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10 %%
11
12 \chapter{I segnali}
13 \label{cha:signals}
14
15 I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
16 confronti dei processi. Nella loro versione originale essi portano con sé
17 nessuna informazione che non sia il loro tipo; si tratta in sostanza di
18 un'interruzione software portata ad un processo.
19
20 In genere essi vengono usati dal kernel per riportare ai processi situazioni
21 eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, ecc.) ma possono
22 anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
23 esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
24 (come la terminazione di un processo figlio), ecc.
25
26 In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali,
27 partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono
28 realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità
29 di generazione fino ad esaminare in dettaglio le funzioni e le metodologie di
30 gestione avanzate e le estensioni fatte all'interfaccia classica nelle nuovi
31 versioni dello standard POSIX.
32
33
34 \section{Introduzione}
35 \label{sec:sig_intro}
36
37 In questa sezione esamineremo i concetti generali relativi ai segnali, vedremo
38 le loro caratteristiche di base, introdurremo le nozioni di fondo relative
39 all'architettura del funzionamento dei segnali e alle modalità con cui il
40 sistema gestisce l'interazione fra di essi ed i processi.
41
42
43 \subsection{I concetti base}
44 \label{sec:sig_base}
45
46 Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
47 l'occorrenza di un qualche evento. Gli eventi che possono generare un segnale
48 sono vari; un breve elenco di possibili cause per l'emissione di un segnale è
49 il seguente:
50
51 \begin{itemize*}
52 \item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
53   accesso alla memoria fuori dai limiti validi;
54 \item la terminazione di un processo figlio;
55 \item la scadenza di un timer o di un allarme;
56 \item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
57   essere eseguita;
58 \item una richiesta dell'utente dal terminale di terminare o fermare il
59   programma.
60 \item l'invio esplicito da parte del processo stesso o di un altro.
61 \end{itemize*}
62
63 Ciascuno di questi eventi, compresi gli ultimi due che pure sono controllati
64 dall'utente o da un altro processo, comporta l'intervento diretto da parte del
65 kernel che causa la generazione di un particolare tipo di segnale.
66
67 Quando un processo riceve un segnale, invece del normale corso del programma,
68 viene eseguita una azione predefinita o una apposita funzione di gestione che
69 può essere stata specificata dall'utente, nel qual caso si dice che si
70 \textsl{intercetta} il segnale. Riprendendo la terminologia originale da qui
71 in avanti faremo riferimento a questa funzione come al \textsl{gestore} del
72 segnale, traduzione approssimata dell'inglese \textit{signal handler}.
73
74
75 \subsection{Le \textsl{semantiche} del funzionamento dei segnali}
76 \label{sec:sig_semantics}
77
78 Negli anni il comportamento del sistema in risposta ai segnali è stato
79 modificato in vari modi nelle differenti implementazioni di Unix.  Si possono
80 individuare due tipologie fondamentali di comportamento dei segnali (dette
81 \textsl{semantiche}) che vengono chiamate rispettivamente \textsl{semantica
82   affidabile} (o \textit{reliable}) e \textsl{semantica inaffidabile} (o
83 \textit{unreliable}).
84
85 Nella \textsl{semantica inaffidabile}, che veniva implementata dalle prime
86 versioni di Unix, la funzione di gestione del segnale specificata dall'utente
87 non restava attiva una volta che era stata eseguita; era perciò compito
88 dell'utente ripetere l'installazione dello stesso all'interno del
89 \textsl{gestore} del segnale in tutti quei casi in cui si voleva che esso
90 restasse attivo.
91
92 \begin{figure}[!htbp]
93   \footnotesize \centering
94   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
95     \includecodesample{listati/unreliable_sig.c}
96   \end{minipage} 
97   \normalsize 
98   \caption{Esempio di codice di un gestore di segnale per la semantica
99     inaffidabile.} 
100   \label{fig:sig_old_handler}
101 \end{figure}
102
103 In questo caso però è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
104 perduti. Si consideri il segmento di codice riportato in
105 fig.~\ref{fig:sig_old_handler}: nel programma principale viene installato un
106 gestore (\texttt{\small 5}), la cui prima operazione (\texttt{\small 11}) è
107 quella di reinstallare se stesso. Se nell'esecuzione del gestore fosse
108 arrivato un secondo segnale prima che esso abbia potuto eseguire la
109 reinstallazione di se stesso per questo secondo segnale verrebbe eseguito il
110 comportamento predefinito, il che può comportare, a seconda dei casi, la
111 perdita del segnale (se l'impostazione predefinita è quella di ignorarlo) o la
112 terminazione immediata del processo; in entrambi i casi l'azione prevista dal
113 gestore non verrebbe eseguita.
114
115 Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
116 semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}: infatti la ricezione del
117 segnale e la reinstallazione del suo gestore non sono operazioni atomiche, e
118 sono sempre possibili delle \itindex{race~condition} \textit{race condition}
119 (si ricordi sez.~\ref{sec:proc_multi_prog}).  Un altro problema è che in
120 questa semantica non esiste un modo per bloccare i segnali quando non si vuole
121 che arrivino; i processi possono ignorare il segnale, ma non è possibile
122 istruire il sistema a non fare nulla in occasione di un segnale, pur
123 mantenendo memoria del fatto che è avvenuto.
124
125 Nella semantica \textsl{affidabile} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
126 moderno) il gestore una volta installato resta attivo e non si hanno tutti i
127 problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono \textsl{generati}
128 dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che causa il segnale. In
129 genere questo viene fatto dal kernel impostando un apposito campo della
130 \struct{task\_struct} del processo nella \itindex{process~table}
131 \textit{process table} (si veda fig.~\ref{fig:proc_task_struct}).
132
133 Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
134 \textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
135 per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
136 esso è detto \textsl{pendente} (o \textit{pending}). In genere questa
137 procedura viene effettuata dallo \itindex{scheduler} scheduler quando,
138 riprendendo l'esecuzione del processo in questione, verifica la presenza del
139 segnale nella \struct{task\_struct} e mette in esecuzione il gestore.
140
141 In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
142 segnali, in questo caso, se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
143 ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
144 sblocca (nel qual caso viene consegnato) o imposta l'azione corrispondente per
145 ignorarlo.
146
147 Si tenga presente che il kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è
148 stato bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo
149 consente di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato,
150 e si può usare la funzione \func{sigpending} (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask})
151 per determinare quali segnali sono bloccati e quali sono pendenti.
152
153 Infine occorre precisare che i segnali predatano il supporto per i
154 \textit{thread} e vengono sempre inviati al processo come insieme, cosa che
155 può creare incertezza nel caso questo sia multi-\textit{thread}. In tal caso
156 quando è possibile determinare quale è il \textit{thread} specifico che deve
157 ricevere il segnale, come avviene per i segnali di errore, questo sarà inviato
158 solo a lui, altrimenti sarà inviato a discrezione del kernel ad uno qualunque
159 dei \textit{thread} del processo che possa riceverlo (che cioè non blocchi il
160 segnale), torneremo sull'argomento in sez.~\ref{sec:thread_signal}.
161
162 \subsection{Tipi di segnali}
163 \label{sec:sig_types}
164
165 In generale si tende a classificare gli eventi che possono generare dei
166 segnali in tre categorie principali: errori, eventi esterni e richieste
167 esplicite.
168
169 Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
170 continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
171 genere le condizioni di errore più comuni comportano la restituzione di un
172 codice di errore da parte di una funzione di libreria. Sono gli errori che
173 possono avvenire nell'esecuzione delle istruzioni di un programma, come le
174 divisioni per zero o l'uso di indirizzi di memoria non validi, che causano
175 l'emissione di un segnale.
176
177 Un evento esterno ha in genere a che fare con le operazioni di lettura e
178 scrittura su file, o con l'interazione con dispositivi o con altri processi;
179 esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati in
180 ingresso, scadenze di un timer, terminazione di processi figli, la pressione
181 dei tasti di stop o di suspend su un terminale.
182
183 Una richiesta esplicita significa l'uso da parte di un programma delle
184 apposite funzioni di sistema, come \func{kill} ed affini (vedi
185 sez.~\ref{sec:sig_kill_raise}) per la generazione ``\textsl{manuale}'' di un
186 segnale.
187
188 Si dice poi che i segnali possono essere \textsl{asincroni} o
189 \textsl{sincroni}. Un segnale \textsl{sincrono} è legato ad una azione
190 specifica di un programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante
191 tale azione. Molti errori generano segnali \textsl{sincroni}, così come la
192 richiesta esplicita da parte del processo tramite le chiamate al sistema.
193 Alcuni errori come la divisione per zero non sono completamente sincroni e
194 possono arrivare dopo qualche istruzione.
195
196 I segnali \textsl{asincroni} sono generati da eventi fuori dal controllo del
197 processo che li riceve, e arrivano in tempi impredicibili nel corso
198 dell'esecuzione del programma. Eventi esterni come la terminazione di un
199 processo figlio generano segnali \textsl{asincroni}, così come le richieste di
200 generazione di un segnale effettuate da altri processi.
201
202 In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
203 cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
204 sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
205 chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
206 internamente o esternamente al processo.
207
208
209 \subsection{La notifica dei segnali}
210 \label{sec:sig_notification}
211
212 Come accennato quando un segnale viene generato, se la sua azione predefinita
213 non è quella di essere ignorato, il kernel prende nota del fatto nella
214 \struct{task\_struct} del processo; si dice così che il segnale diventa
215 \textsl{pendente} (o \textit{pending}), e rimane tale fino al momento in cui
216 verrà notificato al processo o verrà specificata come azione quella di
217 ignorarlo.
218
219 Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato ed
220 avviene non appena questo viene rimesso in esecuzione dallo
221 \itindex{scheduler} scheduler che esegue l'azione specificata. Questo a meno
222 che il segnale in questione non sia stato bloccato prima della notifica, nel
223 qual caso l'invio non avviene ed il segnale resta \textsl{pendente}
224 indefinitamente. 
225
226 Quando lo si sblocca un segnale \textsl{pendente} sarà subito notificato. Si
227 tenga presente però che tradizionalmente i segnali \textsl{pendenti} non si
228 accodano, alla generazione infatti il kernel marca un flag nella
229 \struct{task\_struct} del processo, per cui se prima della notifica ne vengono
230 generati altri il flag è comunque marcato, ed il gestore viene eseguito sempre
231 una sola volta. In realtà questo non vale nel caso dei cosiddetti segnali
232 \textit{real-time}, che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_real_time}, ma questa è
233 una funzionalità avanzata che per ora tralasceremo.
234
235 Si ricordi inoltre che se l'azione specificata per un segnale è quella di
236 essere ignorato questo sarà scartato immediatamente al momento della sua
237 generazione, e questo anche se in quel momento il segnale è bloccato, perché
238 bloccare su un segnale significa bloccarne la notifica. Per questo motivo un
239 segnale, fintanto che viene ignorato, non sarà mai notificato, anche se prima
240 è stato bloccato ed in seguito si è specificata una azione diversa, nel qual
241 caso solo i segnali successivi alla nuova specificazione saranno notificati.
242
243 Una volta che un segnale viene notificato, che questo avvenga subito o dopo
244 una attesa più o meno lunga, viene eseguita l'azione specificata per il
245 segnale. Per alcuni segnali (per la precisione \signal{SIGKILL} e
246 \signal{SIGSTOP}) questa azione è predeterminata dal kernel e non può essere
247 mai modificata, ma per tutti gli altri si può selezionare una delle tre
248 possibilità seguenti:
249
250 \begin{itemize*}
251 \item ignorare il segnale;
252 \item intercettare il segnale, ed utilizzare il gestore specificato;
253 \item accettare l'azione predefinita per quel segnale.
254 \end{itemize*}
255
256 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
257 \func{signal} e \func{sigaction}, che tratteremo rispettivamente in
258 sez.~\ref{sec:sig_signal} e sez.~\ref{sec:sig_sigaction}. Se si è installato
259 un gestore sarà quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale.
260 Inoltre il sistema farà si che mentre viene eseguito il gestore di un segnale,
261 quest'ultimo venga automaticamente bloccato, così si possono evitare alla
262 radice possibili \itindex{race~condition} \textit{race condition}.
263
264 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata la cosiddetta
265 azione predefinita che, come vedremo in sez.~\ref{sec:sig_standard}, è propria
266 di ciascun segnale. Nella maggior parte dei casi questa azione comporta la
267 terminazione immediata del processo, ma per alcuni segnali che rappresentano
268 eventi innocui l'azione predefinita è di essere ignorati. Inoltre esistono
269 alcuni segnali la cui azione è semplicemente quella di fermare l'esecuzione
270 del programma, vale a dire portarlo nello stato di \textit{stopped} (lo stato
271 \texttt{T}, si ricordi tab.~\ref{tab:proc_proc_states} e quanto illustrato in
272 sez.~\ref{sec:proc_sched}).
273
274 Quando un segnale termina un processo il padre può determinare la causa della
275 terminazione esaminandone lo stato di uscita così come viene riportato dalle
276 funzioni \func{wait} e \func{waitpid} (vedi sez.~\ref{sec:proc_wait}). Questo
277 ad esempio è il modo in cui la shell determina i motivi della terminazione di
278 un programma e scrive un eventuale messaggio di errore.
279
280 \itindbeg{core~dump}
281
282 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
283 violazioni di accesso) hanno come ulteriore caratteristica della loro azione
284 predefinita, oltre a terminare il processo, quella di scrivere nella directory
285 di lavoro corrente del processo di un file \file{core} su cui viene salvata
286 l'immagine della memoria del processo.
287
288 Questo file costituisce il cosiddetto \textit{core dump}, e contenendo
289 l'immagine della memoria del processo, consente di risalire allo stato dello
290 \itindex{stack} \textit{stack} (vedi sez.~\ref{sec:proc_mem_layout}) prima
291 della terminazione. Questo permette di esaminare il contenuto del file un
292 secondo tempo con un apposito programma (un \textit{debugger} come \cmd{gdb})
293 per investigare sulla causa dell'errore, ed in particolare, grazie appunto ai
294 dati dello \itindex{stack} \textit{stack}, consente di identificare quale
295 funzione ha causato l'errore.
296
297 Si tenga presente che il \textit{core dump} viene creato non solo in caso di
298 errore effettivo, ma anche se il segnale per cui la sua creazione è prevista
299 nell'azione dell'azione predefinita viene inviato al programma con una delle
300 funzioni \func{kill}, \func{raise}, ecc.
301
302 \itindend{core~dump}
303
304
305 \section{La classificazione dei segnali}
306 \label{sec:sig_classification}
307
308 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
309 quali sono le loro caratteristiche e la loro tipologia, tratteremo le varie
310 macro e costanti che permettono di identificarli, e illustreremo le funzioni
311 che ne stampano la descrizione.
312
313
314 \subsection{I segnali standard}
315 \label{sec:sig_standard}
316
317 Ciascun segnale è identificato dal kernel con un numero, ma benché per alcuni
318 segnali questi numeri siano sempre gli stessi, tanto da essere usati come
319 sinonimi, l'uso diretto degli identificativi numerici da parte dei programmi è
320 comunque da evitare, in quanto essi non sono mai stati standardizzati e
321 possono variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso di
322 Linux anche a seconda della architettura hardware e della versione del kernel.
323
324 Quelli che invece sono stati, almeno a grandi linee, standardizzati, sono i
325 nomi dei segnali e le costanti di preprocessore che li identificano, che sono
326 tutte nella forma \texttt{SIGnome}, e sono queste che devono essere usate nei
327 programmi. Come tutti gli altri nomi e le funzioni che concernono i segnali,
328 esse sono definite nell'header di sistema \headfile{signal.h}.
329
330 \begin{table}[!htb]
331   \footnotesize
332   \centering
333   \begin{tabular}[c]{|l|c|c|l|}
334     \hline
335     \textbf{Segnale} &\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
336     \hline
337     \hline
338     \signal{SIGHUP}  &P & T & Hangup o terminazione del processo di 
339                               controllo.\\
340     \signal{SIGINT}  &PA& T & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c}).\\
341     \signal{SIGQUIT} &P & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y}).\\
342     \signal{SIGILL}  &PA& C & Istruzione illecita.\\
343     \signal{SIGTRAP} &S & C & Trappole per un Trace/breakpoint.\\
344     \signal{SIGABRT} &PA& C & Segnale di abort da \func{abort}.\\
345     \signal{SIGIOT}  &B & C & Trappola di I/O. Sinonimo di \signal{SIGABRT}.\\
346     \signal{SIGBUS}  &BS& C & Errore sul bus (bad memory access).\\
347     \signal{SIGFPE}  &AP& C & Errore aritmetico.\\
348     \signal{SIGKILL} &P & T& Segnale di terminazione forzata.\\
349     \signal{SIGUSR1} &P & T & Segnale utente numero 1.\\
350     \signal{SIGSEGV} &AP& C & Errore di accesso in memoria.\\
351     \signal{SIGUSR2} &P & T & Segnale utente numero 2.\\
352     \signal{SIGPIPE} &P & T & Pipe spezzata.\\
353     \signal{SIGALRM} &P & T & Segnale del timer da \func{alarm}.\\
354     \signal{SIGTERM} &AP& T & Segnale di terminazione (\texttt{C-\bslash}).\\
355     \signal{SIGCHLD} &P & I & Figlio terminato o fermato.\\
356     \signal{SIGCONT} &P &-- & Continua se fermato.\\
357     \signal{SIGSTOP} &P & S & Ferma il processo.\\
358     \signal{SIGTSTP} &P & S & Pressione del tasto di stop sul terminale.\\
359     \signal{SIGTTIN} &P & S & Input sul terminale per un processo 
360                               in background.\\
361     \signal{SIGTTOU} &P & S & Output sul terminale per un processo          
362                               in background.\\
363     \signal{SIGURG}  &BS& I & Ricezione di una \textit{urgent condition} su 
364                               un socket.\\
365     \signal{SIGXCPU} &BS& C & Ecceduto il limite sul tempo di CPU.\\
366     \signal{SIGXFSZ} &BS& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file.\\
367     \signal{SIGVTALRM}&BS& T& Timer di esecuzione scaduto.\\
368     \signal{SIGPROF} &BS& T & Timer del \textit{profiling} scaduto.\\
369     \signal{SIGWINCH}&B & I & Finestra ridimensionata (4.3BSD, Sun).\\
370     \signal{SIGIO}   &B & T & L'I/O è possibile.\\
371     \signal{SIGPOLL} &VS& T & \textit{Pollable event}, sinonimo di
372                               \signal{SIGIO}.\\
373     \signal{SIGPWR}  &V & T & Fallimento dell'alimentazione.\\
374     \signal{SIGSYS}  &VS& C & \textit{system call} sbagliata.\\
375     \hline
376     \signal{SIGSTKFLT}&?& T & Errore sullo stack del coprocessore (inusato).\\
377     \signal{SIGUNUSED}&?& C & Segnale inutilizzato (sinonimo di
378                                \signal{SIGSYS}).\\
379     \hline
380     \signal{SIGCLD}  &V & I & Sinonimo di \signal{SIGCHLD}.\\
381     \signal{SIGEMT}  &V & C & Trappola di emulatore.\\
382     \signal{SIGINFO} &B & T & Sinonimo di \signal{SIGPWR}.\\
383     \signal{SIGLOST} &? & T & Perso un lock sul file, sinonimo
384                               di \signal{SIGIO} (inusato).\\
385     \hline
386   \end{tabular}
387   \caption{Lista dei segnali ordinari in Linux.}
388   \label{tab:sig_signal_list}
389 \end{table}
390
391 In tab.~\ref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
392 ordinari definiti su Linux per tutte le possibili architetture (tratteremo
393 quelli \textit{real-time} in sez.~\ref{sec:sig_real_time}). Ma si tenga
394 presente che solo quelli elencati nella prima sezione della tabella sono
395 presenti su tutte le architetture. Nelle sezioni successive si sono riportati
396 rispettivamente quelli che esistono solo sull'architettura PC e quelli che non
397 esistono sull'architettura PC, ma sono definiti sulle architetture
398 \textit{alpha} o \textit{mips}.
399
400 Alcuni segnali erano previsti fin dallo standard ANSI C, ed i segnali sono
401 presenti in tutti i sistemi unix-like, ma l'elenco di quelli disponibili non è
402 uniforme, ed alcuni di essi sono presenti solo su alcune implementazioni o
403 architetture hardware, ed anche il loro significato può variare. Per questo si
404 sono riportati nella seconda colonna della tabella riporta gli standard in cui
405 ciascun segnale è stato definito, indicati con altrettante lettere da
406 interpretare secondo la legenda di tab.~\ref{tab:sig_standard_leg}. Si tenga
407 presente che il significato dei segnali è abbastanza indipendente dalle
408 implementazioni solo per quelli definiti negli standard POSIX.1-1990 e
409 POSIX.1-2001. 
410
411 \begin{table}[htb]
412   \footnotesize
413   \centering
414   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
415     \hline
416     \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
417     \hline
418     \hline
419     P & POSIX.1-1990.\\
420     B & BSD (4.2 BSD e Sun).\\
421     A & ANSI C.\\
422     S & SUSv2 (e POSIX.1-2001).\\
423     V & System V.\\
424     ? & Ignoto.\\
425     \hline
426   \end{tabular}
427   \caption{Legenda dei valori degli standard riportati nella seconda colonna
428     di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.} 
429   \label{tab:sig_standard_leg}
430 \end{table}
431
432 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_notification} a ciascun segnale è
433 associata una specifica azione predefinita che viene eseguita quando nessun
434 gestore è installato. Le azioni predefinite possibili, che abbiamo già
435 descritto in sez.~\ref{sec:sig_notification}, sono state riportate in
436 tab.~\ref{tab:sig_signal_list} nella terza colonna, e di nuovo sono state
437 indicate con delle lettere la cui legenda completa è illustrata in
438 tab.~\ref{tab:sig_action_leg}).
439
440 \begin{table}[htb]
441   \footnotesize
442   \centering
443   \begin{tabular}[c]{|c|l|}
444     \hline
445     \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
446     \hline
447     \hline
448     T & L'azione predefinita è terminare il processo.\\
449     C & L'azione predefinita è terminare il processo e scrivere un 
450         \itindex{core~dump} \textit{core dump}.\\
451     I & L'azione predefinita è ignorare il segnale.\\
452     S & L'azione predefinita è fermare il processo.\\
453     \hline
454   \end{tabular}
455   \caption{Legenda delle azioni predefinite dei segnali riportate nella terza
456     colonna di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.}
457   \label{tab:sig_action_leg}
458 \end{table}
459
460
461 Si inoltre noti come \const{SIGCONT} sia l'unico segnale a non avere
462 l'indicazione di una azione predefinita nella terza colonna di
463 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}, questo perché il suo effetto è sempre quello
464 di far ripartire un programma in stato \texttt{T} fermato da un segnale di
465 stop. Inoltre i segnali \const{SIGSTOP} e \const{SIGKILL} si distinguono da
466 tutti gli altri per la specifica caratteristica di non potere essere né
467 intercettati, né bloccati, né ignorati.
468
469 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \const{NSIG} (e tiene
470 conto anche di quelli \textit{real-time}) e dato che i numeri dei segnali sono
471 allocati progressivamente, essa corrisponde anche al successivo del valore
472 numerico assegnato all'ultimo segnale definito.  La descrizione dettagliata
473 del significato dei precedenti segnali, raggruppati per tipologia, verrà
474 affrontata nei paragrafi successivi.
475
476
477 \subsection{I segnali di errore}
478 \label{sec:sig_prog_error}
479
480 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
481 l'hardware (come per i \itindex{page~fault} \textit{page fault} non validi o
482 le eccezioni del processore) rileva un qualche errore insanabile nel programma
483 in esecuzione. In generale la generazione di questi segnali significa che il
484 programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha dereferenziato un puntatore non
485 valido o ha eseguito una operazione aritmetica proibita) e l'esecuzione non
486 può essere proseguita.
487
488 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
489 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare le impostazioni della
490 console o eliminare i \index{file!di lock} file di lock prima dell'uscita.  In
491 questo caso il gestore deve concludersi ripristinando l'azione predefinita e
492 rialzando il segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti
493 spiacevoli, ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il
494 gestore non ci fosse stato.
495
496 L'azione predefinita per tutti questi segnali è causare la terminazione del
497 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
498 la registrazione su disco di un file di \itindex{core~dump} \textit{core
499   dump}, che un debugger può usare per ricostruire lo stato del programma al
500 momento della terminazione.  Questi segnali sono:
501 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
502 \item[\signal{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
503   derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
504   aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow.  Se il gestore
505   ritorna il comportamento del processo è indefinito, ed ignorare questo
506   segnale può condurre ad un ciclo infinito.
507
508 %   Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
509 %   molte diverse eccezioni che \signal{SIGFPE} non distingue, mentre lo
510 %   standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
511 %   aritmetiche e richiede che esse siano notificate.
512 % TODO trovare altre info su SIGFPE e trattare la notifica delle eccezioni 
513   
514 \item[\signal{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
515   significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
516   privilegiata o inesistente, in generale del codice illecito. Poiché il
517   compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
518   file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
519   Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
520   posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
521   una variabile locale, andando a corrompere lo \itindex{stack}
522   \textit{stack}. Lo stesso segnale viene generato in caso di overflow dello
523   \itindex{stack} \textit{stack} o di problemi nell'esecuzione di un gestore.
524   Se il gestore ritorna il comportamento del processo è indefinito.
525
526 \item[\signal{SIGSEGV}] Il nome deriva da \itindex{segment~violation}
527   \textit{segment violation}, e significa che il programma sta cercando di
528   leggere o scrivere in una zona di memoria protetta al di fuori di quella che
529   gli è stata riservata dal sistema. In genere è il meccanismo della
530   protezione della memoria che si accorge dell'errore ed il kernel genera il
531   segnale.  È tipico ottenere questo segnale dereferenziando un puntatore
532   nullo o non inizializzato leggendo al di là della fine di un vettore.  Se il
533   gestore ritorna il comportamento del processo è indefinito.
534
535 \item[\signal{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
536   \signal{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
537   dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
538   \signal{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
539   (al di fuori dallo \itindex{heap} \textit{heap} o dallo \itindex{stack}
540   \textit{stack}), mentre \signal{SIGBUS} indica l'accesso ad un indirizzo non
541   valido, come nel caso di un puntatore non allineato.
542
543 \item[\signal{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica
544   che il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando
545   la funzione \func{abort}, che genera questo segnale.
546
547 \item[\signal{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
548   dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
549   il debugging e un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
550
551 \item[\signal{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
552   richiede l'esecuzione di una \textit{system call}, ma si è fornito un codice
553   sbagliato per quest'ultima. 
554
555 \item[\signal{SIGEMT}] Il nome sta per \textit{emulation trap}. Il segnale non
556   è previsto da nessuno standard ed è definito solo su alcune architetture che
557   come il vecchio PDP11 prevedono questo tipo di interruzione, non è presente
558   sui normali PC.
559 \end{basedescript}
560
561
562 \subsection{I segnali di terminazione}
563 \label{sec:sig_termination}
564
565 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
566 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
567 trattarli in maniera differente. 
568
569 La ragione per cui può essere necessario intercettare questi segnali è che il
570 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
571 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
572 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
573 funzionamento (come il modo del terminale o le impostazioni di una qualche
574 periferica). L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il
575 processo, questi segnali sono:
576 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
577 \item[\signal{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
578   generico usato per causare la conclusione di un programma. È quello che
579   viene generato di default dal comando \cmd{kill}.  Al contrario di
580   \signal{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo
581   si usa per chiedere in maniera ``\textsl{educata}'' ad un processo di
582   concludersi.
583
584 \item[\signal{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
585   interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
586   dall'invio sul terminale del carattere di controllo ``\textit{INTR}'',
587   \textit{interrupt} appunto, che viene generato normalmente dalla sequenza
588   \cmd{C-c} sulla tastiera.
589
590 \item[\signal{SIGQUIT}] È analogo a \signal{SIGINT} con la differenza che è
591   controllato da un altro carattere di controllo, ``\textit{QUIT}'',
592   corrispondente alla sequenza \texttt{C-\bslash} sulla tastiera. A differenza
593   del precedente l'azione predefinita, oltre alla terminazione del processo,
594   comporta anche la creazione di un \itindex{core~dump} \textit{core dump}.
595   In genere lo si può pensare come corrispondente ad una condizione di errore
596   del programma rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno fare
597   eseguire al gestore di questo segnale le operazioni di pulizia normalmente
598   previste (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in certi casi
599   esse possono eliminare informazioni utili nell'esame dei \itindex{core~dump}
600   \textit{core dump}.
601
602 \item[\signal{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
603   qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
604   ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
605   In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
606   comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
607   intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
608   brutali, come \signal{SIGTERM} o \cmd{C-c} non funzionano. 
609
610   Se un processo non risponde a nessun altro segnale \signal{SIGKILL} ne causa
611   sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
612   processo da parte di \signal{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
613   kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
614   per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
615   per eseguire un gestore.
616
617 \item[\signal{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
618   terminale dell'utente si è disconnesso, ad esempio perché si è interrotta la
619   rete. Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
620   controllo di un terminale a tutti i processi della sessione (vedi
621   sez.~\ref{sec:sess_job_control}), in modo che essi possano disconnettersi
622   dal relativo terminale.  Viene inoltre usato in genere per segnalare ai
623   programmi di servizio (i cosiddetti \textsl{demoni}, vedi
624   sez.~\ref{sec:sess_daemon}), che non hanno un terminale di controllo, la
625   necessità di reinizializzarsi e rileggere il file (o i file) di
626   configurazione.
627 \end{basedescript}
628
629
630 \subsection{I segnali di allarme}
631 \label{sec:sig_alarm}
632
633 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer (vedi
634 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort}). Il loro comportamento predefinito è quello di
635 causare la terminazione del programma, ma con questi segnali la scelta
636 predefinita è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone sempre la
637 necessità di un gestore.  Questi segnali sono:
638 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
639 \item[\signal{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
640   un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
641   usato dalla funzione \func{alarm}.
642
643 \item[\const{SIVGTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
644   precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
645   processo. 
646
647 \item[\signal{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
648   di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
649   che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
650   viene usato dagli strumenti che servono a fare la profilazione dell'utilizzo
651   del tempo di CPU da parte del processo.
652 \end{basedescript}
653
654
655 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
656 \label{sec:sig_asyncio}
657
658 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
659 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
660 generare questi segnali.  L'azione predefinita è di essere ignorati. Questi
661 segnali sono:
662 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
663 \item[\signal{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
664   pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i socket e i
665   terminali possono generare questo segnale, in Linux questo può essere usato
666   anche per i file, posto che la chiamata a \func{fcntl} che lo attiva abbia
667   avuto successo.
668
669 \item[\signal{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
670   urgenti o \itindex{out-of-band} \textit{out-of-band} su di un
671   socket; per maggiori dettagli al proposito si veda
672   sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}.
673
674 \item[\signal{SIGPOLL}] Questo segnale è definito nella standard POSIX.1-2001,
675   ed è equivalente a \signal{SIGIO} che invece deriva da BSD. Su Linux è
676   definito per compatibilità con i sistemi System V.
677 \end{basedescript}
678
679
680 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
681 \label{sec:sig_job_control}
682
683 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
684 loro uso è specializzato e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni
685 in cui si trattano gli argomenti relativi.  Questi segnali sono:
686 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
687 \item[\signal{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
688   figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
689   segnale, la sua gestione è trattata in sez.~\ref{sec:proc_wait}.
690
691 \item[\signal{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
692   precedente e definito come sinonimo. Il nome è obsoleto, deriva dalla
693   definizione del segnale su System V, ed oggi deve essere evitato.
694
695 \item[\signal{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
696   usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
697   \signal{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
698   ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
699   è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
700   installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
701   processo.
702   
703   La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
704   segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
705   che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
706   gestori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
707   se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
708   inviare un avviso. 
709
710 \item[\signal{SIGSTOP}] Il segnale ferma l'esecuzione di un processo, lo porta
711   cioè nello stato \textit{stopped} (vedi sez.~\ref{sec:proc_sched}). Il
712   segnale non può essere né intercettato, né ignorato, né bloccato.
713
714 \item[\signal{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
715   ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere
716   ``\textit{SUSP}'', prodotto dalla combinazione di tasti \cmd{C-z}, ed al
717   contrario di \signal{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere
718   un programma installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il
719   sistema o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per
720   esempio un programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un
721   gestore per riabilitarlo prima di fermarsi.
722
723 \item[\signal{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue
724   una sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in
725   \textit{background} tenta di leggere da un terminale viene inviato questo
726   segnale a tutti i processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è
727   di fermare il processo.  L'argomento è trattato in
728   sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
729
730 \item[\signal{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \signal{SIGTTIN}, ma
731   generato quando si tenta di scrivere sul terminale o modificarne uno dei
732   modi con un processo in \textit{background}. L'azione predefinita è di
733   fermare il processo, l'argomento è trattato in
734   sez.~\ref{sec:sess_job_control_overview}.
735 \end{basedescript}
736
737
738 \subsection{I segnali di operazioni errate}
739 \label{sec:sig_oper_error}
740
741 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
742 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
743 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
744 resto del sistema.  L'azione predefinita di questi segnali è normalmente
745 quella di terminare il processo, questi segnali sono:
746 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
747 \item[\signal{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle pipe,
748   (o delle FIFO o dei socket) è necessario, prima che un processo inizi a
749   scrivere su una di esse, che un altro l'abbia aperta in lettura (si veda
750   sez.~\ref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è partito o è
751   terminato inavvertitamente alla scrittura sulla pipe il kernel genera questo
752   segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o ignorato la chiamata che
753   lo ha causato fallisce, restituendo l'errore \errcode{EPIPE}.
754
755 \item[\signal{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
756   segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
757   tempo di CPU disponibile, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}. Fino al
758   kernel 2.2 terminava semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4,
759   seguendo le indicazioni dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un
760   \itindex{core~dump} \textit{core dump}.
761
762 \item[\signal{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
763   segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
764   dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
765   file, vedi sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}.  Fino al kernel 2.2 terminava
766   semplicemente il processo, a partire dal kernel 2.4, seguendo le indicazioni
767   dello standard POSIX.1-2001 viene anche generato un \itindex{core~dump}
768   \textit{core dump}.
769
770 \item[\signal{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Tradizionalmente è il
771   segnale che viene generato quando si perde un advisory lock su un file su
772   NFS perché il server NFS è stato riavviato. Il progetto GNU lo utilizza per
773   indicare ad un client il crollo inaspettato di un server. In Linux è
774   definito come sinonimo di \signal{SIGIO} e non viene più usato.
775 \end{basedescript}
776
777
778 \subsection{Ulteriori segnali}
779 \label{sec:sig_misc_sig}
780
781 Raccogliamo qui infine una serie di segnali che hanno scopi differenti non
782 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
783 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
784 \item[\signal{SIGUSR1}] Insieme a \signal{SIGUSR2} è un segnale a disposizione
785   dell'utente che lo può usare per quello che vuole. Viene generato solo
786   attraverso l'invocazione della funzione \func{kill}. Entrambi i segnali
787   possono essere utili per implementare una comunicazione elementare fra
788   processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un
789   gestore. L'azione predefinita è di terminare il processo.
790 \item[\signal{SIGUSR2}] È il secondo segnale a disposizione degli utenti. Per
791   il suo utilizzo vale esattamente quanto appena detto per \signal{SIGUSR1}.
792 \item[\signal{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
793   generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
794   righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
795   programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
796   dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
797 \item[\signal{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
798   usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
799   del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
800   altri processi lo ignorano. Su Linux però viene utilizzato come sinonimo di
801   \signal{SIGPWR} e l'azione predefinita è di terminare il processo.
802 \item[\signal{SIGPWR}] Il segnale indica un cambio nello stato di
803   alimentazione di un eventuale gruppo di continuità e viene usato
804   principalmente per segnalare l'assenza ed il ritorno della corrente. Viene
805   usato principalmente con \cmd{init} per attivare o fermare le procedure di
806   spegnimento automatico all'esaurimento delle batterie. L'azione predefinita
807   è di terminare il processo.
808 \item[\signal{SIGSTKFLT}] Indica un errore nello stack del coprocessore
809   matematico, è definito solo per le architetture PC, ma è completamente
810   inusato. L'azione predefinita è di terminare il processo.
811 \end{basedescript}
812
813
814 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
815 \label{sec:sig_strsignal}
816
817 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
818 che stampano un messaggio di descrizione specificando il numero del segnale
819 con una delle costanti di tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.  In genere si usano
820 quando si vuole notificare all'utente il segnale ricevuto, ad esempio nel caso
821 di terminazione di un processo figlio o di un gestore che gestisce più
822 segnali.
823
824 La prima funzione, \funcd{strsignal}, è una estensione GNU fornita dalla
825 \acr{glibc}, ed è accessibile solo avendo definito la macro
826 \macro{\_GNU\_SOURCE}, il suo comportamento è analogo a quello della funzione
827 \func{strerror} (si veda sez.~\ref{sec:sys_strerror}) usata per notificare gli
828 errori:
829
830 \begin{funcproto}{
831 \fhead{string.h}
832 \fdecl{char *strsignal(int signum)} 
833 \fdesc{Ottiene la descrizione di un segnale.} 
834 }
835
836 {La funzione ritorna puntatore ad una stringa che descrive il segnale, non
837   sono previste condizioni di errore ed \var{errno} non viene modificata.}
838 \end{funcproto}
839
840
841 La funzione ritorna sempre il puntatore ad una stringa che contiene la
842 descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{signum}, se questo non
843 indica un segnale valido viene restituito il puntatore ad una stringa che
844 segnale che il valore indicato non è valido.  Dato che la stringa è allocata
845 staticamente non se ne deve modificare il contenuto, che resta valido solo
846 fino alla successiva chiamata di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere
847 traccia del messaggio sarà necessario copiarlo.
848
849 La seconda funzione, \funcd{psignal}, deriva da BSD ed è analoga alla funzione
850 \func{perror} descritta in sez.~\ref{sec:sys_strerror}, il suo prototipo è:
851
852 \begin{funcproto}{
853 \fhead{signal.h}
854 \fdecl{void psignal(int sig, const char *s)}
855 \fdesc{Stampa un messaggio di descrizione di un segnale.} 
856 }
857 {La funzione non ritorna nulla e non prevede errori.}  
858 \end{funcproto}
859
860 La funzione stampa sullo \textit{standard error} un messaggio costituito dalla
861 stringa passata nell'argomento \param{s}, seguita dal carattere di due punti
862 ed una descrizione del segnale indicato dall'argomento \param{sig}. 
863
864 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
865 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di usare la
866 \index{variabili!globali} variabile globale \var{sys\_siglist}, che è definita
867 in \headfile{signal.h} e può essere acceduta con la dichiarazione:
868 \includecodesnip{listati/siglist.c}
869
870 L'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
871 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
872   *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
873   *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
874
875
876
877 \section{La gestione di base dei segnali}
878 \label{sec:sig_management}
879
880 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
881 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
882 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
883 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
884 delegata appunto agli eventuali gestori che si sono installati.
885
886 In questa sezione vedremo come si effettua la gestione dei segnali, a partire
887 dalla loro interazione con le \textit{system call}, passando per le varie
888 funzioni che permettono di installare i gestori e controllare le reazioni di
889 un processo alla loro occorrenza.
890
891
892 \subsection{Il comportamento generale del sistema}
893 \label{sec:sig_gen_beha}
894
895 Abbiamo già trattato in sez.~\ref{sec:sig_intro} le modalità con cui il
896 sistema gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare
897 però il comportamento delle \textit{system call}; in particolare due di esse,
898 \func{fork} ed \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in
899 considerazione, data la loro stretta relazione con la creazione di nuovi
900 processi.
901
902 Come accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo
903 processo esso eredita dal padre sia le azioni che sono state impostate per i
904 singoli segnali, che la maschera dei segnali bloccati (vedi
905 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}).  Invece tutti i segnali pendenti e gli allarmi
906 vengono cancellati; essi infatti devono essere recapitati solo al padre, al
907 figlio dovranno arrivare solo i segnali dovuti alle sue azioni.
908
909 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
910 quanto detto in sez.~\ref{sec:proc_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
911 installato un gestore vengono reimpostati a \const{SIG\_DFL}. Non ha più
912 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
913 che non sono presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
914
915 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
916 gestore, viene mantenuto invece ogni eventuale impostazione dell'azione a
917 \const{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
918 \const{SIG\_IGN} le risposte per \signal{SIGINT} e \signal{SIGQUIT} per i
919 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
920 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
921
922 Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre \textit{system call} si
923 danno sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano
924 \index{system~call~lente} \textsl{lente} (\textit{slow}) o \textsl{veloci}
925 (\textit{fast}). La gran parte di esse appartiene a quest'ultima categoria,
926 che non è influenzata dall'arrivo di un segnale. Esse sono dette
927 \textsl{veloci} in quanto la loro esecuzione è sostanzialmente immediata. La
928 risposta al segnale viene sempre data dopo che la \textit{system call} è stata
929 completata, in quanto attendere per eseguire un gestore non comporta nessun
930 inconveniente.
931
932 In alcuni casi però alcune \textit{system call} possono bloccarsi
933 indefinitamente e per questo motivo vengono chiamate \textsl{lente}
934 \index{system~call~lente} o \textsl{bloccanti}. In questo caso non si può
935 attendere la conclusione della \textit{system call}, perché questo renderebbe
936 impossibile una risposta pronta al segnale, per cui il gestore viene eseguito
937 prima che la \textit{system call} sia ritornata.  Un elenco dei casi in cui si
938 presenta questa situazione è il seguente:
939 \begin{itemize*}
940 \item la lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora
941   presenti (come per certi \index{file!di~dispositivo} file di dispositivo, i
942   socket o le pipe);
943 \item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
944   accettati immediatamente (di nuovo comune per i socket);
945 \item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non
946   immediate per una risposta (ad esempio l'apertura di un nastro che deve
947   essere riavvolto);
948 \item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
949   eseguite immediatamente;
950 \item le funzioni di intercomunicazione fra processi (vedi cap.~\ref{cha:IPC})
951   che si bloccano in attesa di risposte da altri processi;
952 \item la funzione \func{pause} (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) e le
953   analoghe \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e \func{sigwaitinfo} (vedi
954   sez.~\ref{sec:sig_real_time}), usate appunto per attendere l'arrivo di un
955   segnale;
956 \item le funzioni associate al \textit{file locking} (vedi
957   sez.~\ref{sec:file_locking})
958 \item la funzione \func{wait} e le analoghe funzioni di attesa se nessun
959   processo figlio è ancora terminato.
960 \end{itemize*}
961
962 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il gestore sia
963 ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
964 anche la \textit{system call} restituendo l'errore di \errcode{EINTR}. Questa
965 è a tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
966 gestori controllino lo stato di uscita delle funzioni che eseguono una system
967 call lenta per ripeterne la chiamata qualora l'errore fosse questo.
968
969 Dimenticarsi di richiamare una \textit{system call} interrotta da un segnale è
970 un errore comune, tanto che le \acr{glibc} provvedono una macro
971 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
972 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
973 non è diverso dall'uscita con un errore \errcode{EINTR}.
974
975 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
976 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente una \textit{system
977   call} interrotta invece di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è
978 bisogno di preoccuparsi di controllare il codice di errore; si perde però la
979 possibilità di eseguire azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare
980 condizione.
981
982 Linux e le \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
983 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
984 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
985 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le \textit{system
986   call} ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
987
988 Si tenga presente però che alcune \textit{system call} vengono comunque
989 interrotte con un errore di \errcode{EINTR} indipendentemente dal fatto che ne
990 possa essere stato richiesto il riavvio automatico, queste funzioni sono:
991
992 \begin{itemize*}
993 \item le funzioni di attesa di un segnale, come \func{pause} (vedi
994   sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}), \func{sigsuspend}, \func{sigtimedwait}, e
995   \func{sigwaitinfo} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}).
996 \item le funzioni di attesa dell'\textit{I/O multiplexing}, come
997   \func{select}, \func{pselect}, \func{poll}, \func{ppoll}, \func{epoll\_wait}
998   e \func{epoll\_pwait} (vedi sez.~\ref{sec:file_multiplexing}).
999 \item le funzioni del System V IPC che prevedono attese: \func{msgrcv},
1000   \func{msgsnd} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_sysv_mq}), \func{semop} e
1001   \func{semtimedop} (vedi sez.~\ref{sec:ipc_sysv_sem}).
1002 \item le funzioni di attesa di un processo: \func{usleep}, \func{nanosleep}
1003   (vedi sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep}) e \func{clock\_nanosleep} (vedi
1004   sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).
1005 \item le funzioni che operano sui socket quando è stato impostato un
1006   \textit{timeout} sugli stessi con \func{setsockopt} (vedi
1007   sez.~\ref{sec:sock_generic_options}) ed in particolare \func{accept},
1008   \func{recv}, \func{recvfrom}, \func{recvmsg} per un \textit{timeout} in
1009   ricezione e \func{connect}, \func{send}, \func{sendto} e \func{sendmsg} per
1010   un \textit{timeout} in trasmissione.
1011 %\item la funzione \func{io\_getevents} per l'I/O asincrono (vedi sez.??)
1012 \end{itemize*}
1013
1014
1015
1016 \subsection{L'installazione di un gestore}
1017 \label{sec:sig_signal}
1018
1019 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
1020 funzione di sistema \funcd{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C.
1021 Quest'ultimo però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è
1022 tanto vaga da essere del tutto inutile in un sistema Unix. Per questo motivo
1023 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
1024 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
1025   alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
1026   alcuni argomenti aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
1027   vedremo in sez.~\ref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
1028   funzione \func{sigaction}.}  che è:
1029
1030 \begin{funcproto}{
1031 \fhead{signal.h}
1032 \fdecl{sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)}
1033 \fdesc{Installa un gestore di segnale (\textit{signal handler}).} 
1034 }
1035
1036 {La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo in caso di
1037   successo e \const{SIG\_ERR} per un errore, nel qual caso \var{errno}
1038   assumerà il valore:
1039   \begin{errlist}
1040   \item[\errcode{EINVAL}] il numero di segnale \param{signum} non è valido.
1041   \end{errlist}
1042 }  
1043 \end{funcproto}
1044
1045 In questa definizione per l'argomento \param{handler} che indica il gestore da
1046 installare si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è una
1047 estensione GNU, definita dalle \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
1048 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, molto più leggibile di
1049 quanto non sia la versione originaria, che di norma è definita come:
1050 \includecodesnip{listati/signal.c}
1051 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
1052 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile.  Da un confronto
1053 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
1054 \type{sighandler\_t} che è:
1055 \includecodesnip{listati/sighandler_t.c}
1056 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
1057 e che prende un argomento di tipo \ctyp{int}. Si noti come si devono usare le
1058 parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
1059 operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna un
1060 puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.
1061
1062 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
1063 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto la funzione che
1064 verrà usata come gestore del segnale.  Il numero di segnale passato
1065 nell'argomento \param{signum} può essere indicato direttamente con una delle
1066 costanti definite in sez.~\ref{sec:sig_standard}.  
1067
1068 L'argomento \param{handler} che indica il gestore invece, oltre all'indirizzo
1069 della funzione da chiamare all'occorrenza del segnale, può assumere anche i
1070 due valori costanti \const{SIG\_IGN} e \const{SIG\_DFL}. Il primo indica che
1071 il segnale deve essere ignorato. Il secondo ripristina l'azione predefinita, e
1072 serve a tornare al comportamento di default quando non si intende più gestire
1073 direttamente un segnale. Si ricordi però che i due segnali \signal{SIGKILL} e
1074 \signal{SIGSTOP} non possono essere né ignorati né intercettati e per loro
1075 l'uso di \func{signal} non ha alcun effetto, qualunque cosa si specifichi
1076 per \param{handler}.
1077
1078 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
1079 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
1080 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \const{SIG\_IGN} o si
1081 imposta \const{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di essere
1082 ignorato, tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno mai
1083 notificati.
1084
1085 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
1086 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
1087 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
1088 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata, secondo la
1089 semantica inaffidabile; anche Linux seguiva questa convenzione con le vecchie
1090 librerie del C come la \acr{libc4} e la \acr{libc5}.\footnote{nelle
1091   \acr{libc5} esiste però la possibilità di includere \file{bsd/signal.h} al
1092   posto di \headfile{signal.h}, nel qual caso la funzione \func{signal} viene
1093   ridefinita per seguire la semantica affidabile usata da BSD.}
1094
1095 Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non disinstallando il gestore
1096 e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con l'utilizzo delle
1097 \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è passato a questo comportamento.  Il
1098 comportamento della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato
1099 per i motivi visti in sez.~\ref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto
1100 chiamando \funcm{sysv\_signal}, una volta che si sia definita la macro
1101 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}.  In generale, per evitare questi problemi, l'uso di
1102 \func{signal}, che tra l'altro ha un comportamento indefinito in caso di
1103 processo \itindex{thread} multi-\textit{thread}, è da evitare: tutti i nuovi
1104 programmi devono usare \func{sigaction}.
1105
1106 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
1107 processo che ignora i segnali \signal{SIGFPE}, \signal{SIGILL}, o
1108 \signal{SIGSEGV}, qualora questi non originino da una chiamata ad una
1109 \func{kill} o altra funzione affine, è indefinito. Un gestore che ritorna da
1110 questi segnali può dare luogo ad un ciclo infinito.
1111
1112
1113 \subsection{Le funzioni per l'invio di segnali}
1114 \label{sec:sig_kill_raise}
1115
1116 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_types} un segnale può anche essere
1117 generato direttamente nell'esecuzione di un programma, attraverso la chiamata
1118 ad una opportuna \textit{system call}. Le funzioni che si utilizzano di solito
1119 per inviare un segnale generico ad un processo sono \func{raise} e
1120 \func{kill}.
1121
1122 La funzione \funcd{raise}, definita dallo standard ANSI C, serve per inviare
1123 un segnale al processo corrente,\footnote{non prevedendo la presenza di un
1124   sistema multiutente lo standard ANSI C non poteva che definire una funzione
1125   che invia il segnale al programma in esecuzione, nel caso di Linux questa
1126   viene implementata come funzione di compatibilità.}  il suo prototipo è:
1127
1128 \begin{funcproto}{
1129 \fhead{signal.h}
1130 \fdecl{int raise(int sig)}
1131 \fdesc{Invia un segnale al processo corrente.} 
1132 }
1133
1134 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1135   caso \var{errno} assumerà il valore: 
1136   \begin{errlist}
1137   \item[\errcode{EINVAL}] il segnale \param{sig} non è valido.
1138   \end{errlist}
1139 }
1140 \end{funcproto}
1141
1142 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
1143 essere specificato con una delle costanti illustrate in
1144 tab.~\ref{tab:sig_signal_list}.  In genere questa funzione viene usata per
1145 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
1146 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
1147 gestore dovrà prima reinstallare l'azione predefinita, per poi attivarla
1148 chiamando \func{raise}.
1149
1150 In realtà \func{raise} è una funzione di libreria, che per i processi ordinari
1151 viene implementata attraverso la funzione di sistema \funcd{kill} che è quella
1152 che consente effettivamente di inviare un segnale generico ad un processo, il
1153  suo prototipo è:
1154
1155 \begin{funcproto}{
1156 \fhead{sys/types.h}
1157 \fhead{signal.h}
1158 \fdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)}
1159 \fdesc{Invia un segnale ad uno o più processi.} 
1160 }
1161
1162 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1163   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
1164   \begin{errlist}
1165     \item[\errcode{EINVAL}] il segnale specificato non esiste.
1166     \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
1167       segnale.
1168     \item[\errcode{ESRCH}] il processo o il gruppo di processi indicato non
1169       esiste.
1170   \end{errlist}
1171 }
1172 \end{funcproto}
1173
1174 La funzione invia il segnale specificato dall'argomento \param{sig} al
1175 processo o ai processi specificati con l'argomento \param{pid}.  Lo standard
1176 POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per specificare il
1177 segnale nullo.  Se la funzione viene chiamata con questo valore non viene
1178 inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori, in tal
1179 caso si otterrà un errore \errcode{EPERM} se non si hanno i permessi necessari
1180 ed un errore \errcode{ESRCH} se il processo o i processi specificati
1181 con \param{pid} non esistono.
1182
1183 \begin{table}[htb]
1184   \footnotesize
1185   \centering
1186   \begin{tabular}[c]{|r|p{8cm}|}
1187     \hline
1188     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1189     \hline
1190     \hline
1191     $>0$ & Il segnale è mandato al processo con \ids{PID} uguale
1192            a \param{pid}.\\ 
1193     0    & Il segnale è mandato ad ogni processo del \itindex{process~group}
1194            \textit{process group} del chiamante.\\ 
1195     $-1$ & Il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
1196     $<-1$& Il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group} 
1197            \itindex{process~group} con \ids{PGID} uguale
1198            a $|\param{pid}|$.\\
1199     \hline
1200   \end{tabular}
1201   \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
1202     \func{kill}.}
1203   \label{tab:sig_kill_values}
1204 \end{table}
1205
1206 A seconda del valore dell'argomento \param{pid} si può inviare il segnale ad
1207 uno specifico processo, ad un \textit{process group} (vedi
1208 sez.~\ref{sec:sess_proc_group}) o a tutti i processi, secondo quanto
1209 illustrato in tab.~\ref{tab:sig_kill_values} che riporta i valori possibili
1210 per questo argomento. Si tenga conto però che il sistema ricicla i \ids{PID}
1211 (come accennato in sez.~\ref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo
1212 non significa che esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il
1213 segnale.
1214
1215 Indipendentemente dalla funzione specifica che viene usata solo
1216 l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in tutti gli
1217 altri casi l'\ids{UID} reale o l'\ids{UID} effettivo del processo chiamante
1218 devono corrispondere all'\ids{UID} reale o all'\ids{UID} salvato della
1219 destinazione. Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1220 \signal{SIGCONT}, nel quale occorre anche che entrambi i processi appartengano
1221 alla stessa sessione.
1222
1223 Si tenga presente che, per il ruolo fondamentale che riveste nel sistema, non
1224 è possibile inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso
1225 non abbia un gestore installato.  Infine, seguendo le specifiche POSIX
1226 1003.1-2001, l'uso della chiamata \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale
1227 sia inviato (con la solita eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i
1228 quali i permessi lo consentano. Lo standard permette comunque alle varie
1229 implementazioni di escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione
1230 Linux non invia il segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1231
1232 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
1233 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
1234 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
1235 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
1236 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile.  Una seconda funzione
1237 che può essere definita in termini di \func{kill} è \funcd{killpg}, il suo
1238 prototipo è:
1239
1240 \begin{funcproto}{
1241 \fhead{signal.h}
1242 \fdecl{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)}
1243 \fdesc{Invia un segnale ad un \itindex{process~group} \textit{process group}.} 
1244 }
1245
1246 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, e gli
1247   errori sono gli stessi di \func{kill}.
1248 }
1249 \end{funcproto}
1250
1251
1252 La funzione invia il segnale \param{signal} al \itindex{process~group}
1253 \textit{process group} il cui \acr{PGID} (vedi sez.~\ref{sec:sess_proc_group})
1254 è indicato dall'argomento \param{pidgrp}, che deve essere un intero
1255 positivo. Il suo utilizzo è sostanzialmente equivalente all'esecuzione di
1256 \code{kill(-pidgrp, signal)}.
1257
1258 Oltre alle precedenti funzioni di base, vedremo più avanti che esistono altre
1259 funzioni per inviare segnali generici, come \func{sigqueue} per i segnali
1260 \textit{real-time} (vedi sez.~\ref{sec:sig_real_time}) e le specifiche
1261 funzioni per i \textit{thread} che tratteremo in sez.~\ref{sec:thread_signal}.
1262
1263 Esiste però un'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale che
1264 vale la pena di trattare a parte per le sue peculiarità. La funzione in
1265 questione è \funcd{abort} che, come accennato in
1266 sez.~\ref{sec:proc_termination}, permette di abortire l'esecuzione di un
1267 programma tramite l'invio del segnale \signal{SIGABRT}. Il suo prototipo è:
1268
1269 \begin{funcproto}{
1270 \fhead{stdlib.h}
1271 \fdecl{void abort(void)}
1272 \fdesc{Abortisce il processo corrente.} 
1273 }
1274
1275 {La funzione non ritorna, il processo viene terminato.}
1276 \end{funcproto}
1277
1278 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} o di un'altra
1279 funzione per l'invio di \signal{SIGABRT} è che anche se il segnale è bloccato
1280 o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale può però essere
1281 intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura prima della
1282 terminazione del processo.
1283
1284 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1285 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1286 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1287 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1288 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1289 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1290 eventuali funzioni registrate con \func{atexit} e \func{on\_exit}.
1291
1292
1293
1294
1295 \subsection{Le funzioni di allarme ed i \textit{timer}}
1296 \label{sec:sig_alarm_abort}
1297
1298 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1299 vari segnali usati per la temporizzazione, per ciascuno di essi infatti sono
1300 previste delle funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più comune, e
1301 la più semplice, delle funzioni usate per la temporizzazione è la funzione di
1302 sistema \funcd{alarm}, il cui prototipo è:
1303
1304 \begin{funcproto}{
1305 \fhead{unistd.h}
1306 \fdecl{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1307 \fdesc{Predispone l'invio di un allarme.} 
1308 }
1309
1310 {La funzione ritorna il numero di secondi rimanenti ad un precedente allarme,
1311   o $0$ se non c'erano allarmi pendenti, non sono previste condizioni di
1312   errore.}
1313 \end{funcproto}
1314
1315 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1316 un'interruzione nel futuro, ad esempio per effettuare una qualche operazione
1317 dopo un certo periodo di tempo, programmando l'emissione di un segnale (nel
1318 caso in questione \signal{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato
1319 dall'argomento \param{seconds}. Se si specifica per \param{seconds} un valore
1320 nullo non verrà inviato nessun segnale. Siccome alla chiamata viene cancellato
1321 ogni precedente allarme, questo valore può essere usato per cancellare una
1322 programmazione precedente.
1323
1324 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1325 dell'allarme programmato in precedenza. In questo modo è possibile controllare
1326 se non si è cancellato un precedente allarme e predisporre eventuali misure
1327 che permettano di gestire il caso in cui servono più interruzioni.
1328
1329 In sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1330 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1331 il \textit{system time}.  Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1332 processo tre diversi timer:
1333 \begin{itemize*}
1334 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1335   corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1336   l'emissione di \signal{SIGALRM};
1337 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1338   processo in user space (che corrisponde all'\textit{user time}). La scadenza
1339   di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGVTALRM};
1340 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1341   utilizzati direttamente dal processo in user space, e dal kernel nelle
1342   \textit{system call} ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1343   sez.~\ref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{processor time}). La
1344   scadenza di questo timer provoca l'emissione di \signal{SIGPROF}.
1345 \end{itemize*}
1346
1347 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1348 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1349 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1350 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1351 genera il segnale una sola volta.
1352
1353 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \funcd{setitimer}
1354 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1355 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1356 suo prototipo è:
1357
1358 \begin{funcproto}{
1359 \fhead{sys/time.h}
1360 \fdecl{int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct
1361   itimerval *ovalue)}
1362   
1363 \fdesc{Predispone l'invio di un segnale di allarme.} 
1364 }
1365
1366 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1367   caso \var{errno} assumerà uno dei valori \errval{EINVAL} o \errval{EFAULT}
1368   nel loro significato generico.}
1369 \end{funcproto}
1370
1371
1372 La funzione predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza
1373 dell'intervallo indicato dall'argomento \param{value}.  Il valore
1374 dell'argomento \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1375 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1376 tab.~\ref{tab:sig_setitimer_values}.
1377 \begin{table}[htb]
1378   \footnotesize
1379   \centering
1380   \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1381     \hline
1382     \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1383     \hline
1384     \hline
1385     \const{ITIMER\_REAL}    & \textit{real-time timer}\\
1386     \const{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1387     \const{ITIMER\_PROF}    & \textit{profiling timer}\\
1388     \hline
1389   \end{tabular}
1390   \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1391     \func{setitimer}.}
1392   \label{tab:sig_setitimer_values}
1393 \end{table}
1394
1395 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare
1396 il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore
1397 viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1398 struttura \struct{itimerval}, definita in fig.~\ref{fig:file_stat_struct}.
1399
1400 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1401 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1402 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \struct{timeval} che
1403 permette una precisione fino al microsecondo.
1404
1405 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1406 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1407 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1408 è nullo il timer si ferma.
1409
1410 \begin{figure}[!htb]
1411   \footnotesize \centering
1412   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1413     \includestruct{listati/itimerval.h}
1414   \end{minipage} 
1415   \normalsize 
1416   \caption{La struttura \structd{itimerval}, che definisce i valori dei timer
1417     di sistema.}
1418   \label{fig:sig_itimerval}
1419 \end{figure}
1420
1421 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1422 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1423 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1424 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale delle \acr{glibc}
1425 \cite{GlibcMan} che ne riporta la definizione mostrata in
1426 fig.~\ref{fig:sig_alarm_def}.\footnote{questo comporta anche che non è il caso
1427   di mescolare chiamate ad \func{abort} e a \func{setitimer}.}
1428
1429 \begin{figure}[!htb]
1430   \footnotesize \centering
1431   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
1432     \includestruct{listati/alarm_def.c}
1433   \end{minipage} 
1434   \normalsize 
1435   \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.} 
1436   \label{fig:sig_alarm_def}
1437 \end{figure}
1438
1439 Si deve comunque tenere presente che fino al kernel 2.6.16 la precisione di
1440 queste funzioni era limitata dalla frequenza del timer di sistema, determinato
1441 dal valore della costante \texttt{HZ} di cui abbiamo già parlato in
1442 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, in quanto le temporizzazioni erano calcolate in
1443 numero di interruzioni del timer (i cosiddetti \itindex{jiffies}
1444 ``\textit{jiffies}''), ed era assicurato soltanto che il segnale non sarebbe
1445 stato mai generato prima della scadenza programmata (l'arrotondamento cioè era
1446 effettuato per eccesso).\footnote{questo in realtà non è del tutto vero a
1447   causa di un bug, presente fino al kernel 2.6.12, che in certe circostanze
1448   causava l'emissione del segnale con un arrotondamento per difetto.} 
1449
1450 L'uso del contatore dei \itindex{jiffies} \textit{jiffies}, un intero a 32 bit
1451 nella maggior parte dei casi, comportava inoltre l'impossibilità di
1452 specificare tempi molto lunghi. superiori al valore della costante
1453 \const{MAX\_SEC\_IN\_JIFFIES}, pari, nel caso di default di un valore di
1454 \const{HZ} di 250, a circa 99 giorni e mezzo. Con il cambiamento della
1455 rappresentazione effettuato nel kernel 2.6.16 questo problema è scomparso e
1456 con l'introduzione dei timer ad alta risoluzione (vedi
1457 sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) nel kernel 2.6.21 la precisione è diventata
1458 quella fornita dall'hardware disponibile.
1459
1460 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1461 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1462 è attivo (questo è sempre vero per \const{ITIMER\_VIRT}) la consegna è
1463 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1464 seconda del carico del sistema.
1465
1466 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1467 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1468 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1469 stato consegnato. In questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1470 in sez.~\ref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato. Per questo
1471 oggi l'uso di questa funzione è deprecato a favore degli
1472 \itindex{High~Resolution~Timer~(HRT)} \textit{high-resolution timer} e della
1473 cosiddetta \itindex{POSIX~Timer~API} \textit{POSIX Timer API}, che tratteremo
1474 in sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}.
1475
1476 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1477 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1478 \funcd{getitimer}, il cui prototipo è:
1479
1480 \begin{funcproto}{
1481 \fhead{sys/time.h}
1482 \fdecl{int getitimer(int which, struct itimerval *value)}
1483 \fdesc{Legge il valore di un timer.} 
1484 }
1485
1486 { La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1487   caso \var{errno} assumerà gli stessi valori di \func{getitimer}.  }
1488 \end{funcproto}
1489
1490 La funzione legge nella struttura \struct{itimerval} puntata da \param{value}
1491 il valore del timer specificato da \param{which} ed i suoi argomenti hanno lo
1492 stesso significato e formato di quelli di \func{setitimer}.
1493
1494
1495 \subsection{Le funzioni di pausa e attesa}
1496 \label{sec:sig_pause_sleep}
1497
1498 Sono parecchie le occasioni in cui si può avere necessità di sospendere
1499 temporaneamente l'esecuzione di un processo. Nei sistemi più elementari in
1500 genere questo veniva fatto con un ciclo di attesa in cui il programma ripete
1501 una operazione un numero sufficiente di volte per far passare il tempo
1502 richiesto.
1503
1504 Ma in un sistema multitasking un ciclo di attesa è solo un inutile spreco di
1505 tempo di processore, dato che altri programmi possono essere eseguiti nel
1506 frattempo, per questo ci sono delle apposite funzioni che permettono di
1507 mantenere un processo in attesa per il tempo voluto, senza impegnare il
1508 processore. In pratica si tratta di funzioni che permettono di portare
1509 esplicitamente il processo nello stato di \textit{sleep} (si ricordi quanto
1510 illustrato in tab.~\ref{tab:proc_proc_states}) per un certo periodo di tempo.
1511
1512 La prima di queste è la funzione di sistema \funcd{pause}, che viene usata per
1513 mettere un processo in attesa per un periodo di tempo indefinito, fino
1514 all'arrivo di un segnale, il suo prototipo è:
1515
1516 \begin{funcproto}{
1517 \fhead{unistd.h}
1518 \fdecl{int pause(void)}
1519 \fdesc{Pone il processo in pausa fino al ricevimento di un segnale.} 
1520 }
1521
1522 {La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed il relativo
1523   gestore è ritornato, nel qual caso restituisce $-1$ e \var{errno} assume il
1524   valore \errval{EINTR}.}
1525 \end{funcproto}
1526
1527 La funzione ritorna sempre con una condizione di errore, dato che il successo
1528 sarebbe quello di continuare ad aspettare indefinitamente. In genere si usa
1529 questa funzione quando si vuole mettere un processo in attesa di un qualche
1530 evento specifico che non è sotto il suo diretto controllo, ad esempio la si
1531 può usare per interrompere l'esecuzione del processo fino all'arrivo di un
1532 segnale inviato da un altro processo.
1533
1534 Quando invece si vuole fare attendere un processo per un intervallo di tempo
1535 già noto in partenza, lo standard POSIX.1 prevede una funzione di attesa
1536 specifica, \funcd{sleep}, il cui prototipo è:
1537
1538 \begin{funcproto}{
1539
1540 \fhead{unistd.h}
1541 \fdecl{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1542 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in secondi.} 
1543 }
1544
1545 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata  o il
1546   numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale, non sono
1547   previsti codici di errore.}
1548 \end{funcproto}
1549
1550 La funzione pone il processo in stato di \textit{sleep} per il numero di
1551 secondi specificato dall'argomento \param{seconds}, a meno di non essere
1552 interrotta da un segnale. Alla terminazione del periodo di tempo indicato la
1553 funzione ritorna riportando il processo in stato \textit{runnable} così che
1554 questo possa riprendere l'esecuzione.
1555
1556 In caso di interruzione della funzione non è una buona idea ripetere la
1557 chiamata per il tempo rimanente restituito dalla stessa, in quanto la
1558 riattivazione del processo può avvenire in un qualunque momento, ma il valore
1559 restituito sarà sempre arrotondato al secondo. Questo può avere la conseguenza
1560 che se la successione dei segnali è particolarmente sfortunata e le differenze
1561 si accumulano, si possono avere ritardi anche di parecchi secondi rispetto a
1562 quanto programmato inizialmente. In genere la scelta più sicura in questo caso
1563 è quella di stabilire un termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il
1564 numero di secondi che restano da aspettare.
1565
1566 Si tenga presente che alcune implementazioni l'uso di \func{sleep} può avere
1567 conflitti con quello di \signal{SIGALRM}, dato che la funzione può essere
1568 realizzata con l'uso di \func{pause} e \func{alarm}, in una maniera analoga a
1569 quella dell'esempio che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_example}. In tal caso
1570 mescolare chiamate di \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione
1571 associata \signal{SIGALRM}, può portare a dei risultati indefiniti. Nel caso
1572 delle \acr{glibc} è stata usata una implementazione completamente indipendente
1573 e questi problemi non ci sono, ma un programma portabile non può fare questa
1574 assunzione.
1575
1576 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese soltanto in
1577 secondi, per questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita un'altra
1578 funzione con una precisione teorica del microsecondo. I due standard hanno
1579 delle definizioni diverse, ma le \acr{glibc} seguono (secondo la pagina di
1580 manuale almeno dalla versione 2.2.2) seguono quella di SUSv2 per cui la
1581 funzione \funcd{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di
1582 $\mu$), ha il seguente prototipo:
1583
1584 \begin{funcproto}{
1585 \fhead{unistd.h}
1586 \fdecl{int usleep(unsigned long usec)}
1587 \fdesc{Pone il processo in pausa per un tempo in microsecondi.} 
1588 }
1589
1590 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1591   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1592   \begin{errlist}
1593   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1594   \item[\errcode{EINVAL}] si è indicato un valore di \param{usec} maggiore di
1595     1000000.
1596   \end{errlist}
1597 }
1598 \end{funcproto}
1599
1600 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1601 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \signal{SIGALRM}, per questo
1602 motivo, pur essendovi citata, nello standard POSIX.1-2001 viene deprecata in
1603 favore della nuova funzione di sistema \funcd{nanosleep}, il cui prototipo è:
1604
1605 \begin{funcproto}{
1606 \fhead{unistd.h}
1607 \fdecl{int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem)}
1608 \fdesc{Pone il processo in pausa per un intervallo di tempo.} 
1609 }
1610
1611 {La funzione ritorna $0$ se l'attesa viene completata e $-1$ per un errore,
1612   nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1613   \begin{errlist}
1614     \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1615     \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1616       numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1617   \end{errlist}
1618 }
1619 \end{funcproto}
1620
1621 La funzione pone il processo in pausa portandolo nello stato di \textit{sleep}
1622 per il tempo specificato dall'argomento \param{req}, ed in caso di
1623 interruzione restituisce il tempo restante nell'argomento \param{rem}.  Lo
1624 standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1625 indipendente da \func{alarm}, e nel caso di Linux questo è fatto utilizzando
1626 direttamente il timer del kernel. Lo standard richiede inoltre che la funzione
1627 sia utilizzabile senza interferenze con l'uso di \signal{SIGALRM}. La funzione
1628 prende come argomenti delle strutture di tipo \struct{timespec}, la cui
1629 definizione è riportata in fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}, il che permette
1630 di specificare un tempo con una precisione teorica fino al nanosecondo.
1631
1632 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1633 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1634 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto
1635 inizialmente,\footnote{con l'eccezione, valida solo nei kernel della serie
1636   2.4, in cui, per i processi riavviati dopo essere stati fermati da un
1637   segnale, il tempo passato in stato \texttt{T} non viene considerato nel
1638   calcolo della rimanenza.} e basta richiamare la funzione per completare
1639 l'attesa.
1640
1641 Anche qui però occorre tenere presente che i tempi sono arrotondati, per cui
1642 la precisione, per quanto migliore di quella ottenibile con \func{sleep}, è
1643 relativa e in caso di molte interruzioni si può avere una deriva, per questo
1644 esiste la funzione \func{clock\_nanosleep} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv})
1645 che permette di specificare un tempo assoluto anziché un tempo relativo.
1646
1647 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1648 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1649 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1650 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1651 occorrerà almeno attendere la successiva interruzione del timer di sistema,
1652 cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\const{HZ}, (sempre
1653 che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in
1654 esecuzione). Per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1655 arrotondato al multiplo successivo di 1/\const{HZ}. 
1656
1657 Con i kernel della serie 2.4 in realtà era possibile ottenere anche pause più
1658 precise del centesimo di secondo usando politiche di \itindex{scheduler}
1659 scheduling \textit{real-time} come \const{SCHED\_FIFO} o \const{SCHED\_RR}; in
1660 tal caso infatti il calcolo sul numero di interruzioni del timer veniva
1661 evitato utilizzando direttamente un ciclo di attesa con cui si raggiungevano
1662 pause fino ai 2~ms con precisioni del $\mu$s. Questa estensione è stata
1663 rimossa con i kernel della serie 2.6, che consentono una risoluzione più alta
1664 del timer di sistema; inoltre a partire dal kernel 2.6.21, \func{nanosleep}
1665 può avvalersi del supporto dei timer ad alta risoluzione, ottenendo la massima
1666 precisione disponibile sull'hardware della propria macchina.
1667
1668
1669 \subsection{Un esempio elementare}
1670 \label{sec:sig_sigchld}
1671
1672 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1673 quello della gestione di \signal{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1674 sez.~\ref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1675 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al padre. In
1676 generale dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un
1677 processo, si può completare la gestione della terminazione installando un
1678 gestore per \signal{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello di chiamare
1679 \func{waitpid} per completare la procedura di terminazione in modo da evitare
1680 la formazione di \itindex{zombie} \textit{zombie}.\footnote{si ricordi
1681   comunque che dal kernel 2.6 seguendo lo standard POSIX.1-2001 per evitare di
1682   dover ricevere gli stati di uscita che non interessano basta impostare come
1683   azione predefinita quella di ignorare \signal{SIGCHLD}, nel qual caso viene
1684   assunta la semantica di System V, in cui il segnale non viene inviato, il
1685   sistema non genera \itindex{zombie} \textit{zombie} e lo stato di
1686   terminazione viene scartato senza dover chiamare una \func{wait}.}
1687
1688 In fig.~\ref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1689 implementazione generica di una funzione di gestione per \signal{SIGCHLD},
1690 (che si trova nei sorgenti allegati nel file \file{SigHand.c}); se ripetiamo i
1691 test di sez.~\ref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con
1692 l'opzione \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa
1693 funzione come gestore di \signal{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha
1694 più la creazione di \itindex{zombie} \textit{zombie}.
1695
1696 \begin{figure}[!htbp]
1697   \footnotesize  \centering
1698   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1699     \includecodesample{listati/hand_sigchild.c}
1700   \end{minipage}
1701   \normalsize 
1702   \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1703     \signal{SIGCHLD}.}
1704   \label{fig:sig_sigchld_handl}
1705 \end{figure}
1706
1707 Il codice del gestore è di lettura immediata, come buona norma di
1708 programmazione (si ricordi quanto accennato sez.~\ref{sec:sys_errno}) si
1709 comincia (\texttt{\small 6--7}) con il salvare lo stato corrente di
1710 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1711 (\texttt{\small 16--17}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1712 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che altrimenti sarebbe
1713 sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di
1714 \func{waitpid}.
1715
1716 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1717 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1718 (\texttt{\small 9--15}).  Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1719 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1720 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un certo
1721 lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito prima della
1722 generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso normalmente
1723 i segnali successivi vengono ``\textsl{fusi}'' col primo ed al processo ne
1724 viene recapitato soltanto uno.
1725
1726 Questo può essere un caso comune proprio con \signal{SIGCHLD}, qualora capiti
1727 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1728 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1729 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1730 rimosso verrà recapitato un solo segnale.
1731
1732 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1733 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1734 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1735 resterebbero in stato di \itindex{zombie} \textit{zombie} per un tempo
1736 indefinito.
1737
1738 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1739 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1740 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda sez.~\ref{sec:proc_wait} per
1741 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1742 il parametro \const{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1743 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1744
1745
1746
1747 \section{La gestione avanzata dei segnali}
1748 \label{sec:sig_adv_control}
1749
1750 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento alle modalità più elementari
1751 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1752 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie
1753 \itindex{race~condition} \textit{race condition} che i segnali possono
1754 generare e alla natura asincrona degli stessi.
1755
1756 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1757 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1758 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1759 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1760 casistica ordinaria.
1761
1762
1763 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1764 \label{sec:sig_example}
1765
1766 Come accennato in sez.~\ref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1767 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1768 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1769 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1770 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}.
1771
1772 \begin{figure}[!htb]
1773   \footnotesize \centering
1774   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1775     \includecodesample{listati/sleep_danger.c}
1776   \end{minipage}
1777   \normalsize 
1778   \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.} 
1779   \label{fig:sig_sleep_wrong}
1780 \end{figure}
1781
1782 Dato che è nostra intenzione utilizzare \signal{SIGALRM} il primo passo della
1783 nostra implementazione sarà quello di installare il relativo gestore salvando
1784 il precedente (\texttt{\small 14--17}).  Si effettuerà poi una chiamata ad
1785 \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del segnale a cui
1786 segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma (\texttt{\small
1787   18--20}) fino alla sua ricezione.  Al ritorno di \func{pause}, causato dal
1788 ritorno del gestore (\texttt{\small 1--9}), si ripristina il gestore originario
1789 (\texttt{\small 21--22}) restituendo l'eventuale tempo rimanente
1790 (\texttt{\small 23--24}) che potrà essere diverso da zero qualora
1791 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1792
1793 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1794 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1795 presenta una pericolosa \itindex{race~condition} \textit{race condition}.
1796 Infatti, se il processo viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e
1797 \func{pause}, può capitare (ad esempio se il sistema è molto carico) che il
1798 tempo di attesa scada prima dell'esecuzione di quest'ultima, cosicché essa
1799 sarebbe eseguita dopo l'arrivo di \signal{SIGALRM}. In questo caso ci si
1800 troverebbe di fronte ad un \itindex{deadlock} deadlock, in quanto \func{pause}
1801 non verrebbe mai più interrotta (se non in caso di un altro segnale).
1802
1803 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1804 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi sez.~\ref{sec:proc_longjmp}) per
1805 uscire dal gestore. In questo modo, con una condizione sullo stato di
1806 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1807 codice del tipo di quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1808
1809 \begin{figure}[!htb]
1810   \footnotesize \centering
1811   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1812     \includecodesample{listati/sleep_defect.c}
1813   \end{minipage}
1814   \normalsize 
1815   \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.} 
1816   \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1817 \end{figure}
1818
1819 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18--27}) non ritorna come in
1820 fig.~\ref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa la funzione \func{longjmp}
1821 (\texttt{\small 25}) per rientrare direttamente nel corpo principale del
1822 programma. Dato che in questo caso il valore di uscita che verrà restituito da
1823 \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione impostata in (\texttt{\small 9--12})
1824 si potrà evitare comunque che \func{pause} sia chiamata a vuoto.
1825
1826 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi, in questo caso infatti
1827 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali. Se
1828 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, l'esecuzione non
1829 riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo principale, interrompendone
1830 inopportunamente l'esecuzione.  Lo stesso tipo di problemi si presenterebbero
1831 se si volesse usare questa implementazione di \func{alarm} per stabilire un
1832 timeout su una qualunque \textit{system call} bloccante.
1833
1834 Un secondo esempio dei problemi a cui si può andare incontro è quello in cui
1835 si usa un segnale per notificare una qualche forma di evento. In genere quello
1836 che si fa in questo caso è impostare all'interno del gestore un opportuno flag
1837 da controllare nel corpo principale del programma, con un codice del tipo di
1838 quello riportato in fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}.
1839
1840 La logica del programma è quella di far impostare al gestore (\texttt{\small
1841   14--19}) una \index{variabili!globali} variabile globale, preventivamente
1842 inizializzata nel programma principale, ad un diverso valore. In questo modo
1843 dal corpo principale del programma si potrà determinare, osservandone il
1844 contenuto di detta variabile, l'occorrenza o meno del segnale, ed eseguire le
1845 azioni conseguenti (\texttt{\small 6--11}) relative.
1846
1847 \begin{figure}[!htbp]
1848   \footnotesize\centering
1849   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
1850     \includecodesample{listati/sig_alarm.c}
1851   \end{minipage}
1852   \normalsize 
1853   \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1854     evento generato da un segnale.}
1855   \label{fig:sig_event_wrong}
1856 \end{figure}
1857
1858 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in
1859 sez.~\ref{sec:proc_race_cond}, in cui si genera una \itindex{race~condition}
1860 \textit{race condition}. Infatti, in una situazione in cui un segnale è già
1861 arrivato (e quindi \var{flag} è già stata impostata ad 1 nel gestore) se un
1862 altro segnale arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo
1863 (\texttt{\small 6}) ma prima della cancellazione di \var{flag} fatta subito
1864 dopo (\texttt{\small 7}), la sua occorrenza sarà perduta.
1865
1866 Questi esempi ci mostrano come per poter eseguire una gestione effettiva dei
1867 segnali occorrono delle funzioni più sofisticate di quelle finora
1868 illustrate. La funzione \func{signal} infatti ha la sua origine nella
1869 interfaccia alquanto primitiva che venne adottata nei primi sistemi Unix, ma
1870 con questa funzione è sostanzialmente impossibile gestire in maniera adeguata
1871 di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve reagire alla ricezione
1872 di un segnale.
1873
1874
1875
1876 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1877 \label{sec:sig_sigset}
1878
1879 \itindbeg{signal~set} 
1880
1881 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1882 originarie, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1883 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1884 gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali pendenti.
1885
1886 Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica dei
1887 segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1888 permette di ottenere un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1889 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1890 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1891 viene usualmente chiamato), tale tipo di dato viene usato per gestire il
1892 blocco dei segnali.
1893
1894 Inizialmente un \textsl{insieme di segnali} veniva rappresentato da un intero
1895 di dimensione opportuna, di solito pari al numero di bit dell'architettura
1896 della macchina, ciascun bit del quale era associato ad uno specifico
1897 segnale. Nel caso di architetture a 32 bit questo comporta un massimo di 32
1898 segnali distinti e dato che a lungo questi sono stati sufficienti non c'era
1899 necessità di nessuna struttura più complicata, in questo modo era possibile
1900 implementare le operazioni direttamente con istruzioni elementari del
1901 processore. 
1902
1903 Oggi questo non è più vero, in particolare con l'introduzione dei segnali
1904 \textit{real-rime} (che vedremo in sez.~\ref{sec:sig_real_time}).  Dato che in
1905 generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una implementazione,
1906 perché non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti per mettere
1907 tutti i segnali in un intero, o perché in \type{sigset\_t} possono essere
1908 immagazzinate ulteriori informazioni, tutte le operazioni devono essere
1909 effettuate tramite le opportune funzioni di libreria che si curano di
1910 mascherare i dettagli di basso livello.
1911
1912 Lo standard POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione degli
1913 insiemi di segnali. Le prime quattro, che consentono di manipolare i contenuti
1914 di un \textit{signal set}, sono \funcd{sigemptyset}, \funcd{sigfillset},
1915 \funcd{sigaddset} e \funcd{sigdelset}; i rispettivi prototipi sono:
1916
1917 \begin{funcproto}{
1918 \fhead{signal.h}
1919 \fdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)}
1920 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali vuoto.}
1921 \fdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)}
1922 \fdesc{Inizializza un insieme di segnali pieno.}
1923 \fdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)}
1924 \fdesc{Aggiunge un segnale ad un insieme di segnali.}
1925 \fdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)}
1926 \fdesc{Rimuove un segnale da un insieme di segnali.}
1927 }
1928
1929 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo, e $-1$ per un errore, nel qual
1930   caso \var{errno} assumerà il valore:
1931   \begin{errlist}
1932   \item[\errcode{EINVAL}] \param{signum} non è un segnale valido.
1933   \end{errlist}
1934 }
1935 \end{funcproto}
1936
1937 Le prime due funzioni inizializzano l'insieme di segnali indicato
1938 dall'argomento \param{set} rispettivamente ad un contenuto vuoto (in cui cioè
1939 non c'è nessun segnale) e pieno (in cui cioè ci sono tutti i segnali). Le
1940 altre due funzioni consentono di inserire o rimuovere uno specifico segnale
1941 indicato con l'argomento \param{signum} in un insieme. 
1942
1943 A queste funzioni si aggiunge l'ulteriore \funcd{sigismember}, che consente di
1944 verificare la presenza di un segnale in un insieme, il suo prototipo è:
1945
1946 \begin{funcproto}{
1947 \fhead{signal.h}
1948 \fdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)}
1949 \fdesc{Controlla se un segnale è in un insieme di segnali.}
1950 }
1951
1952 {La funzione ritorna $1$ il segnale è nell'insieme e $0$ altrimenti, e $-1$
1953   per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore \errval{EINVAL}
1954   se si è specificato un puntatore \var{NULL}.}
1955 \end{funcproto}
1956
1957 La \acr{glibc} prevede inoltre altre funzioni non standardizzate, accessibili
1958 definendo la macro \macro{\_GNU\_SOURCE}. La prima di queste è
1959 \funcd{sigisemptyset}, che consente di verificare un insieme è vuoto, il suo
1960 prototipo è:
1961
1962 \begin{funcproto}{
1963 \fhead{signal.h}
1964 \fdecl{int sigisemptyset(sigset\_t *set)}
1965 \fdesc{Controlla se un insieme di segnali è vuoto.}
1966 }
1967
1968 {La funzione ritorna $1$ l'insieme è vuoto e $0$ altrimenti, non sono previste
1969   condizioni di errore.}
1970 \end{funcproto}
1971
1972 Alla precedente si aggiungono altre due funzioni consentono di effettuare
1973 delle operazioni logiche con gli insiemi di segnali, esse sono
1974 \funcd{sigorset} e \funcd{sigandset}, ed i rispettivi prototipi sono:
1975
1976 \begin{funcproto}{
1977 \fhead{signal.h}
1978 \fdecl{sigorset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1979 \fdesc{Crea l'unione di due insieme di segnali.}
1980 \fdecl{sigandset(sigset\_t *dest, sigset\_t *left, sigset\_t *right)}
1981 \fdesc{Crea l'intersezione di due insieme di segnali.} 
1982 }
1983
1984 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
1985   caso \var{errno} assumerà il valore \errcode{EINVAL}.}
1986 \end{funcproto}
1987
1988
1989 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1990 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1991 segnali attivi (vedi sez.~\ref{sec:sig_sigmask}). La modalità più comune, che
1992 è anche quella più portabile, prevede che possano essere definiti aggiungendo
1993 i segnali voluti ad un insieme vuoto ottenuto con \func{sigemptyset} o
1994 togliendo quelli che non servono da un insieme completo ottenuto con
1995 \func{sigfillset}.
1996
1997 \itindend{signal~set} 
1998
1999
2000 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
2001 \label{sec:sig_sigaction}
2002
2003 Abbiamo già accennato in sez.~\ref{sec:sig_signal} i problemi di compatibilità
2004 relativi all'uso di \func{signal}. Per ovviare a tutto questo lo standard
2005 POSIX.1 ha ridefinito completamente l'interfaccia per la gestione dei segnali,
2006 rendendola molto più flessibile e robusta, anche se leggermente più complessa.
2007
2008 La funzione di sistema principale prevista dall'interfaccia POSIX.1 per i
2009 segnali è \funcd{sigaction}. Essa ha sostanzialmente lo stesso uso di
2010 \func{signal}, permette cioè di specificare le modalità con cui un segnale può
2011 essere gestito da un processo. Il suo prototipo è:
2012
2013 \begin{funcproto}{
2014 \fhead{signal.h}
2015 \fdecl{int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction
2016   *oldact)}  
2017 \fdesc{Installa una nuova azione per un segnale.} 
2018 }
2019
2020 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2021   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2022   \begin{errlist}
2023   \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2024   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido o si è
2025     cercato di installare il gestore per \signal{SIGKILL} o
2026     \signal{SIGSTOP}.
2027   \end{errlist}
2028 }
2029 \end{funcproto}
2030
2031 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
2032 indicato dall'argomento \param{signum}. Si parla di \textsl{azione} e non di
2033 \textsl{gestore} come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione
2034 consente di specificare le varie caratteristiche della risposta al segnale,
2035 non solo la funzione che verrà eseguita alla sua occorrenza.  
2036
2037 Per questo motivo lo standard POSIX.1 raccomanda di usare sempre questa
2038 funzione al posto della precedente \func{signal}, che in genere viene
2039 ridefinita in termini di \func{sigaction}, in quanto la nuova interfaccia
2040 permette un controllo completo su tutti gli aspetti della gestione di un
2041 segnale, sia pure al prezzo di una maggiore complessità d'uso.
2042
2043 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
2044 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
2045 corrente viene restituito indietro.  Questo permette (specificando \param{act}
2046 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
2047 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova. Se
2048 sia \param{act} che \param{oldact} la funzione può essere utilizzata per
2049 verificare, se da luogo ad un errore, se il segnale indicato è valido per la
2050 piattaforma che si sta usando.
2051
2052 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \struct{sigaction},
2053 tramite la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata
2054 ad un segnale.  Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è
2055 definita secondo quanto riportato in fig.~\ref{fig:sig_sigaction}. Il campo
2056 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
2057 più usato.
2058
2059 \begin{figure}[!htb]
2060   \footnotesize \centering
2061   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2062     \includestruct{listati/sigaction.h}
2063   \end{minipage} 
2064   \normalsize 
2065   \caption{La struttura \structd{sigaction}.} 
2066   \label{fig:sig_sigaction}
2067 \end{figure}
2068
2069 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
2070 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
2071 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
2072 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il
2073 gestore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi
2074 sez.~\ref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente
2075 l'invocazione.
2076
2077 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
2078 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
2079 fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
2080 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato eseguito
2081 correttamente, la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri gestori
2082 usando \var{sa\_mask} per bloccare \signal{SIGALRM} durante la loro
2083 esecuzione.  Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari aspetti
2084 del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo ai vari
2085 segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati in
2086 tab.~\ref{tab:sig_sa_flag}.
2087
2088 \begin{table}[!htb]
2089   \footnotesize
2090   \centering
2091   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2092     \hline
2093     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2094     \hline
2095     \hline
2096     \const{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} allora non deve
2097                            essere notificato quando il processo figlio viene
2098                            fermato da uno dei segnali \signal{SIGSTOP},
2099                            \signal{SIGTSTP}, \signal{SIGTTIN} o 
2100                            \signal{SIGTTOU}, questo flag ha significato solo
2101                            quando si imposta un gestore per \signal{SIGCHLD}.\\
2102     \const{SA\_NOCLDWAIT}& Se il segnale è \signal{SIGCHLD} e si richiede di
2103                            ignorare il segnale con \const{SIG\_IGN} allora i
2104                            processi figli non diventano \itindex{zombie}
2105                            \textit{zombie} quando terminano; questa
2106                            funzionalità è stata introdotta nel kernel 2.6 e va
2107                            a modificare il comportamento di \func{waitpid}
2108                            come illustrato in sez.~\ref{sec:proc_wait}, se si
2109                            installa un gestore con questo flag attivo il
2110                            segnale \signal{SIGCHLD} viene comunque generato.\\ 
2111     \const{SA\_NODEFER}  & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
2112                            l'esecuzione del gestore.\\
2113     \const{SA\_NOMASK}   & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2114                            \const{SA\_NODEFER}, non deve essere più
2115                            utilizzato.\\ 
2116     \const{SA\_ONESHOT}  & Nome obsoleto e sinonimo non standard di
2117                            \const{SA\_RESETHAND}, non deve essere più
2118                            utilizzato.\\ 
2119     \const{SA\_ONSTACK}  & Stabilisce l'uso di uno \itindex{stack} 
2120                            \textit{stack} alternativo per l'esecuzione del
2121                            gestore (vedi
2122                            sez.~\ref{sec:sig_specific_features}).\\  
2123     \const{SA\_RESETHAND}& Ristabilisce l'azione per il segnale al valore 
2124                            predefinito una volta che il gestore è stato
2125                            lanciato, riproduce cioè il comportamento della
2126                            semantica inaffidabile.\\  
2127     \const{SA\_RESTART}  & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
2128                            call} quando vengono interrotte dal suddetto
2129                            segnale, riproduce cioè il comportamento standard
2130                            di BSD.\index{system~call~lente}\\ 
2131     \const{SA\_SIGINFO}  & Deve essere specificato quando si vuole usare un
2132                            gestore in forma estesa usando
2133                            \var{sa\_sigaction} al posto di
2134                            \var{sa\_handler}.\\
2135     \hline
2136   \end{tabular}
2137   \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \struct{sigaction}.}
2138   \label{tab:sig_sa_flag}
2139 \end{table}
2140
2141 Come si può notare in fig.~\ref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction} permette
2142 di utilizzare due forme diverse di gestore,\footnote{la possibilità è prevista
2143   dallo standard POSIX.1b, ed è stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x
2144   con l'introduzione dei segnali \textit{real-time} (vedi
2145   sez.~\ref{sec:sig_real_time}); in precedenza era possibile ottenere alcune
2146   informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un secondo parametro
2147   addizionale di tipo \var{sigcontext}, che adesso è deprecato.}  da
2148 specificare, a seconda dell'uso o meno del flag \const{SA\_SIGINFO},
2149 rispettivamente attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o \var{sa\_handler}.
2150 Quest'ultima è quella classica usata anche con \func{signal}, mentre la prima
2151 permette di usare un gestore più complesso, in grado di ricevere informazioni
2152 più dettagliate dal sistema, attraverso la struttura \struct{siginfo\_t},
2153 riportata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}.  I due campi devono essere usati in
2154 maniera alternativa, in certe implementazioni questi campi vengono addirittura
2155 definiti come una \direct{union}.
2156
2157 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora possibile
2158 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
2159 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
2160 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
2161 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
2162 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
2163 causato l'emissione del segnale.
2164
2165 \begin{figure}[!htb]
2166   \footnotesize \centering
2167   \begin{minipage}[c]{0.9\textwidth}
2168     \includestruct{listati/siginfo_t.h}
2169   \end{minipage} 
2170   \normalsize 
2171   \caption{La struttura \structd{siginfo\_t}.} 
2172   \label{fig:sig_siginfo_t}
2173 \end{figure}
2174  
2175 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
2176 \textit{real-time} e per tutti quelli inviati tramite da un processo con
2177 \func{kill} o affini, le informazioni circa l'origine del segnale stesso, ad
2178 esempio se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill}, ecc. Il valore
2179 viene sempre espresso come una costante,\footnote{le definizioni di tutti i
2180   valori possibili si trovano in \file{bits/siginfo.h}.} ed i valori possibili
2181 in questo caso sono riportati in tab.~\ref{tab:sig_si_code_generic}.
2182
2183 Nel caso di alcuni segnali però il valore di \var{si\_code} viene usato per
2184 fornire una informazione specifica relativa alle motivazioni della ricezione
2185 dello stesso; ad esempio i vari segnali di errore (\signal{SIGILL},
2186 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS}) lo usano per fornire
2187 maggiori dettagli riguardo l'errore, come il tipo di errore aritmetico, di
2188 istruzione illecita o di violazione di memoria; mentre alcuni segnali di
2189 controllo (\signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e \signal{SIGPOLL}) forniscono
2190 altre informazioni specifiche.
2191
2192 \begin{table}[!htb]
2193   \footnotesize
2194   \centering
2195   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2196     \hline
2197     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2198     \hline
2199     \hline
2200     \const{SI\_USER}   & Generato da \func{kill} o \func{raise} o affini.\\
2201     \const{SI\_KERNEL} & Inviato direttamente dal kernel.\\
2202     \const{SI\_QUEUE}  & Inviato con \func{sigqueue} (vedi
2203                          sez.~\ref{sec:sig_real_time}).\\ 
2204     \const{SI\_TIMER}  & Scadenza di un\itindex{POSIX~Timer~API} \textit{POSIX
2205                           timer} (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}).\\
2206     \const{SI\_MESGQ}  & Inviato al cambiamento di stato di una coda di
2207                          messaggi POSIX (vedi sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}),
2208                          introdotto con il kernel 2.6.6.\\ 
2209     \const{SI\_ASYNCIO}& Una operazione di I/O asincrono (vedi
2210                          sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) è stata
2211                          completata.\\
2212     \const{SI\_SIGIO}  & Segnale di \signal{SIGIO} da una coda (vedi
2213                          sez.~\ref{sec:file_asyncronous_operation}).\\ 
2214     \const{SI\_TKILL}  & Inviato da \func{tkill} o \func{tgkill} (vedi
2215                          sez.~\ref{cha:threads_xxx}), introdotto con il kernel
2216                          2.4.19.\\ 
2217     \hline
2218   \end{tabular}
2219   \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2220     per i segnali generici.}
2221   \label{tab:sig_si_code_generic}
2222 \end{table}
2223
2224
2225 In questo caso il valore del campo \var{si\_code} deve essere verificato nei
2226 confronti delle diverse costanti previste per ciascuno di detti segnali; dato
2227 che si tratta di costanti, e non di una maschera binaria, i valori numerici
2228 vengono riutilizzati e ciascuno di essi avrà un significato diverso a seconda
2229 del segnale a cui è associato. 
2230
2231 L'elenco dettagliato dei nomi di queste costanti è riportato nelle diverse
2232 sezioni di tab.~\ref{tab:sig_si_code_special} che sono state ordinate nella
2233 sequenza in cui si sono appena citati i rispettivi segnali, il prefisso del
2234 nome indica comunque in maniera diretta il segnale a cui le costanti fanno
2235 riferimento.
2236
2237 \begin{table}[!htb]
2238   \footnotesize
2239   \centering
2240   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2241     \hline
2242     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2243     \hline
2244     \hline
2245     \const{ILL\_ILLOPC}  & Codice di operazione illegale.\\
2246     \const{ILL\_ILLOPN}  & Operando illegale.\\
2247     \const{ILL\_ILLADR}  & Modo di indirizzamento illegale.\\
2248     \const{ILL\_ILLTRP}  & Trappola di processore illegale.\\
2249     \const{ILL\_PRVOPC}  & Codice di operazione privilegiato.\\
2250     \const{ILL\_PRVREG}  & Registro privilegiato.\\
2251     \const{ILL\_COPROC}  & Errore del coprocessore.\\
2252     \const{ILL\_BADSTK}  & Errore nello stack interno.\\
2253     \hline
2254     \const{FPE\_INTDIV}  & Divisione per zero intera.\\
2255     \const{FPE\_INTOVF}  & Overflow intero.\\
2256     \const{FPE\_FLTDIV}  & Divisione per zero in virgola mobile.\\
2257     \const{FPE\_FLTOVF}  & Overflow in virgola mobile.\\
2258     \const{FPE\_FLTUND}  & Underflow in virgola mobile.\\
2259     \const{FPE\_FLTRES}  & Risultato in virgola mobile non esatto.\\
2260     \const{FPE\_FLTINV}  & Operazione in virgola mobile non valida.\\
2261     \const{FPE\_FLTSUB}  & Mantissa? fuori intervallo.\\
2262     \hline
2263     \const{SEGV\_MAPERR} & Indirizzo non mappato.\\
2264     \const{SEGV\_ACCERR} & Permessi non validi per l'indirizzo.\\
2265     \hline
2266     \const{BUS\_ADRALN}  & Allineamento dell'indirizzo non valido.\\
2267     \const{BUS\_ADRERR}  & Indirizzo fisico inesistente.\\
2268     \const{BUS\_OBJERR}  & Errore hardware sull'indirizzo.\\
2269     \hline
2270     \const{TRAP\_BRKPT}  & Breakpoint sul processo.\\
2271     \const{TRAP\_TRACE}  & Trappola di tracciamento del processo.\\
2272     \hline
2273     \const{CLD\_EXITED}  & Il figlio è uscito.\\
2274     \const{CLD\_KILLED}  & Il figlio è stato terminato.\\
2275     \const{CLD\_DUMPED}  & Il figlio è terminato in modo anormale.\\
2276     \const{CLD\_TRAPPED} & Un figlio tracciato ha raggiunto una trappola.\\
2277     \const{CLD\_STOPPED} & Il figlio è stato fermato.\\
2278     \const{CLD\_CONTINUED}& Il figlio è ripartito.\\
2279     \hline
2280     \const{POLL\_IN}   & Disponibili dati in ingresso.\\
2281     \const{POLL\_OUT}  & Spazio disponibile sul buffer di uscita.\\
2282     \const{POLL\_MSG}  & Disponibili messaggi in ingresso.\\
2283     \const{POLL\_ERR}  & Errore di I/O.\\
2284     \const{POLL\_PRI}  & Disponibili dati di alta priorità in ingresso.\\
2285     \const{POLL\_HUP}  & Il dispositivo è stato disconnesso.\\
2286     \hline
2287   \end{tabular}
2288   \caption{Valori del campo \var{si\_code} della struttura \struct{sigaction}
2289     impostati rispettivamente dai segnali \signal{SIGILL}, \signal{SIGFPE},
2290     \signal{SIGSEGV}, \signal{SIGBUS}, \signal{SIGCHLD}, \signal{SIGTRAP} e
2291     \signal{SIGPOLL}/\signal{SIGIO}.}
2292   \label{tab:sig_si_code_special}
2293 \end{table}
2294
2295 Il resto della struttura \struct{siginfo\_t} è definito come una
2296 \direct{union} ed i valori eventualmente presenti dipendono dal segnale
2297 ricevuto, così \signal{SIGCHLD} ed i segnali \textit{real-time} (vedi
2298 sez.~\ref{sec:sig_real_time}) inviati tramite \func{kill} avvalorano
2299 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti al processo che ha
2300 emesso il segnale, \signal{SIGCHLD} avvalora anche i campi \var{si\_status},
2301 \var{si\_utime} e \var{si\_stime} che indicano rispettivamente lo stato di
2302 uscita, l'\textit{user time} e il \textit{system time} (vedi
2303 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}) usati dal processo; \signal{SIGILL},
2304 \signal{SIGFPE}, \signal{SIGSEGV} e \signal{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr}
2305 con l'indirizzo in cui è avvenuto l'errore, \signal{SIGIO} (vedi
2306 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) avvalora \var{si\_fd} con il numero del
2307 file descriptor e \var{si\_band} per i \itindex{out-of-band} dati urgenti
2308 (vedi sez.~\ref{sec:TCP_urgent_data}) su un socket, il segnale inviato alla
2309 scadenza di un \itindex{POSIX~Timer~API} POSIX timer (vedi
2310 sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}) avvalora i campi \var{si\_timerid} e
2311 \var{si\_overrun}.
2312
2313 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
2314 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
2315 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
2316 \struct{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
2317 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}.  Per questo motivo
2318 se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
2319 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
2320 un ripristino corretto dello stesso.
2321
2322 Per questo è sempre opportuno usare \func{sigaction}, che è in grado di
2323 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
2324 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
2325 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
2326 che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a
2327 meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è
2328 sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}.
2329
2330 \begin{figure}[!htbp]
2331   \footnotesize  \centering
2332   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2333     \includecodesample{listati/Signal.c}
2334   \end{minipage} 
2335   \normalsize 
2336   \caption{La funzione \func{Signal}, equivalente a \func{signal}, definita
2337     attraverso \func{sigaction}.}
2338   \label{fig:sig_Signal_code}
2339 \end{figure}
2340
2341 Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata
2342 che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire attraverso
2343 \func{sigaction} una funzione equivalente \func{Signal}, il cui codice è
2344 riportato in fig.~\ref{fig:sig_Signal_code} (il codice completo si trova nel
2345 file \file{SigHand.c} nei sorgenti allegati). Anche in questo caso, per
2346 semplificare la definizione si è poi definito un apposito tipo
2347 \texttt{SigFunc} per esprimere in modo più comprensibile la forma di un
2348 gestore di segnale.
2349
2350 Si noti come, essendo la funzione estremamente semplice, essa è definita come
2351 \direct{inline}. Questa direttiva viene usata per dire al compilatore di
2352 trattare la funzione cui essa fa riferimento in maniera speciale inserendo il
2353 codice direttamente nel testo del programma.  Anche se i compilatori più
2354 moderni sono in grado di effettuare da soli queste manipolazioni (impostando
2355 le opportune ottimizzazioni) questa è una tecnica usata per migliorare le
2356 prestazioni per le funzioni piccole ed usate di frequente, in particolare nel
2357 kernel, dove in certi casi le ottimizzazioni dal compilatore, tarate per l'uso
2358 in \textit{user space}, non sono sempre adatte.
2359
2360 In tal caso infatti le istruzioni per creare un nuovo frame nello
2361 \itindex{stack} \textit{stack} per chiamare la funzione costituirebbero una
2362 parte rilevante del codice, appesantendo inutilmente il programma.
2363 Originariamente questo comportamento veniva ottenuto con delle macro, ma
2364 queste hanno tutta una serie di problemi di sintassi nel passaggio degli
2365 argomenti (si veda ad esempio \cite{PratC}) che in questo modo possono essere
2366 evitati.
2367
2368
2369
2370 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o 
2371   \textit{signal mask}}
2372 \label{sec:sig_sigmask}
2373
2374 \index{maschera dei segnali|(}
2375 Come spiegato in sez.~\ref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi unix-like
2376 permettono di bloccare temporaneamente (o di eliminare completamente,
2377 impostando come azione \const{SIG\_IGN}) la consegna dei segnali ad un
2378 processo. Questo è fatto specificando la cosiddetta \textsl{maschera dei
2379   segnali} (o \textit{signal mask}) del processo\footnote{nel caso di Linux
2380   essa è mantenuta dal campo \var{blocked} della \struct{task\_struct} del
2381   processo.} cioè l'insieme dei segnali la cui consegna è bloccata. 
2382
2383 Abbiamo accennato in sez.~\ref{sec:proc_fork} che la maschera dei segnali
2384 viene ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo
2385 visto al paragrafo precedente che essa può essere modificata durante
2386 l'esecuzione di un gestore ed automaticamente ripristinata quando questo
2387 ritorna, attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \struct{sigaction}.
2388
2389 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}
2390 è che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice, in modo
2391 da essere sicuri che essi siano eseguite senza interruzioni da parte di un
2392 segnale.  Nel caso in questione si trattava della sezione di codice fra il
2393 controllo e la eventuale cancellazione del flag impostato dal gestore di un
2394 segnale che testimoniava l'avvenuta occorrenza dello stesso.
2395
2396 Come illustrato in sez.~\ref{sec:proc_atom_oper} le operazioni più semplici,
2397 come l'assegnazione o il controllo di una variabile, di norma sono atomiche, e
2398 qualora si voglia essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}. Ma
2399 quando si devono eseguire più operazioni su delle variabili (nell'esempio
2400 citato un controllo ed una assegnazione) o comunque eseguire una serie di
2401 istruzioni, l'atomicità non è più possibile.
2402
2403 In questo caso, se si vuole essere sicuri di non poter essere interrotti da un
2404 segnale durante l'esecuzione di una sezione di codice, lo si può bloccare
2405 esplicitamente modificando la maschera dei segnali del processo con la
2406 funzione di sistema \funcd{sigprocmask}, il cui prototipo è:
2407
2408 \begin{funcproto}{
2409 \fhead{signal.h}
2410 \fdecl{int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)}
2411 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali del processo corrente.} 
2412 }
2413
2414 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2415   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2416   \begin{errlist}
2417   \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2418   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2419   \end{errlist}
2420 }
2421 \end{funcproto}
2422
2423 La funzione usa l'insieme di segnali posto all'indirizzo passato
2424 nell'argomento \param{set} per modificare la maschera dei segnali del processo
2425 corrente. La modifica viene effettuata a seconda del valore
2426 dell'argomento \param{how}, secondo le modalità specificate in
2427 tab.~\ref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore non nullo
2428 per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a
2429 quell'indirizzo.
2430
2431 \begin{table}[htb]
2432   \footnotesize
2433   \centering
2434   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2435     \hline
2436     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2437     \hline
2438     \hline
2439     \const{SIG\_BLOCK}   & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
2440                            quello specificato e quello corrente.\\
2441     \const{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
2442                            dalla maschera dei segnali, specificare la
2443                            cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
2444     \const{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
2445                            specificato da \param{set}.\\
2446     \hline
2447   \end{tabular}
2448   \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
2449     \func{sigprocmask}.}
2450   \label{tab:sig_procmask_how}
2451 \end{table}
2452
2453 In questo modo diventa possibile proteggere delle sezioni di codice bloccando
2454 l'insieme di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della
2455 \index{sezione~critica} sezione critica. La funzione permette di risolvere
2456 problemi come quelli mostrati in fig.~\ref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo
2457 la sezione fra il controllo del flag e la sua cancellazione.  La funzione può
2458 essere usata anche all'interno di un gestore, ad esempio per riabilitare la
2459 consegna del segnale che l'ha invocato, in questo caso però occorre ricordare
2460 che qualunque modifica alla maschera dei segnali viene perduta al ritorno
2461 dallo stesso.
2462
2463 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
2464 dei casi di \itindex{race~condition} \textit{race condition} restano aperte
2465 alcune possibilità legate all'uso di \func{pause}.  Il caso è simile a quello
2466 del problema illustrato nell'esempio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete}, e
2467 cioè la possibilità che il processo riceva il segnale che si intende usare per
2468 uscire dallo stato di attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima
2469 dell'esecuzione di quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica
2470 della maschera dei segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla
2471 sospensione del processo lo standard POSIX ha previsto la funzione di sistema
2472 \funcd{sigsuspend}, il cui prototipo è:
2473
2474 \begin{funcproto}{
2475 \fhead{signal.h}
2476 \fdecl{int sigsuspend(const sigset\_t *mask)} 
2477 \fdesc{Imposta la maschera dei segnali mettendo in attesa il processo.} 
2478 }
2479
2480 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2481   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2482   \begin{errlist}
2483   \item[\errcode{EFAULT}] si sono specificati indirizzi non validi.
2484   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di segnale invalido.
2485   \end{errlist}
2486 }
2487 \end{funcproto}
2488
2489 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
2490 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
2491 sez.~\ref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
2492 \signal{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per poter
2493 usare l'implementazione vista in fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
2494 interferenze.  Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
2495 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
2496 ottenere un'implementazione, riportata in fig.~\ref{fig:sig_sleep_ok} che non
2497 presenta neanche questa necessità.
2498
2499 \begin{figure}[!htbp]
2500   \footnotesize \centering
2501   \begin{minipage}[c]{\codesamplewidth}
2502     \includecodesample{listati/sleep.c}
2503   \end{minipage} 
2504   \normalsize 
2505   \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.} 
2506   \label{fig:sig_sleep_ok}
2507 \end{figure}
2508  
2509 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
2510 non si è usato l'approccio di fig.~\ref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando
2511 l'uso di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small
2512   27--30}) non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per
2513 interrompere il programma messo in attesa.
2514
2515 La prima parte della funzione (\texttt{\small 6--10}) provvede ad installare
2516 l'opportuno gestore per \signal{SIGALRM}, salvando quello originario, che
2517 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 23}); il passo
2518 successivo è quello di bloccare \signal{SIGALRM} (\texttt{\small 11--14}) per
2519 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2520 \func{alarm} (\texttt{\small 16}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2521 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2522 fine (\texttt{\small 22}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2523 \var{sleep\_mask} per riattivare \signal{SIGALRM} all'esecuzione di
2524 \func{sigsuspend}.  
2525
2526 In questo modo non sono più possibili \itindex{race~condition} \textit{race
2527   condition} dato che \signal{SIGALRM} viene disabilitato con
2528 \func{sigprocmask} fino alla chiamata di \func{sigsuspend}.  Questo metodo è
2529 assolutamente generale e può essere applicato a qualunque altra situazione in
2530 cui si deve attendere per un segnale, i passi sono sempre i seguenti:
2531 \begin{enumerate*}
2532 \item leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2533   con \func{sigprocmask};
2534 \item mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2535   ricezione del segnale voluto;
2536 \item ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2537 \end{enumerate*}
2538 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2539 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il
2540 \itindex{deadlock} deadlock dovuto all'arrivo del segnale prima
2541 dell'esecuzione di \func{sigsuspend}.
2542
2543 \index{maschera dei segnali|)}
2544
2545
2546 \subsection{Criteri di programmazione per i gestori dei segnali}
2547 \label{sec:sig_signal_handler}
2548
2549 Abbiamo finora parlato dei gestori dei segnali come funzioni chiamate in
2550 corrispondenza della consegna di un segnale. In realtà un gestore non può
2551 essere una funzione qualunque, in quanto esso può essere eseguito in
2552 corrispondenza all'interruzione in un punto qualunque del programma
2553 principale, cosa che ad esempio può rendere problematico chiamare all'interno
2554 di un gestore di segnali la stessa funzione che dal segnale è stata
2555 interrotta.
2556
2557 \index{funzioni!sicure|(}
2558
2559 Il concetto è comunque più generale e porta ad una distinzione fra quelle che
2560 POSIX chiama \textsl{funzioni insicure} (\textit{signal unsafe function}) e
2561 \textsl{funzioni sicure} (o più precisamente \textit{signal safe function}).
2562 Quando un segnale interrompe una funzione insicura ed il gestore chiama al suo
2563 interno una funzione insicura il sistema può dare luogo ad un comportamento
2564 indefinito, la cosa non avviene invece per le funzioni sicure.
2565
2566 Tutto questo significa che la funzione che si usa come gestore di segnale deve
2567 essere programmata con molta cura per evirare questa evenienza e che non è
2568 possibile utilizzare al suo interno una qualunque funzione di sistema, se si
2569 vogliono evitare questi problemi si può ricorrere soltanto all'uso delle
2570 funzioni considerate sicure.
2571
2572 L'elenco delle funzioni considerate sicure varia a seconda della
2573 implementazione utilizzata e dello standard a cui si fa riferimento. Non è
2574 riportata una lista specifica delle funzioni sicure per Linux, e si suppone
2575 pertanto che siano quelle richieste dallo standard. Secondo quanto richiesto
2576 dallo standard POSIX 1003.1 nella revisione del 2003, le ``\textit{signal safe
2577   function}'' che possono essere chiamate anche all'interno di un gestore di
2578 segnali sono tutte quelle della lista riportata in
2579 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions}.
2580
2581 \begin{figure}[!htb]
2582   \footnotesize \centering
2583   \begin{minipage}[c]{14cm}
2584     \func{\_exit}, \func{abort}, \func{accept}, \func{access},
2585     \func{aio\_error} \func{aio\_return}, \func{aio\_suspend}, \func{alarm},
2586     \func{bind}, \func{cfgetispeed}, \func{cfgetospeed}, \func{cfsetispeed},
2587     \func{cfsetospeed}, \func{chdir}, \func{chmod}, \func{chown},
2588     \func{clock\_gettime}, \func{close}, \func{connect}, \func{creat},
2589     \func{dup}, \func{dup2}, \func{execle}, \func{execve}, \func{fchmod},
2590     \func{fchown}, \func{fcntl}, \func{fdatasync}, \func{fork},
2591     \func{fpathconf}, \func{fstat}, \func{fsync}, \func{ftruncate},
2592     \func{getegid}, \func{geteuid}, \func{getgid}, \func{getgroups},
2593     \func{getpeername}, \func{getpgrp}, \func{getpid}, \func{getppid},
2594     \func{getsockname}, \func{getsockopt}, \func{getuid}, \func{kill},
2595     \func{link}, \func{listen}, \func{lseek}, \func{lstat}, \func{mkdir},
2596     \func{mkfifo}, \func{open}, \func{pathconf}, \func{pause}, \func{pipe},
2597     \func{poll}, \funcm{posix\_trace\_event}, \func{pselect}, \func{raise},
2598     \func{read}, \func{readlink}, \func{recv}, \func{recvfrom},
2599     \func{recvmsg}, \func{rename}, \func{rmdir}, \func{select},
2600     \func{sem\_post}, \func{send}, \func{sendmsg}, \func{sendto},
2601     \func{setgid}, \func{setpgid}, \func{setsid}, \func{setsockopt},
2602     \func{setuid}, \func{shutdown}, \func{sigaction}, \func{sigaddset},
2603     \func{sigdelset}, \func{sigemptyset}, \func{sigfillset},
2604     \func{sigismember}, \func{signal}, \func{sigpause}, \func{sigpending},
2605     \func{sigprocmask}, \func{sigqueue}, \funcm{sigset}, \func{sigsuspend},
2606     \func{sleep}, \func{socket}, \func{socketpair}, \func{stat},
2607     \func{symlink}, \func{sysconf}, \func{tcdrain}, \func{tcflow},
2608     \func{tcflush}, \func{tcgetattr}, \func{tcgetgrp}, \func{tcsendbreak},
2609     \func{tcsetattr}, \func{tcsetpgrp}, \func{time}, \func{timer\_getoverrun},
2610     \func{timer\_gettime}, \func{timer\_settime}, \func{times}, \func{umask},
2611     \func{uname}, \func{unlink}, \func{utime}, \func{wait}, \func{waitpid},
2612     \func{write}.
2613   \end{minipage} 
2614   \normalsize 
2615   \caption{Elenco delle funzioni sicure secondo lo standard POSIX
2616     1003.1-2003.}
2617   \label{fig:sig_safe_functions}
2618 \end{figure}
2619
2620 \index{funzioni!sicure|)}
2621
2622 Lo standard POSIX.1-2004 modifica la lista di
2623 fig.~\ref{fig:sig_safe_functions} aggiungendo le funzioni \func{\_Exit} e
2624 \func{sockatmark}, mentre lo standard POSIX.1-2008 rimuove della lista le tre
2625 funzioni \func{fpathconf}, \func{pathconf}, \func{sysconf} e vi aggiunge le
2626 ulteriori funzioni in fig.~\ref{fig:sig_safe_functions_posix_2008}.
2627
2628 \begin{figure}[!htb]
2629   \footnotesize \centering
2630   \begin{minipage}[c]{14cm}
2631      \func{execl}, \func{execv}, \func{faccessat}, \func{fchmodat},
2632      \func{fchownat}, \func{fexecve}, \func{fstatat}, \func{futimens},
2633      \func{linkat}, \func{mkdirat}, \func{mkfifoat}, \func{mknod},
2634      \func{mknodat}, \func{openat}, \func{readlinkat}, \func{renameat},
2635      \func{symlinkat}, \func{unlinkat}, \func{utimensat}, \func{utimes}.
2636   \end{minipage} 
2637   \normalsize 
2638   \caption{Ulteriori funzioni sicure secondo lo standard POSIX.1-2008.}
2639   \label{fig:sig_safe_functions_posix_2008}
2640 \end{figure}
2641
2642
2643 Per questo motivo è opportuno mantenere al minimo indispensabile le operazioni
2644 effettuate all'interno di un gestore di segnali, qualora si debbano compiere
2645 operazioni complesse è sempre preferibile utilizzare la tecnica in cui si usa
2646 il gestore per impostare il valore di una qualche \index{variabili!globali}
2647 variabile globale, e poi si eseguono le operazioni complesse nel programma
2648 verificando (con tutti gli accorgimenti visti in precedenza) il valore di
2649 questa variabile tutte le volte che si è rilevata una interruzione dovuta ad
2650 un segnale.
2651
2652
2653 \section{Funzionalità avanzate}
2654 \label{sec:sig_advanced_signal}
2655
2656 Tratteremo in questa ultima sezione alcune funzionalità avanzate relativa ai
2657 segnali ed in generale ai meccanismi di notifica, a partire dalla funzioni
2658 introdotte per la gestione dei cosiddetti ``\textsl{segnali real-time}'', alla
2659 gestione avanzata delle temporizzazioni e le nuove interfacce per la gestione
2660 di segnali ed eventi attraverso l'uso di file descriptor.
2661
2662 \subsection{I segnali \textit{real-time}}
2663 \label{sec:sig_real_time}
2664
2665 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2666 \textit{real-time}, ha introdotto una estensione del modello classico dei
2667 segnali che presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa
2668   estensione è stata introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43, e dalla
2669   versione 2.1 della \acr{glibc}.} in particolare sono stati superati tre
2670 limiti fondamentali dei segnali classici:
2671 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2672 \item[I segnali non sono accumulati] 
2673   se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2674   questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2675   accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto.
2676 \item[I segnali non trasportano informazione]   
2677   i segnali classici non prevedono altra informazione sull'evento
2678   che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2679   l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero).
2680 \item[I segnali non hanno un ordine di consegna] 
2681   l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2682   prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2683   certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2684 \end{basedescript}
2685
2686 Per poter superare queste limitazioni lo standard POSIX.1b ha introdotto delle
2687 nuove caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di
2688 segnali, che vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare le
2689 funzionalità aggiunte sono:
2690
2691 \begin{enumerate}
2692 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2693   multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2694   dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2695   segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera;
2696 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2697   vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2698   con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore;
2699 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al gestore,
2700   attraverso l'uso di un apposito campo \var{si\_value} nella struttura
2701   \struct{siginfo\_t}, accessibile tramite gestori di tipo
2702   \var{sa\_sigaction}.
2703 \end{enumerate}
2704
2705 Tutte queste nuove funzionalità eccetto l'ultima, che, come illustrato in
2706 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}, è disponibile anche con i segnali ordinari, si
2707 applicano solo ai nuovi segnali \textit{real-time}; questi ultimi sono
2708 accessibili in un intervallo di valori specificati dalle due costanti
2709 \const{SIGRTMIN} e \const{SIGRTMAX}, che specificano il numero minimo e
2710 massimo associato ad un segnale \textit{real-time}.
2711
2712 Su Linux di solito il primo valore è 33, mentre il secondo è \code{\_NSIG-1},
2713 che di norma (vale a dire sulla piattaforma i386) è 64. Questo dà un totale di
2714 32 segnali disponibili, contro gli almeno 8 richiesti da POSIX.1b. Si tenga
2715 presente però che i primi segnali \textit{real-time} disponibili vendono usati
2716 dalle \acr{glibc} per l'implementazione dei \textit{thread} POSIX (vedi
2717 sez.~\ref{sec:thread_posix_intro}), ed il valore di \const{SIGRTMIN} viene
2718 modificato di conseguenza.\footnote{per la precisione vengono usati i primi
2719   tre per la vecchia implementazione dei \textit{LinuxThread} ed i primi due
2720   per la nuova NTPL (\textit{New Thread Posix Library}), il che comporta che
2721   \const{SIGRTMIN} a seconda dei casi può assumere i valori 34 o 35.}
2722
2723 Per questo motivo nei programmi che usano i segnali \textit{real-time} non si
2724 deve mai usare un valore assoluto dato che si correrebbe il rischio di
2725 utilizzare un segnale in uso alle librerie, ed il numero del segnale deve
2726 invece essere sempre specificato in forma relativa a \const{SIGRTMIN} (come
2727 \code{SIGRTMIN + n}) avendo inoltre cura di controllare di non aver mai
2728 superato \const{SIGRTMAX}.
2729
2730 I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono
2731 consegnati per primi, inoltre i segnali \textit{real-time} non possono
2732 interrompere l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità più alta; la
2733 loro azione predefinita è quella di terminare il programma.  I segnali
2734 ordinari hanno tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque
2735 segnale \textit{real-time}. Lo standard non definisce niente al riguardo ma
2736 Linux, come molte altre implementazioni, adotta questa politica.
2737
2738 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2739 specifico, a meno di non richiedere specificamente il loro utilizzo in
2740 meccanismi di notifica come quelli per l'I/O asincrono (vedi
2741 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o per le code di messaggi POSIX (vedi
2742 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}), pertanto devono essere inviati esplicitamente.
2743
2744 Inoltre, per poter usufruire della capacità di restituire dei dati, i relativi
2745 gestori devono essere installati con \func{sigaction}, specificando per
2746 \var{sa\_flags} la modalità \const{SA\_SIGINFO} che permette di utilizzare la
2747 forma estesa \var{sa\_sigaction} del gestore (vedi
2748 sez.~\ref{sec:sig_sigaction}).  In questo modo tutti i segnali
2749 \textit{real-time} possono restituire al gestore una serie di informazioni
2750 aggiuntive attraverso l'argomento \struct{siginfo\_t}, la cui definizione è
2751 stata già vista in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}, nella trattazione dei gestori
2752 in forma estesa.
2753
2754 In particolare i campi utilizzati dai segnali \textit{real-time} sono
2755 \var{si\_pid} e \var{si\_uid} in cui vengono memorizzati rispettivamente il
2756 \ids{PID} e l'\ids{UID} effettivo del processo che ha inviato il segnale,
2757 mentre per la restituzione dei dati viene usato il campo \var{si\_value}.
2758
2759 \begin{figure}[!htb]
2760   \footnotesize \centering
2761   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
2762     \includestruct{listati/sigval_t.h}
2763   \end{minipage} 
2764   \normalsize 
2765   \caption{La definizione dell'unione \structd{sigval}, definita anche come
2766     tipo \type{sigval\_t}.}
2767   \label{fig:sig_sigval}
2768 \end{figure}
2769
2770 Detto campo, identificato con il tipo di dato \type{sigval\_t}, è una
2771 \direct{union} di tipo \struct{sigval} (la sua definizione è in
2772 fig.~\ref{fig:sig_sigval}) in cui può essere memorizzato o un valore numerico,
2773 se usata nella forma \var{sival\_int}, o un puntatore, se usata nella forma
2774 \var{sival\_ptr}. L'unione viene usata dai segnali \textit{real-time} e da
2775 vari meccanismi di notifica per restituire dati al gestore del segnale in
2776 \var{si\_value}. Un campo di tipo \type{sigval\_t} è presente anche nella
2777 struttura \struct{sigevent} (definita in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}) che
2778 viene usata dai meccanismi di notifica come quelli per
2779 \itindex{POSIX~Timer~API} i timer POSIX (vedi sez.~\ref{sec:sig_timer_adv}),
2780 l'I/O asincrono (vedi sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di
2781 messaggi POSIX (vedi sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}).
2782
2783 A causa delle loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta ad
2784 inviare segnali \textit{real-time}, poiché non è in grado di fornire alcun
2785 valore per il campo \var{si\_value} restituito nella struttura
2786 \struct{siginfo\_t} prevista da un gestore in forma estesa. Per questo motivo
2787 lo standard ha previsto una nuova funzione, \funcd{sigqueue}, il cui prototipo
2788 è:
2789
2790 \begin{funcproto}{
2791 \fhead{signal.h}
2792 \fdecl{int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const union sigval value)}
2793 \fdesc{Invia un segnale con un valore di informazione.} 
2794 }
2795
2796 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2797   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2798   \begin{errlist}
2799   \item[\errcode{EAGAIN}] la coda è esaurita, ci sono già
2800     \const{SIGQUEUE\_MAX} segnali in attesa si consegna.
2801   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2802     \param{signo}.
2803   \item[\errcode{EPERM}] non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2804     segnale al processo specificato.
2805   \item[\errcode{ESRCH}] il processo \param{pid} non esiste.
2806   \end{errlist}
2807 }
2808 \end{funcproto}
2809
2810
2811 La funzione invia il segnale indicato dall'argomento \param{signo} al processo
2812 indicato dall'argomento \param{pid}. Per il resto il comportamento della
2813 funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i privilegi occorrenti ad
2814 inviare il segnale ad un determinato processo sono gli stessi; un valore nullo
2815 di \param{signo} permette di verificare le condizioni di errore senza inviare
2816 nessun segnale.
2817
2818 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2819 installato un gestore con \const{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse disponibili,
2820 (vale a dire che c'è posto nella coda dei segnali \textit{real-time}) esso
2821 viene inserito e diventa pendente. Una volta consegnato il segnale il gestore
2822 otterrà nel campo \var{si\_code} di \struct{siginfo\_t} il valore
2823 \const{SI\_QUEUE} e nel campo \var{si\_value} il valore indicato
2824 nell'argomento \param{value}. Se invece si è installato un gestore nella forma
2825 classica il segnale sarà generato, ma tutte le caratteristiche tipiche dei
2826 segnali \textit{real-time} (priorità e coda) saranno perse.
2827
2828 Secondo lo standard POSIX la profondità della coda è indicata dalla costante
2829 \const{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante costanti di sistema definite dallo
2830 standard POSIX che non abbiamo riportato esplicitamente in
2831 sez.~\ref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo standard,
2832 \const{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32. Nel caso di Linux la coda ha una
2833 dimensione variabile; fino alla versione 2.6.7 c'era un limite massimo globale
2834 che poteva essere impostato come parametro del kernel in
2835 \sysctlfile{kernel/rtsig-max} ed il valore predefinito era pari a 1024. A
2836 partire dal kernel 2.6.8 il valore globale è stato rimosso e sostituito dalla
2837 risorsa \const{RLIMIT\_SIGPENDING} associata al singolo utente, che può essere
2838 modificata con \func{setrlimit} come illustrato in
2839 sez.~\ref{sec:sys_resource_limit}.
2840
2841 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni di sistema che
2842 permettono di gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono
2843 in particolar modo nel caso dei \itindex{thread} \textit{thread}, in cui si
2844 possono usare i segnali \textit{real-time} come meccanismi di comunicazione
2845 elementare; la prima di queste è \funcd{sigwait}, il cui prototipo è:
2846
2847 \begin{funcproto}{
2848 \fhead{signal.h}
2849 \fdecl{int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
2850 \fdesc{Attende la ricezione di un segnale.} 
2851 }
2852 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2853   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
2854   \begin{errlist}
2855   \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta.
2856   \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un valore non valido per
2857   \end{errlist}
2858   ed inoltre \errval{EFAULT} nel suo significato generico.}
2859 \end{funcproto}
2860
2861 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque fra quelli
2862 indicati nel \textit{signal set} specificato in \param{set}, il cui valore
2863 viene restituito nella variabile puntata da \param{sig}.  Se sono pendenti più
2864 segnali, viene estratto quello a priorità più alta, cioè quello con il numero
2865 più basso. Se, nel caso di segnali \textit{real-time}, c'è più di un segnale
2866 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
2867 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato. Se non c'è
2868 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
2869 uno.
2870
2871 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
2872 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
2873 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
2874 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
2875 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
2876 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
2877 prevedibile.
2878
2879 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni di sistema, anch'esse usate
2880 prevalentemente con i \itindex{thread} \textit{thread}; \funcd{sigwaitinfo} e
2881 \funcd{sigtimedwait}, i relativi prototipi sono:
2882
2883 \begin{funcproto}{
2884 \fhead{signal.h}
2885 \fdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}
2886 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni.}
2887 \fdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info, const
2888   struct timespec *timeout)}
2889 \fdesc{Attende un segnale con le relative informazioni per un tempo massimo.}
2890 }
2891
2892 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
2893   caso \var{errno} assumerà uno gli stessi valori di \func{sigwait} ai quali
2894   si aggiunge per \func{sigtimedwait}:
2895   \begin{errlist}
2896   \item[\errcode{EAGAIN}] si è superato il timeout senza che un segnale atteso
2897     sia stato ricevuto.
2898   \end{errlist}
2899 }
2900 \end{funcproto}
2901
2902
2903 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
2904 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
2905 tramite l'argomento \param{info}; in particolare viene restituito il numero
2906 del segnale nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il
2907 segnale è stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno
2908 ad esso associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è
2909 indefinito.
2910
2911 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout
2912 con l'argomento omonimo, scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si
2913 specifica per \param{timeout} un puntatore nullo il comportamento sarà
2914 identico a \func{sigwaitinfo}. Se si specifica un tempo di timeout nullo e non
2915 ci sono segnali pendenti la funzione ritornerà immediatamente, in questo modo
2916 si può eliminare un segnale dalla coda senza dover essere bloccati qualora
2917 esso non sia presente.
2918
2919 \itindbeg{thread} 
2920
2921 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
2922 con i \textit{thread}. In genere esse vengono chiamate dal \textit{thread}
2923 incaricato della gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che
2924 usualmente sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per
2925 mettersi in attesa del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non
2926 devono essere installati gestori, che solo il \textit{thread} di gestione deve
2927 usare \func{sigwait} e che i segnali gestiti in questa maniera, per evitare
2928 che venga eseguita l'azione predefinita, devono essere mascherati per tutti i
2929 \textit{thread}, compreso quello dedicato alla gestione, che potrebbe
2930 riceverlo fra due chiamate successive.
2931
2932 \itindend{thread} 
2933
2934
2935 \subsection{La gestione avanzata delle temporizzazioni}
2936 \label{sec:sig_timer_adv}
2937
2938 % TODO: indicizzare i termini \itindex{POSIX~Timer~API} e HRT
2939
2940 Sia le funzioni per la gestione dei tempi viste in
2941 sez.~\ref{sec:sys_cpu_times} che quelle per la gestione dei timer di
2942 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} sono state a lungo limitate dalla risoluzione
2943 massima dei tempi dell'orologio interno del kernel, che era quella ottenibile
2944 dal timer di sistema che governa lo \textit{scheduler}, e quindi limitate
2945 dalla frequenza dello stesso che si ricordi, come già illustrato in
2946 sez.~\ref{sec:proc_hierarchy}, è data dal valore della costante \texttt{HZ}. 
2947
2948 I contatori usati per il calcolo dei tempi infatti erano basati sul numero di
2949 \itindex{jiffies} \textit{jiffies} che vengono incrementati ad ogni
2950 \textit{clock tick} del timer di sistema, il che comportava anche, come
2951 accennato in sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} per \func{setitimer}, problemi per
2952 il massimo periodo di tempo copribile da alcuni di questi orologi, come quelli
2953 associati al \textit{process time} almeno fino a quando, con il kernel 2.6.16,
2954 non è stato rimosso il limite di un valore a 32 bit per i \textit{jiffies}.
2955
2956 \itindbeg{POSIX~Timer~API}
2957
2958 Nelle architetture moderne però tutti i computer sono dotati di temporizzatori
2959 hardware che possono supportare risoluzioni molto elevate, ed in maniera del
2960 tutto indipendente dalla frequenza scelta per il timer di sistema che governa
2961 lo \textit{scheduler}, normalmente si possono ottenere precisioni fino al
2962 microsecondo, andando molto oltre in caso di hardware dedicato. 
2963
2964 Per questo lo standard POSIX.1-2001 ha previsto una serie di nuove funzioni
2965 relative a quelli che vengono chiamati ``\textsl{orologi}
2966 \textit{real-time}'', in grado di supportare risoluzioni fino al
2967 nanosecondo. Inoltre le CPU più moderne sono dotate a loro volta di contatori
2968 ad alta definizione che consentono una grande accuratezza nella misura del
2969 tempo da esse dedicato all'esecuzione di un processo.
2970
2971 Per usare queste funzionalità ed ottenere risoluzioni temporali più accurate,
2972 occorre però un opportuno supporto da parte del kernel, ed i cosiddetti
2973 \itindex{High~Resolution~Timer~(HRT)} \textit{high resolution timer} che
2974 consentono di fare ciò sono stati introdotti nel kernel ufficiale solo a
2975 partire dalla versione 2.6.21.\footnote{per il supporto deve essere stata
2976   abilitata l'opzione di compilazione \texttt{CONFIG\_HIGH\_RES\_TIMERS}, il
2977   supporto era però disponibile anche in precedenza nei patch facenti parte
2978   dello sviluppo delle estensioni \textit{real-time} del kernel, per cui
2979   alcune distribuzioni possono averlo anche con versioni precedenti del
2980   kernel.} Le funzioni definite dallo standard POSIX per gestire orologi ad
2981 alta definizione però erano già presenti, essendo stata introdotte insieme ad
2982 altre funzioni per il supporto delle estensioni \textit{real-time} con il
2983 rilascio del kernel 2.6, ma la risoluzione effettiva era nominale.
2984
2985 A tutte le implementazioni che si rifanno a queste estensioni è richiesto di
2986 disporre di una versione \textit{real-time} almeno per l'orologio generale di
2987 sistema, quello che mantiene il \textit{calendar time} (vedi
2988 sez.~\ref{sec:sys_time_base}), che in questa forma deve indicare il numero di
2989 secondi e nanosecondi passati a partire dal primo gennaio 1970 (\textit{The
2990   Epoch}). Si ricordi infatti che l'orologio ordinario usato dal
2991 \textit{calendar time} riporta solo un numero di secondi, e che la risoluzione
2992 effettiva normalmente non raggiunge il nanosecondo (a meno di hardware
2993 specializzato).  Oltre all'orologio generale di sistema possono essere
2994 presenti altri tipi di orologi \textit{real-time}, ciascuno dei quali viene
2995 identificato da un opportuno valore di una variabile di tipo
2996 \type{clockid\_t}; un elenco di quelli disponibili su Linux è riportato in
2997 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}.
2998
2999 \begin{table}[htb]
3000   \footnotesize
3001   \centering
3002   \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
3003     \hline
3004     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3005     \hline
3006     \hline
3007     \const{CLOCK\_REALTIME}     & Orologio \textit{real-time} di sistema, può
3008                                   essere impostato solo con privilegi
3009                                   amministrativi.\\ 
3010     \const{CLOCK\_MONOTONIC}    & Orologio che indica un tempo monotono
3011                                   crescente (a partire da un tempo iniziale non
3012                                   specificato) che non può essere modificato e
3013                                   non cambia neanche in caso di reimpostazione
3014                                   dell'orologio di sistema.\\
3015     \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU usato 
3016                                   da un processo (il \textit{process time} di
3017                                   sez.~\ref{sec:sys_cpu_times}, nel totale di
3018                                   \textit{system time} e \textit{user time})
3019                                   comprensivo di tutto il tempo di CPU usato
3020                                   da eventuali \itindex{thread}
3021                                   \textit{thread}.\\
3022     \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}& Contatore del tempo di CPU
3023                                   (\textit{user time} e \textit{system time})
3024                                   usato da un singolo \itindex{thread}
3025                                   \textit{thread}.\\
3026     \hline
3027     \const{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW}&Simile al precedente, ma non subisce gli
3028                                   aggiustamenti dovuti all'uso di NTP (viene
3029                                   usato per fare riferimento ad una fonte
3030                                   hardware). Questo orologio è specifico di
3031                                   Linux, ed è disponibile a partire dal kernel
3032                                   2.6.28.\\
3033     \const{CLOCK\_BOOTTIME}     & Identico a \const{CLOCK\_MONOTONIC} ma tiene
3034                                   conto anche del tempo durante il quale il
3035                                   sistema è stato sospeso (nel caso di
3036                                   sospensione in RAM o \textsl{ibernazione} su
3037                                   disco. Questo orologio è specifico di Linux,
3038                                   ed è disponibile a partire dal kernel
3039                                   2.6.39.\\
3040     \const{CLOCK\_REALTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_REALTIME}, ma se
3041                                   usato per un timer il sistema sarà riattivato 
3042                                   anche se è in sospensione. Questo orologio è
3043                                   specifico di Linux, ed è disponibile a
3044                                   partire dal kernel 3.0.\\
3045     \const{CLOCK\_BOOTTIME\_ALARM}&Identico a \const{CLOCK\_BOOTTIME}, ma se
3046                                   usato per un timer il sistema sarà riattivato 
3047                                   anche se è in sospensione. Questo orologio è
3048                                   specifico di Linux, ed è disponibile a
3049                                   partire dal kernel 3.0.\\
3050 %    \const{}   & .\\
3051     \hline
3052   \end{tabular}
3053   \caption{Valori possibili per una variabile di tipo \type{clockid\_t} 
3054     usata per indicare a quale tipo di orologio si vuole fare riferimento.}
3055   \label{tab:sig_timer_clockid_types}
3056 \end{table}
3057
3058
3059 % NOTE: dal 3.0 anche i cosiddetti Posix Alarm Timers, con
3060 % CLOCK_REALTIME_ALARM vedi http://lwn.net/Articles/429925/
3061 % TODO: dal 3.10 anche CLOCK_TAI 
3062
3063 Per poter utilizzare queste funzionalità le \acr{glibc} richiedono che la
3064 macro \macro{\_POSIX\_C\_SOURCE} sia definita ad un valore maggiore o uguale
3065 di \texttt{199309L} (vedi sez.~\ref{sec:intro_gcc_glibc_std}), inoltre i
3066 programmi che le usano devono essere collegati con la libreria delle
3067 estensioni \textit{real-time} usando esplicitamente l'opzione \texttt{-lrt}.
3068
3069 Si tenga presente inoltre che la disponibilità di queste funzionalità avanzate
3070 può essere controllato dalla definizione della macro \macro{\_POSIX\_TIMERS}
3071 ad un valore maggiore di 0, e che le ulteriori macro
3072 \macro{\_POSIX\_MONOTONIC\_CLOCK}, \macro{\_POSIX\_CPUTIME} e
3073 \macro{\_POSIX\_THREAD\_CPUTIME} indicano la presenza dei rispettivi orologi
3074 di tipo \const{CLOCK\_MONOTONIC}, \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3075 \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID}; tutte queste macro sono definite in
3076 \headfile{unistd.h}, che pertanto deve essere incluso per poterle
3077 controllarle. Infine se il kernel ha il supporto per gli \textit{high
3078   resolution timer} un elenco degli orologi e dei timer può essere ottenuto
3079 tramite il file \procfile{/proc/timer\_list}.
3080
3081 Le due funzioni che ci consentono rispettivamente di modificare o leggere il
3082 valore per uno degli orologi \textit{real-time} sono \funcd{clock\_settime} e
3083 \funcd{clock\_gettime}; i rispettivi prototipi sono:
3084
3085 \begin{funcproto}{
3086 \fhead{time.h}
3087 \fdecl{int clock\_settime(clockid\_t clockid, const struct timespec *tp)}
3088 \fdesc{Imposta un orologio \textit{real-time}.} 
3089 \fdecl{int clock\_gettime(clockid\_t clockid, struct timespec *tp)}
3090 \fdesc{Legge un orologio \textit{real-time}.} 
3091 }
3092
3093 {Le funzioni ritornano $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3094   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3095   \begin{errlist}
3096   \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo \param{tp} non è valido.
3097   \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3098     valido o il relativo orologio \textit{real-time} non è supportato dal
3099     sistema.
3100   \item[\errcode{EPERM}] non si ha il permesso di impostare l'orologio
3101     indicato (solo per \func{clock\_settime}).
3102   \end{errlist}
3103 }
3104 \end{funcproto}
3105
3106 Entrambe le funzioni richiedono che si specifichi come primo argomento il tipo
3107 di orologio su cui si vuole operare con uno dei valori di
3108 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} o con il risultato di una chiamata a
3109 \func{clock\_getcpuclockid} (che tratteremo a breve), il secondo argomento
3110 invece è sempre il puntatore \param{tp} ad una struttura \struct{timespec}
3111 (vedi fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}) che deve essere stata
3112 precedentemente allocata.  Per \func{clock\_settime} questa dovrà anche essere
3113 stata inizializzata con il valore che si vuole impostare sull'orologio, mentre
3114 per \func{clock\_gettime} verrà restituito al suo interno il valore corrente
3115 dello stesso.
3116
3117 Si tenga presente inoltre che per eseguire un cambiamento sull'orologio
3118 generale di sistema \const{CLOCK\_REALTIME} occorrono i privilegi
3119 amministrativi;\footnote{ed in particolare la \textit{capability}
3120   \const{CAP\_SYS\_TIME}.} inoltre ogni cambiamento ad esso apportato non avrà
3121 nessun effetto sulle temporizzazioni effettuate in forma relativa, come quelle
3122 impostate sulle quantità di \textit{process time} o per un intervallo di tempo
3123 da trascorrere, ma solo su quelle che hanno richiesto una temporizzazione ad
3124 un istante preciso (in termini di \textit{calendar time}). Si tenga inoltre
3125 presente che nel caso di Linux \const{CLOCK\_REALTIME} è l'unico orologio per
3126 cui si può effettuare una modifica, infatti nonostante lo standard preveda la
3127 possibilità di modifiche anche per \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3128 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID}, il kernel non le consente.
3129
3130 Oltre alle due funzioni precedenti, lo standard POSIX prevede una terza
3131 funzione di sistema che consenta di ottenere la risoluzione effettiva fornita
3132 da un certo orologio, la funzione è \funcd{clock\_getres} ed il suo prototipo
3133 è:
3134
3135 \begin{funcproto}{
3136 \fhead{time.h}
3137 \fdecl{int clock\_getres(clockid\_t clockid, struct timespec *res)}
3138 \fdesc{Legge la risoluzione di un orologio \textit{real-time}.} 
3139 }
3140
3141 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3142   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3143   \begin{errlist}
3144   \item[\errcode{EFAULT}] l'indirizzo di \param{res} non è valido.
3145   \item[\errcode{EINVAL}] il valore specificato per \param{clockid} non è
3146     valido.
3147   \end{errlist}
3148 }
3149 \end{funcproto}
3150
3151 La funzione richiede come primo argomento l'indicazione dell'orologio di cui
3152 si vuole conoscere la risoluzione (effettuata allo stesso modo delle due
3153 precedenti) e questa verrà restituita in una struttura \struct{timespec}
3154 all'indirizzo puntato dall'argomento \param{res}.
3155
3156 Come accennato il valore di questa risoluzione dipende sia dall'hardware
3157 disponibile che dalla implementazione delle funzioni, e costituisce il limite
3158 minimo di un intervallo di tempo che si può indicare. Qualunque valore si
3159 voglia utilizzare nelle funzioni di impostazione che non corrisponda ad un
3160 multiplo intero di questa risoluzione, sarà troncato in maniera automatica. 
3161
3162 Gli orologi elencati nella seconda sezione di
3163 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types} sono delle estensioni specifiche di
3164 Linux, create per rispondere ad alcune esigenze specifiche, come quella di
3165 tener conto di eventuali periodi di sospensione del sistema, e presenti solo
3166 nelle versioni più recenti del kernel. In particolare gli ultimi due,
3167 contraddistinti dal suffisso \texttt{\_ALARM}, hanno un impiego particolare,
3168 derivato dalle esigenze emerse con Android per l'uso di Linux sui cellulari,
3169 che consente di creare timer che possono scattare, riattivando il sistema,
3170 anche quando questo è in sospensione. Per il loro utilizzo è prevista la
3171 necessità di una capacità specifica, \const{CAP\_WAKE\_ALARM} (vedi
3172 sez.~\ref{sec:proc_capabilities}).
3173
3174 Si tenga presente inoltre che con l'introduzione degli \textit{high resolution
3175   timer} i due orologi \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e
3176 \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} fanno riferimento ai contatori presenti in
3177 opportuni registri interni del processore; questo sui sistemi multiprocessore
3178 può avere delle ripercussioni sulla precisione delle misure di tempo che vanno
3179 al di là della risoluzione teorica ottenibile con \func{clock\_getres}, che
3180 può essere ottenuta soltanto quando si è sicuri che un processo (o un
3181 \textit{thread}) sia sempre stato eseguito sullo stesso processore.
3182
3183 Con i sistemi multiprocessore infatti ogni singola CPU ha i suoi registri
3184 interni, e se ciascuna di esse utilizza una base di tempo diversa (se cioè il
3185 segnale di temporizzazione inviato ai processori non ha una sola provenienza)
3186 in genere ciascuna di queste potrà avere delle frequenze leggermente diverse,
3187 e si otterranno pertanto dei valori dei contatori scorrelati fra loro, senza
3188 nessuna possibilità di sincronizzazione.
3189
3190 Il problema si presenta, in forma più lieve, anche se la base di tempo è la
3191 stessa, dato che un sistema multiprocessore non avvia mai tutte le CPU allo
3192 stesso istante, si potrà così avere di nuovo una differenza fra i contatori,
3193 soggetta però soltanto ad uno sfasamento costante. Per questo caso il kernel
3194 per alcune architetture ha del codice che consente di ridurre al minimo la
3195 differenza, ma non può essere comunque garantito che questa si annulli (anche
3196 se in genere risulta molto piccola e trascurabile nella gran parte dei casi).
3197
3198 Per poter gestire questo tipo di problematiche lo standard ha previsto una
3199 apposita funzione che sia in grado di ottenere l'identificativo dell'orologio
3200 associato al \textit{process time} di un processo, la funzione è
3201 \funcd{clock\_getcpuclockid} ed il suo prototipo è:
3202
3203 \begin{funcproto}{
3204 \fhead{time.h}
3205 \fdecl{int clock\_getcpuclockid(pid\_t pid, clockid\_t *clockid)}
3206 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU usato da un processo.} 
3207 }
3208
3209 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3210   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3211   \begin{errlist}
3212   \item[\errcode{ENOSYS}] non c'è il supporto per ottenere l'orologio relativo
3213     al \textit{process time} di un altro processo, e \param{pid} non
3214     corrisponde al processo corrente.
3215   \item[\errcode{EPERM}] il chiamante non ha il permesso di accedere alle
3216     informazioni relative al processo \param{pid}, avviene solo se è
3217     disponibile il supporto per leggere l'orologio relativo ad un altro
3218     processo.
3219   \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il processo \param{pid}.
3220   \end{errlist}
3221 }
3222 \end{funcproto}
3223
3224 La funzione ritorna l'identificativo di un orologio di sistema associato ad un
3225 processo indicato tramite l'argomento \param{pid}. Un utente normale, posto
3226 che il kernel sia sufficientemente recente da supportare questa funzionalità,
3227 può accedere soltanto ai dati relativi ai propri processi.
3228
3229 Del tutto analoga a \func{clock\_getcpuclockid}, ma da utilizzare per ottenere
3230 l'orologio associato ad un \textit{thread} invece che a un processo, è
3231 \funcd{pthread\_getcpuclockid},\footnote{per poterla utilizzare, come per
3232   qualunque funzione che faccia riferimento ai \textit{thread}, occorre
3233   effettuare il collegamento alla relativa libreria di gestione compilando il
3234   programma con \texttt{-lpthread}.} il cui prototipo è:
3235
3236 \begin{funcproto}{
3237 \fhead{pthread.h}
3238 \fhead{time.h}
3239 \fdecl{int pthread\_getcpuclockid(pthread\_t thread, clockid\_t *clockid)}
3240 \fdesc{Ottiene l'identificatore dell'orologio di CPU associato ad un
3241   \textit{thread}.} 
3242 }
3243
3244 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo ed un numero positivo per un
3245   errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3246   \begin{errlist}
3247   \item[\errcode{ENOENT}] la funzione non è supportata dal sistema.
3248   \item[\errcode{ESRCH}] non esiste il \textit{thread} identificato
3249   \end{errlist}
3250  }
3251 \end{funcproto}
3252
3253
3254 % TODO, dal 2.6.39 aggiunta clock_adjtime 
3255
3256 Con l'introduzione degli orologi ad alta risoluzione è divenuto possibile
3257 ottenere anche una gestione più avanzata degli allarmi; abbiamo già visto in
3258 sez.~\ref{sec:sig_alarm_abort} come l'interfaccia di \func{setitimer} derivata
3259 da BSD presenti delle serie limitazioni, come la possibilità di perdere un
3260 segnale sotto carico, tanto che nello standard POSIX.1-2008 questa viene
3261 marcata come obsoleta, e ne viene fortemente consigliata la sostituzione con
3262 nuova interfaccia definita dallo standard POSIX.1-2001 che va sotto il nome di
3263 \textit{POSIX Timer API}. Questa interfaccia è stata introdotta a partire dal
3264 kernel 2.6, anche se il supporto di varie funzionalità da essa previste è
3265 stato aggiunto solo in un secondo tempo.
3266
3267 Una delle principali differenze della nuova interfaccia è che un processo può
3268 utilizzare un numero arbitrario di timer; questi vengono creati (ma non
3269 avviati) tramite la funzione di sistema \funcd{timer\_create}, il cui
3270 prototipo è:
3271
3272 \begin{funcproto}{
3273 \fhead{signal.h}
3274 \fhead{time.h}
3275 \fdecl{int timer\_create(clockid\_t clockid, struct sigevent *evp,
3276     timer\_t *timerid)}
3277 \fdesc{Crea un nuovo timer POSIX.} 
3278 }
3279
3280 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3281   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3282   \begin{errlist}
3283   \item[\errcode{EAGAIN}] fallimento nel tentativo di allocare le strutture
3284     dei timer.
3285   \item[\errcode{EINVAL}] uno dei valori specificati per \param{clockid} o per
3286     i campi \var{sigev\_notify}, \var{sigev\_signo} o
3287     \var{sigev\_notify\_thread\_id} di \param{evp} non è valido.
3288   \item[\errcode{ENOMEM}] errore di allocazione della memoria.
3289   \end{errlist}
3290 }
3291 \end{funcproto}
3292
3293 La funzione richiede tre argomenti: il primo argomento serve ad indicare quale
3294 tipo di orologio si vuole utilizzare e prende uno dei valori di
3295 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}; di detti valori però non è previsto
3296 l'uso di \const{CLOCK\_MONOTONIC\_RAW} mentre
3297 \const{CLOCK\_PROCESS\_CPUTIME\_ID} e \const{CLOCK\_THREAD\_CPUTIME\_ID} sono
3298 disponibili solo a partire dal kernel 2.6.12. Si può così fare riferimento sia
3299 ad un tempo assoluto che al tempo utilizzato dal processo (o \textit{thread})
3300 stesso. Si possono inoltre utilizzare, posto di avere un kernel che li
3301 supporti, gli orologi aggiuntivi della seconda parte di
3302 tab.~\ref{tab:sig_timer_clockid_types}. 
3303
3304 Il secondo argomento richiede una trattazione più dettagliata, in quanto
3305 introduce una struttura di uso generale, \struct{sigevent}, che viene
3306 utilizzata anche da altre funzioni, come quelle per l'I/O asincrono (vedi
3307 sez.~\ref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di messaggi POSIX (vedi
3308 sez.~\ref{sec:ipc_posix_mq}) e che serve ad indicare in maniera generica un
3309 meccanismo di notifica.
3310
3311 \begin{figure}[!htb]
3312   \footnotesize \centering
3313   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3314     \includestruct{listati/sigevent.h}
3315   \end{minipage} 
3316   \normalsize 
3317   \caption{La struttura \structd{sigevent}, usata per specificare in maniera
3318     generica diverse modalità di notifica degli eventi.}
3319   \label{fig:struct_sigevent}
3320 \end{figure}
3321
3322 La struttura \struct{sigevent} (accessibile includendo \headfile{time.h}) è
3323 riportata in fig.~\ref{fig:struct_sigevent}, la definizione effettiva dipende
3324 dall'implementazione, quella mostrata è la versione descritta nella pagina di
3325 manuale di \func{timer\_create}. Il campo \var{sigev\_notify} è il più
3326 importante essendo quello che indica le modalità della notifica, gli altri
3327 dipendono dal valore che si è specificato per \var{sigev\_notify}, si sono
3328 riportati in tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify}. La scelta del meccanismo di
3329 notifica viene fatta impostando uno dei valori di
3330 tab.~\ref{tab:sigevent_sigev_notify} per \var{sigev\_notify}, e fornendo gli
3331 eventuali ulteriori argomenti necessari a secondo della scelta
3332 effettuata. Diventa così possibile indicare l'uso di un segnale o l'esecuzione
3333 (nel caso di uso dei \textit{thread}) di una funzione di modifica in un
3334 \textit{thread} dedicato.
3335
3336 \begin{table}[htb]
3337   \footnotesize
3338   \centering
3339   \begin{tabular}[c]{|l|p{10cm}|}
3340     \hline
3341     \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
3342     \hline
3343     \hline
3344     \const{SIGEV\_NONE}    & Non viene inviata nessuna notifica.\\
3345     \const{SIGEV\_SIGNAL}  & La notifica viene effettuata inviando al processo
3346                              chiamante il segnale specificato dal campo
3347                              \var{sigev\_signo}; se il gestore di questo
3348                              segnale è stato installato con
3349                              \const{SA\_SIGINFO} gli verrà restituito il
3350                              valore specificato con \var{sigev\_value} (una
3351                              \direct{union} \texttt{sigval}, la cui definizione
3352                              è in fig.~\ref{fig:sig_sigval}) come valore del
3353                              campo \var{si\_value} di \struct{siginfo\_t}.\\
3354     \const{SIGEV\_THREAD}  & La notifica viene effettuata creando un nuovo
3355                              \itindex{thread} \textit{thread} che esegue la
3356                              funzione di notifica specificata da
3357                              \var{sigev\_notify\_function} con argomento
3358                              \var{sigev\_value}. Se questo è diverso da
3359                              \val{NULL}, il \textit{thread} viene creato con
3360                              gli attributi specificati da
3361                              \var{sigev\_notify\_attribute}.\footnotemark\\
3362     \const{SIGEV\_THREAD\_ID}& Invia la notifica come segnale (con le stesse
3363                              modalità di \const{SIGEV\_SIGNAL}) che però viene
3364                              recapitato al \textit{thread} indicato dal campo
3365                              \var{sigev\_notify\_thread\_id}. Questa modalità
3366                              è una estensione specifica di Linux, creata come
3367                              supporto per le librerie di gestione dei
3368                              \textit{thread}, pertanto non deve essere usata
3369                              da codice normale.\\
3370     \hline
3371   \end{tabular}
3372   \caption{Valori possibili per il campo \var{sigev\_notify} in una struttura
3373     \struct{sigevent}.} 
3374   \label{tab:sigevent_sigev_notify}
3375 \end{table}
3376
3377 \footnotetext{nel caso dei \textit{timer} questa funzionalità è considerata un
3378   esempio di pessima implementazione di una interfaccia, richiesta dallo
3379   standard POSIX, ma da evitare totalmente nell'uso ordinario, a causa della
3380   possibilità di creare disservizi generando una gran quantità di processi,
3381   tanto che ne è stata richiesta addirittura la rimozione.}
3382
3383 Nel caso di \func{timer\_create} occorrerà passare alla funzione come secondo
3384 argomento l'indirizzo di una di queste strutture per indicare le modalità con
3385 cui si vuole essere notificati della scadenza del timer, se non si specifica
3386 nulla (passando un valore \val{NULL}) verrà inviato il segnale
3387 \signal{SIGALRM} al processo corrente, o per essere più precisi verrà
3388 utilizzato un valore equivalente all'aver specificato \const{SIGEV\_SIGNAL}
3389 per \var{sigev\_notify}, \signal{SIGALRM} per \var{sigev\_signo} e
3390 l'identificatore del timer come valore per \var{sigev\_value.sival\_int}.
3391
3392 Il terzo argomento deve essere l'indirizzo di una variabile di tipo
3393 \type{timer\_t} dove sarà scritto l'identificativo associato al timer appena
3394 creato, da usare in tutte le successive funzioni di gestione. Una volta creato
3395 questo identificativo resterà univoco all'interno del processo stesso fintanto
3396 che il timer non viene cancellato.
3397
3398 Si tenga presente che eventuali POSIX timer creati da un processo non vengono
3399 ereditati dai processi figli creati con \func{fork} e che vengono cancellati
3400 nella esecuzione di un programma diverso attraverso una delle funzioni
3401 \func{exec}. Si tenga presente inoltre che il kernel prealloca l'uso di un
3402 segnale \textit{real-time} per ciascun timer che viene creato con
3403 \func{timer\_create}; dato che ciascuno di essi richiede un posto nella coda
3404 dei segnali \textit{real-time}, il numero massimo di timer utilizzabili da un
3405 processo è limitato dalle dimensioni di detta coda, ed anche, qualora questo
3406 sia stato impostato, dal limite \const{RLIMIT\_SIGPENDING}.
3407
3408 Una volta creato il timer \func{timer\_create} ed ottenuto il relativo
3409 identificatore, si può attivare o disattivare un allarme (in gergo
3410 \textsl{armare} o \textsl{disarmare} il timer) con la funzione di sistema
3411 \funcd{timer\_settime}, il cui prototipo è:
3412
3413 \begin{funcproto}{
3414 \fhead{signal.h}
3415 \fhead{time.h}
3416 \fdecl{int timer\_settime(timer\_t timerid, int flags, const struct
3417     itimerspec *new\_value, struct itimerspec *old\_value)}
3418 \fdesc{Arma o disarma un timer POSIX.} 
3419 }
3420
3421 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3422   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3423   \begin{errlist}
3424   \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3425     per \param{new\_value} o \param{old\_value}.
3426   \item[\errcode{EINVAL}] all'interno di \param{new\_value.value} si è
3427     specificato un tempo negativo o un numero di nanosecondi maggiore di
3428     999999999.
3429   \end{errlist}
3430 }
3431 \end{funcproto}
3432
3433 La funzione richiede che si indichi la scadenza del timer con
3434 l'argomento \param{new\_value}, che deve essere specificato come puntatore ad
3435 una struttura di tipo \struct{itimerspec}, la cui definizione è riportata in
3436 fig.~\ref{fig:struct_itimerspec}; se il puntatore \param{old\_value} è diverso
3437 da \val{NULL} il valore corrente della scadenza verrà restituito in una
3438 analoga struttura, ovviamente in entrambi i casi le strutture devono essere
3439 state allocate.
3440
3441 \begin{figure}[!htb]
3442   \footnotesize \centering
3443   \begin{minipage}[c]{0.8\textwidth}
3444     \includestruct{listati/itimerspec.h}
3445   \end{minipage} 
3446   \normalsize 
3447   \caption{La struttura \structd{itimerspec}, usata per specificare la
3448     scadenza di un allarme.}
3449   \label{fig:struct_itimerspec}
3450 \end{figure}
3451
3452 Ciascuno dei due campi di \struct{itimerspec} indica un tempo, da specificare
3453 con una precisione fino al nanosecondo tramite una struttura \struct{timespec}
3454 (la cui definizione è riportata fig.~\ref{fig:sys_timespec_struct}). Il campo
3455 \var{it\_value} indica la prima scadenza dell'allarme. Di default, quando il
3456 valore di \param{flags} è nullo, questo valore viene considerato come un
3457 intervallo relativo al tempo corrente, il primo allarme scatterà cioè dopo il
3458 numero di secondi e nanosecondi indicati da questo campo. Se invece si usa
3459 per \param{flags} il valore \const{TIMER\_ABSTIME}, che al momento è l'unico
3460 valore valido per \param{flags}, allora \var{it\_value} viene considerato come
3461 un valore assoluto rispetto al valore usato dall'orologio a cui è associato il
3462 timer. 
3463
3464 Quindi a seconda dei casi si potrà impostare un timer o con un tempo assoluto,
3465 quando si opera rispetto all'orologio di sistema (nel qual caso il valore deve
3466 essere in secondi e nanosecondi dalla \textit{epoch}) o con un numero di
3467 secondi o nanosecondi rispetto alla partenza di un orologio di CPU, quando si
3468 opera su uno di questi.  Infine un valore nullo di \var{it\_value}, dove per
3469 nullo si intende con valori nulli per entrambi i campi \var{tv\_sec} e
3470 \var{tv\_nsec}, può essere utilizzato, indipendentemente dal tipo di orologio
3471 utilizzato, per disarmare l'allarme.
3472
3473 Il campo \var{it\_interval} di \struct{itimerspec} viene invece utilizzato per
3474 impostare un allarme periodico.  Se il suo valore è nullo, se cioè sono nulli
3475 tutti e due i due campi \var{tv\_sec} e \var{tv\_nsec} di detta struttura
3476 \struct{timespec}, l'allarme scatterà una sola volta secondo quando indicato
3477 con \var{it\_value}, altrimenti il valore specificato nella struttura verrà
3478 preso come l'estensione del periodo di ripetizione della generazione
3479 dell'allarme, che proseguirà indefinitamente fintanto che non si disarmi il
3480 timer.
3481
3482 Se il timer era già stato armato la funzione sovrascrive la precedente
3483 impostazione, se invece si indica come prima scadenza un tempo già passato,
3484 l'allarme verrà notificato immediatamente e al contempo verrà incrementato il
3485 contatore dei superamenti. Questo contatore serve a fornire una indicazione al
3486 programma che riceve l'allarme su un eventuale numero di scadenze che sono
3487 passate prima della ricezione della notifica dell'allarme. 
3488
3489 É infatti possibile, qualunque sia il meccanismo di notifica scelto, che
3490 quest'ultima venga ricevuta dopo che il timer è scaduto più di una volta,
3491 specialmente se si imposta un timer con una ripetizione a frequenza
3492 elevata. Nel caso dell'uso di un segnale infatti il sistema mette in coda un
3493 solo segnale per timer,\footnote{questo indipendentemente che si tratti di un
3494   segnale ordinario o \textit{real-time}, per questi ultimi sarebbe anche
3495   possibile inviare un segnale per ogni scadenza, questo però non viene fatto
3496   per evitare il rischio, tutt'altro che remoto, di riempire la coda.} e se il
3497 sistema è sotto carico o se il segnale è bloccato, prima della sua ricezione
3498 può passare un intervallo di tempo sufficientemente lungo ad avere scadenze
3499 multiple, e lo stesso può accadere anche se si usa un \textit{thread} di
3500 notifica.
3501
3502 Per questo motivo il gestore del segnale o il \textit{thread} di notifica può
3503 ottenere una indicazione di quante volte il timer è scaduto dall'invio della
3504 notifica utilizzando la funzione di sistema \funcd{timer\_getoverrun}, il cui
3505 prototipo è:
3506
3507 \begin{funcproto}{
3508 \fhead{time.h}
3509 \fdecl{int timer\_getoverrun(timer\_t timerid)}
3510 \fdesc{Ottiene il numero di scadenze di un timer POSIX.} 
3511 }
3512
3513 {La funzione ritorna il numero di scadenze di un timer in caso di successo e
3514   $-1$ per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
3515   \begin{errlist}
3516   \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3517   \end{errlist}
3518 }
3519 \end{funcproto}
3520
3521 La funzione ritorna il numero delle scadenze avvenute, che può anche essere
3522 nullo se non ve ne sono state. Come estensione specifica di Linux,\footnote{in
3523   realtà lo standard POSIX.1-2001 prevede gli \textit{overrun} solo per i
3524   segnali e non ne parla affatto in riferimento ai \textit{thread}.}  quando
3525 si usa un segnale come meccanismo di notifica, si può ottenere direttamente
3526 questo valore nel campo \var{si\_overrun} della struttura \struct{siginfo\_t}
3527 (illustrata in fig.~\ref{fig:sig_siginfo_t}) restituita al gestore del segnale
3528 installato con \func{sigaction}; in questo modo non è più necessario eseguire
3529 successivamente una chiamata a questa funzione per ottenere il numero delle
3530 scadenze. Al gestore del segnale viene anche restituito, come ulteriore
3531 informazione, l'identificativo del timer, in questo caso nel campo
3532 \var{si\_timerid}.
3533
3534 Qualora si voglia rileggere lo stato corrente di un timer, ed ottenere il
3535 tempo mancante ad una sua eventuale scadenza, si deve utilizzare la funzione
3536 di sistema \funcd{timer\_gettime}, il cui prototipo è:
3537
3538 \begin{funcproto}{
3539 \fhead{time.h}
3540 \fdecl{int timer\_gettime(timer\_t timerid, int flags, struct
3541     itimerspec *curr\_value)}
3542 \fdesc{Legge lo stato di un timer POSIX.} 
3543 }
3544
3545 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3546   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3547   \begin{errlist}
3548   \item[\errcode{EFAULT}] si è specificato un indirizzo non valido
3549     per \param{curr\_value}.
3550   \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3551   \end{errlist}
3552 }
3553 \end{funcproto}
3554
3555 La funzione restituisce nella struttura \struct{itimerspec} puntata
3556 da \param{curr\_value} il tempo restante alla prossima scadenza nel campo
3557 \var{it\_value}. Questo tempo viene sempre indicato in forma relativa, anche
3558 nei casi in cui il timer era stato precedentemente impostato con
3559 \const{TIMER\_ABSTIME} indicando un tempo assoluto.  Il ritorno di un valore
3560 nullo nel campo \var{it\_value} significa che il timer è disarmato o è
3561 definitivamente scaduto. 
3562
3563 Nel campo \var{it\_interval} di \param{curr\_value} viene invece restituito,
3564 se questo era stato impostato, il periodo di ripetizione del timer.  Anche in
3565 questo caso il ritorno di un valore nullo significa che il timer non era stato
3566 impostato per una ripetizione e doveva operare, come suol dirsi, a colpo
3567 singolo (in gergo \textit{one shot}).
3568
3569 Infine, quando un timer non viene più utilizzato, lo si può cancellare,
3570 rimuovendolo dal sistema e recuperando le relative risorse, effettuando in
3571 sostanza l'operazione inversa rispetto a \funcd{timer\_create}. Per questo
3572 compito lo standard prevede una apposita funzione di sistema,
3573 \funcd{timer\_delete}, il cui prototipo è:
3574
3575 \begin{funcproto}{
3576 \fhead{time.h}
3577 \fdecl{int timer\_delete(timer\_t timerid)}
3578 \fdesc{Cancella un timer POSIX.} 
3579 }
3580
3581 {La funzione ritorna $0$ in caso di successo e $-1$ per un errore, nel qual
3582   caso \var{errno} assumerà uno dei valori: 
3583   \begin{errlist}
3584     \item[\errcode{EINVAL}] \param{timerid} non indica un timer valido.
3585   \end{errlist}
3586 }
3587 \end{funcproto}
3588
3589 La funzione elimina il timer identificato da \param{timerid}, disarmandolo se
3590 questo era stato attivato. Nel caso, poco probabile ma comunque possibile, che
3591 un timer venga cancellato prima della ricezione del segnale pendente per la
3592 notifica di una scadenza, il comportamento del sistema è indefinito.
3593
3594 Infine a partire dal kernel 2.6 e per le versioni della \acr{libc} superiori
3595 alla 2.1, si può utilizzare la nuova interfaccia dei timer POSIX anche per le
3596 funzioni di attesa, per questo è disponibile la funzione di sistema
3597 \funcd{clock\_nanosleep}, il cui prototipo è:
3598
3599 \begin{funcproto}{