti i segnali real-time possono restituire al gestore una serie
2300 di informazioni aggiuntive attraverso l'argomento \struct{siginfo\_t}, la cui
2301 definizione è stata già vista in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}, nella
2302 trattazione dei gestori in forma estesa.
2303
2304 In particolare i campi utilizzati dai segnali real-time sono \var{si\_pid} e
2305 \var{si\_uid} in cui vengono memorizzati rispettivamente il \acr{pid} e
2306 l'user-ID effettivo del processo che ha inviato il segnale, mentre per la
2307 restituzione dei dati viene usato il campo \var{si\_value}.
2308
2309 Questo è una \ctyp{union} di tipo \struct{sigval\_t} (la sua definizione è in
2310 fig.~\ref{fig:sig_sigval}) in cui può essere memorizzato o un valore numerico,
2311 se usata nella forma \var{sival\_int}, o un indirizzo, se usata nella forma
2312 \var{sival\_ptr}. L'unione viene usata dai segnali real-time e da vari
2313 meccanismi di notifica\footnote{un campo di tipo \struct{sigval\_t} è presente
2314   anche nella struttura \struct{sigevent} che viene usata dai meccanismi di
2315   notifica come quelli per l'I/O asincrono (vedi
2316   sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
2317   sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}).} per restituire dati al gestore del segnale; in
2318 alcune definizioni essa viene identificata anche come \code{union sigval}.
2319
2320 \begin{figure}[!htb]
2321   \footnotesize \centering
2322   \begin{minipage}[c]{15cm}
2323     \includestruct{listati/sigval_t.h}
2324   \end{minipage} 
2325   \normalsize 
2326   \caption{La unione \structd{sigval\_t}.}
2327   \label{fig:sig_sigval}
2328 \end{figure}
2329
2330 A causa delle loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta ad
2331 inviare segnali real-time, poiché non è in grado di fornire alcun valore
2332 per \struct{sigval\_t}; per questo motivo lo standard ha previsto una nuova
2333 funzione, \funcd{sigqueue}, il cui prototipo è:
2334 \begin{prototype}{signal.h}
2335   {int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const sigval\_t value)}
2336   
2337   Invia il segnale \param{signo} al processo \param{pid}, restituendo al
2338   gestore il valore \param{value}.
2339   
2340   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
2341     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2342   \begin{errlist}
2343   \item[\errcode{EAGAIN}] La coda è esaurita, ci sono già \const{SIGQUEUE\_MAX}
2344     segnali in attesa si consegna.
2345   \item[\errcode{EPERM}] Non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2346     segnale al processo specificato.
2347   \item[\errcode{ESRCH}] Il processo \param{pid} non esiste.
2348   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per
2349     \param{signo}.
2350   \end{errlist}
2351   ed inoltre \errval{ENOMEM}.}
2352 \end{prototype}
2353
2354 Il comportamento della funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i
2355 privilegi occorrenti ad inviare il segnale ad un determinato processo sono gli
2356 stessi; un valore nullo di \param{signo} permette di verificare le condizioni
2357 di errore senza inviare nessun segnale.
2358
2359 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2360 installato un gestore con \const{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse disponibili,
2361 (vale a dire che c'è posto\footnote{la profondità della coda è indicata dalla
2362   costante \const{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante costanti di sistema definite
2363   dallo standard POSIX che non abbiamo riportato esplicitamente in
2364   sez.~\ref{sec:sys_limits}; il suo valore minimo secondo lo standard,
2365   \const{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32. Nel caso di Linux questo è uno
2366   dei parametri del kernel impostabili sia con \func{sysctl}, che scrivendolo
2367   direttamente in \file{/proc/sys/kernel/rtsig-max}, il valore predefinito è
2368   di 1024.} nella coda dei segnali real-time) esso viene inserito e diventa
2369 pendente; una volta consegnato riporterà nel campo \var{si\_code} di
2370 \struct{siginfo\_t} il valore \const{SI\_QUEUE} e il campo \var{si\_value}
2371 riceverà quanto inviato con \param{value}. Se invece si è installato un
2372 gestore nella forma classica il segnale sarà generato, ma tutte le
2373 caratteristiche tipiche dei segnali real-time (priorità e coda) saranno perse.
2374
2375 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni che permettono di
2376 gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono in particolar
2377 modo nel caso dei thread, in cui si possono usare i segnali real-time come
2378 meccanismi di comunicazione elementare; la prima di queste funzioni è
2379 \funcd{sigwait}, il cui prototipo è:
2380 \begin{prototype}{signal.h}
2381   {int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
2382   
2383   Attende che uno dei segnali specificati in \param{set} sia pendente.
2384   
2385   \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
2386     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2387   \begin{errlist}
2388   \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta.
2389   \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per
2390     \param{set}.
2391   \end{errlist}
2392   ed inoltre \errval{EFAULT}.}
2393 \end{prototype}
2394
2395 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque dei segnali
2396 specificati da \param{set}, il cui valore viene restituito in \param{sig}.  Se
2397 sono pendenti più segnali, viene estratto quello a priorità più alta (cioè con
2398 il numero più basso). Se, nel caso di segnali real-time, c'è più di un segnale
2399 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
2400 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato.  Se non c'è
2401 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
2402 uno.
2403
2404 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
2405 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
2406 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
2407 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
2408 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
2409 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
2410 prevedibile.
2411
2412 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni, anch'esse usate
2413 prevalentemente con i thread; \funcd{sigwaitinfo} e \funcd{sigtimedwait}, i
2414 relativi prototipi sono:
2415 \begin{functions}
2416   \headdecl{signal.h}   
2417
2418   \funcdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}  
2419   
2420   Analoga a \func{sigwait}, ma riceve anche le informazioni associate al
2421   segnale in \param{info}.
2422   
2423   \funcdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *value, const
2424     struct timespec *info)}
2425   
2426   Analoga a \func{sigwaitinfo}, con un la possibilità di specificare un
2427   timeout in \param{timeout}.
2428
2429   
2430   \bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e $-1$ in caso di
2431     errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori già visti per
2432     \func{sigwait}, ai quali si aggiunge, per \func{sigtimedwait}:
2433   \begin{errlist}
2434   \item[\errcode{EAGAIN}] Si è superato il timeout senza che un segnale atteso
2435     fosse emesso.
2436   \end{errlist}
2437 }
2438 \end{functions}
2439
2440 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
2441 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
2442 tramite \param{info}; in particolare viene restituito il numero del segnale
2443 nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il segnale è
2444 stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno ad esso
2445 associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è indefinito. 
2446
2447 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout,
2448 scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si specifica un puntatore nullo
2449 il comportamento sarà identico a \func{sigwaitinfo}, se si specifica un tempo
2450 di timeout nullo, e non ci sono segnali pendenti la funzione ritornerà
2451 immediatamente; in questo modo si può eliminare un segnale dalla coda senza
2452 dover essere bloccati qualora esso non sia presente.
2453
2454 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
2455 con i thread. In genere esse vengono chiamate dal thread incaricato della
2456 gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che usualmente
2457 sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per mettersi in attesa
2458 del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non devono essere
2459 installati gestori, che solo il thread di gestione deve usare \func{sigwait} e
2460 che, per evitare che venga eseguita l'azione predefinita, i segnali gestiti in
2461 questa maniera devono essere mascherati per tutti i thread, compreso quello
2462 dedicato alla gestione, che potrebbe riceverlo fra due chiamate successive.
2463
2464
2465 %%% Local Variables: 
2466 %%% mode: latex
2467 %%% TeX-master: "gapil"
2468 %%% End: 
2469
2470 % LocalWords:  kernel POSIX timer shell control ctrl kill raise signal handler
2471 % LocalWords:  reliable unreliable fig race condition sez struct process table
2472 % LocalWords:  delivered pending scheduler sigpending l'I suspend SIGKILL wait
2473 % LocalWords:  SIGSTOP sigaction waitpid dump stack debugger nell'header NSIG
2474 % LocalWords:  tab BSD SUSv SIGHUP PL Hangup SIGINT Interrupt SIGQUIT Quit AEF
2475 % LocalWords:  SIGILL SIGABRT abort SIGFPE SIGSEGV SIGPIPE SIGALRM alarm SIGUSR
2476 % LocalWords:  SIGTERM SIGCHLD SIGCONT SIGTSTP SIGTTIN SIGTTOU SIGBUS bad SL of
2477 % LocalWords:  memory access SIGPOLL Pollable event Sys SIGIO SIGPROF profiling
2478 % LocalWords:  SIGSYS SVID SIGTRAP breakpoint SIGURG urgent socket Virtual IOT
2479 % LocalWords:  clock SIGXCPU SIGXFSZ SIGIOT trap SIGEMT SIGSTKFLT SIGCLD SIGPWR
2480 % LocalWords:  SIGINFO SIGLOST lock NFS SIGWINCH Sun SIGUNUSED fault point heap
2481 % LocalWords:  exception l'overflow illegal instruction overflow segment error
2482 % LocalWords:  violation system call interrupt INTR hang SIGVTALRM virtual SUSP
2483 % LocalWords:  profilazione fcntl descriptor sleep interactive Broken FIFO lost
2484 % LocalWords:  EPIPE Resource advisory client limit exceeded size window change
2485 % LocalWords:  strsignal psignal SOURCE strerror string char int signum perror
2486 % LocalWords:  void sig const sys siglist L'array decr fork exec DFL IGN ioctl
2487 % LocalWords:  EINTR glibc TEMP FAILURE RETRY expr multitasking SVr sighandler
2488 % LocalWords:  ERR libc bsd sysv XOPEN EINVAL pid errno ESRCH EPERM getpid init
2489 % LocalWords:  killpg pidgrp group unistd unsigned seconds all' setitimer which
2490 % LocalWords:  itimerval value ovalue EFAULT ITIMER it interval timeval ms VIRT
2491 % LocalWords:  getitimer stdlib stream atexit exit usleep long usec nanosleep
2492 % LocalWords:  timespec req rem HZ scheduling SCHED RR SigHand forktest WNOHANG
2493 % LocalWords:  deadlock longjmp setjmp sigset sigemptyset sigfillset sigaddset
2494 % LocalWords:  sigdelset sigismember act oldact restorer mask NOCLDSTOP ONESHOT
2495 % LocalWords:  RESETHAND RESTART NOMASK NODEFER ONSTACK sigcontext union signo
2496 % LocalWords:  siginfo bits uid addr fd inline like blocked atomic sigprocmask
2497 % LocalWords:  how oldset BLOCK UNBLOCK SETMASK sigsuspend sigaltstack malloc
2498 % LocalWords:  SIGSTKSZ MINSIGSTKSZ ss oss ENOMEM flags DISABLE sp setrlimit LB
2499 % LocalWords:  RLIMIT rlim sigsetjmp siglongjmp sigjmp buf env savesigs jmp ptr
2500 % LocalWords:  SIGRTMIN SIGRTMAX sigval sival sigevent sigqueue EAGAIN sysctl
2501 % LocalWords:  QUEUE thread sigwait sigwaitinfo sigtimedwait info DEF SLB