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14 I segnali sono il primo e più semplice meccanismo di comunicazione nei
15 confronti dei processi. Nella loro versione originale essi portano con sé
16 nessuna informazione che non sia il loro tipo; si tratta in sostanza di
17 un'interruzione software portata ad un processo.
19 In genere essi vengono usati dal kernel per riportare ai processi situazioni
20 eccezionali (come errori di accesso, eccezioni aritmetiche, etc.) ma possono
21 anche essere usati come forma elementare di comunicazione fra processi (ad
22 esempio vengono usati per il controllo di sessione), per notificare eventi
23 (come la terminazione di un processo figlio), ecc.
25 In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali,
26 partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono
27 realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità
28 di generazione fino ad esaminare in dettaglio funzioni e le metodologie di
29 gestione avanzate e le estensioni fatte all'interfaccia classica nelle nuovi
30 versioni dello standard POSIX.
33 \section{Introduzione}
36 In questa sezione esamineremo i concetti generali relativi ai segnali, vedremo
37 le loro caratteristiche di base, introdurremo le nozioni di fondo relative
38 all'architettura del funzionamento dei segnali e alle modalità con cui il
39 sistema gestisce l'interazione fra di essi ed i processi.
42 \subsection{I concetti base}
45 Come il nome stesso indica i segnali sono usati per notificare ad un processo
46 l'occorrenza di un qualche evento. Gli eventi che possono generare un segnale
47 sono vari; un breve elenco di possibili cause per l'emissione di un segnale è
51 \item un errore del programma, come una divisione per zero o un tentativo di
52 accesso alla memoria fuori dai limiti validi.
53 \item la terminazione di un processo figlio.
54 \item la scadenza di un timer o di un allarme.
55 \item il tentativo di effettuare un'operazione di input/output che non può
57 \item una richiesta dell'utente di terminare o fermare il programma. In genere
58 si realizza attraverso un segnale mandato dalla shell in corrispondenza
59 della pressione di tasti del terminale come \code{C-c} o
60 \code{C-z}.\footnote{indichiamo con \code{C-x} la pressione simultanea al
61 tasto \code{x} del tasto control (ctrl in molte tastiere).}
62 \item l'esecuzione di una \func{kill} o di una \func{raise} da parte del
63 processo stesso o di un'altro (solo nel caso della \func{kill}).
66 Ciascuno di questi eventi (compresi gli ultimi due che pure sono controllati
67 dall'utente o da un altro processo) comporta l'intervento diretto da parte del
68 kernel che causa la generazione un particolare tipo di segnale.
70 Quando un processo riceve un segnale, invece del normale corso del programma,
71 viene eseguita una azione predefinita o una apposita routine di gestione
72 (quello che da qui in avanti chiameremo il \textsl{gestore} del segnale,
73 dall'inglese\textit{signal handler}) che può essere stata specificata
74 dall'utente (nel qual caso si dice che si \textsl{intercetta} il segnale).
77 \subsection{Le \textsl{semantiche} del funzionamento dei segnali}
78 \label{sec:sig_semantics}
80 Negli anni il comportamento del sistema in risposta ai segnali è stato
81 modificato in vari modi nelle differenti implementazioni di Unix. Si possono
82 individuare due tipologie fondamentali di comportamento dei segnali (dette
83 \textsl{semantiche}) che vengono chiamate rispettivamente \textsl{semantica
84 affidabile} (o \textit{reliable}) e \textsl{semantica inaffidabile} (o
87 Nella \textsl{semantica inaffidabile} (quella implementata dalle prime
88 versioni di Unix) la routine di gestione del segnale specificata dall'utente
89 non resta attiva una volta che è stata eseguita; è perciò compito dell'utente
90 stesso ripetere l'installazione all'interno del \textsl{gestore} del segnale,
91 in tutti quei casi in cui si vuole che esso resti attivo.
93 In questo caso è possibile una situazione in cui i segnali possono essere
94 perduti. Si consideri il segmento di codice riportato in
95 \secref{fig:sig_old_handler}, nel programma principale viene installato un
96 gestore (\texttt{\small 5}), ed in quest'ultimo la prima operazione
97 (\texttt{\small 11}) è quella di reinstallare se stesso. Se nell'esecuzione
98 del gestore un secondo segnale arriva prima che esso abbia potuto eseguire la
99 reinstallazione, verrà eseguito il comportamento predefinito assegnato al
100 segnale stesso, il che può comportare, a seconda dei casi, che il segnale
101 viene perso (se l'impostazione predefinita era quello di ignorarlo) o la
102 terminazione immediata del processo; in entrambi i casi l'azione prevista non
106 \footnotesize \centering
107 \begin{minipage}[c]{15cm}
108 \includecodesample{listati/unreliable_sig.c}
111 \caption{Esempio di codice di un gestore di segnale per la semantica
113 \label{fig:sig_old_handler}
116 Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa
117 semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}; infatti la ricezione del
118 segnale e la reinstallazione del suo gestore non sono operazioni
119 atomiche, e sono sempre possibili delle race condition\index{race condition}
120 (sull'argomento vedi quanto detto in \secref{sec:proc_multi_prog}).
122 Un'altro problema è che in questa semantica non esiste un modo per bloccare i
123 segnali quando non si vuole che arrivino; i processi possono ignorare il
124 segnale, ma non è possibile istruire il sistema a non fare nulla in occasione
125 di un segnale, pur mantenendo memoria del fatto che è avvenuto.
127 Nella semantica \textsl{affidabile} (quella utilizzata da Linux e da ogni Unix
128 moderno) il gestore una volta installato resta attivo e non si hanno
129 tutti i problemi precedenti. In questa semantica i segnali vengono
130 \textsl{generati} dal kernel per un processo all'occorrenza dell'evento che
131 causa il segnale. In genere questo viene fatto dal kernel impostando l'apposito
132 campo della \struct{task\_struct} del processo nella process table (si veda
133 \figref{fig:proc_task_struct}).
135 Si dice che il segnale viene \textsl{consegnato} al processo (dall'inglese
136 \textit{delivered}) quando viene eseguita l'azione per esso prevista, mentre
137 per tutto il tempo che passa fra la generazione del segnale e la sua consegna
138 esso è detto \textsl{pendente} (o \textit{pending}). In genere questa
139 procedura viene effettuata dallo scheduler\index{scheduler} quando,
140 riprendendo l'esecuzione del processo in questione, verifica la presenza del
141 segnale nella \struct{task\_struct} e mette in esecuzione il gestore.
143 In questa semantica un processo ha la possibilità di bloccare la consegna dei
144 segnali, in questo caso, se l'azione per il suddetto segnale non è quella di
145 ignorarlo, il segnale resta \textsl{pendente} fintanto che il processo non lo
146 sblocca (nel qual caso viene consegnato) o imposta l'azione corrispondente per
149 Si tenga presente che il kernel stabilisce cosa fare con un segnale che è
150 stato bloccato al momento della consegna, non quando viene generato; questo
151 consente di cambiare l'azione per il segnale prima che esso venga consegnato,
152 e si può usare la funzione \func{sigpending} (vedi \secref{sec:sig_sigmask})
153 per determinare quali segnali sono bloccati e quali sono pendenti.
156 \subsection{Tipi di segnali}
157 \label{sec:sig_types}
159 In generale gli eventi che generano segnali si possono dividere in tre
160 categorie principali: errori, eventi esterni e richieste esplicite.
162 Un errore significa che un programma ha fatto qualcosa di sbagliato e non può
163 continuare ad essere eseguito. Non tutti gli errori causano dei segnali, in
164 genere la condizione di errore più comune comporta la restituzione di un
165 codice di errore da parte di una funzione di libreria, sono gli errori che
166 possono avvenire ovunque in un programma che causano l'emissione di un
167 segnale, come le divisioni per zero o l'uso di indirizzi di memoria non validi.
169 Un evento esterno ha in genere a che fare con l'I/O o con altri processi;
170 esempi di segnali di questo tipo sono quelli legati all'arrivo di dati di
171 input, scadenze di un timer, terminazione di processi figli.
173 Una richiesta esplicita significa l'uso di una chiamata di sistema (come
174 \func{kill} o \func{raise}) per la generazione di un segnale, cosa che
175 viene fatta usualmente dalla shell quando l'utente invoca la sequenza di tasti
176 di stop o di suspend, ma può essere pure inserita all'interno di un programma.
178 Si dice poi che i segnali possono essere \textsl{asincroni} o
179 \textsl{sincroni}. Un segnale \textsl{sincrono} è legato ad una azione
180 specifica di un programma ed è inviato (a meno che non sia bloccato) durante
181 tale azione; molti errori generano segnali \textsl{sincroni}, così come la
182 richiesta esplicita da parte del processo tramite le chiamate al sistema.
183 Alcuni errori come la divisione per zero non sono completamente sincroni e
184 possono arrivare dopo qualche istruzione.
186 I segnali \textsl{asincroni} sono generati da eventi fuori dal controllo del
187 processo che li riceve, e arrivano in tempi impredicibili nel corso
188 dell'esecuzione del programma. Eventi esterni come la terminazione di un
189 processo figlio generano segnali \textsl{asincroni}, così come le richieste di
190 generazione di un segnale effettuate da altri processi.
192 In generale un tipo di segnale o è sincrono o è asincrono, salvo il caso in
193 cui esso sia generato attraverso una richiesta esplicita tramite chiamata al
194 sistema, nel qual caso qualunque tipo di segnale (quello scelto nella
195 chiamata) può diventare sincrono o asincrono a seconda che sia generato
196 internamente o esternamente al processo.
199 \subsection{La notifica dei segnali}
200 \label{sec:sig_notification}
202 Come accennato quando un segnale viene generato, se la sua azione predefinita
203 non è quella di essere ignorato, il kernel prende nota del fatto nella
204 \struct{task\_struct} del processo; si dice così che il segnale diventa
205 \textsl{pendente} (o \textit{pending}), e rimane tale fino al momento in cui
206 verrà notificato al processo (o verrà specificata come azione quella di
209 Normalmente l'invio al processo che deve ricevere il segnale è immediato ed
210 avviene non appena questo viene rimesso in esecuzione dallo
211 scheduler\index{scheduler} che esegue l'azione specificata. Questo a meno che
212 il segnale in questione non sia stato bloccato prima della notifica, nel qual
213 caso l'invio non avviene ed il segnale resta \textsl{pendente}
214 indefinitamente. Quando lo si sblocca il segnale \textsl{pendente} sarà subito
217 Si ricordi però che se l'azione specificata per un segnale è quella di essere
218 ignorato questo sarà scartato immediatamente al momento della sua generazione,
219 e questo anche se in quel momento il segnale è bloccato (perché ciò che viene
220 bloccata è la notifica). Per questo motivo un segnale, fintanto che viene
221 ignorato, non sarà mai notificato, anche se è stato bloccato ed in seguito si
222 è specificata una azione diversa (nel qual caso solo i segnali successivi alla
223 nuova specificazione saranno notificati).
225 Una volta che un segnale viene notificato (che questo avvenga subito o dopo
226 una attesa più o meno lunga) viene eseguita l'azione specificata per il
227 segnale. Per alcuni segnali (\const{SIGKILL} e \const{SIGSTOP}) questa azione
228 è fissa e non può essere cambiata, ma per tutti gli altri si può selezionare
229 una delle tre possibilità seguenti:
232 \item ignorare il segnale.
233 \item catturare il segnale, ed utilizzare il gestore specificato.
234 \item accettare l'azione predefinita per quel segnale.
237 Un programma può specificare queste scelte usando le due funzioni
238 \func{signal} e \func{sigaction} (vedi \secref{sec:sig_signal} e
239 \secref{sec:sig_sigaction}). Se si è installato un gestore sarà
240 quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale. Inoltre il sistema
241 farà si che mentre viene eseguito il gestore di un segnale, quest'ultimo
242 venga automaticamente bloccato (così si possono evitare race
243 condition\index{race condition}).
245 Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata l'azione
246 standard che (come vedremo in \secref{sec:sig_standard}) è propria di ciascun
247 segnale; nella maggior parte dei casi essa porta alla terminazione del
248 processo, ma alcuni segnali che rappresentano eventi innocui vengono ignorati.
250 Quando un segnale termina un processo, il padre può determinare la causa della
251 terminazione esaminando il codice di stato riportato delle funzioni
252 \func{wait} e \func{waitpid} (vedi \secref{sec:proc_wait}); questo è il modo
253 in cui la shell determina i motivi della terminazione di un programma e scrive
254 un eventuale messaggio di errore.
256 I segnali che rappresentano errori del programma (divisione per zero o
257 violazioni di accesso) hanno anche la caratteristica di scrivere un file di
258 \textit{core dump} che registra lo stato del processo (ed in particolare della
259 memoria e dello stack) prima della terminazione. Questo può essere esaminato
260 in seguito con un debugger per investigare sulla causa dell'errore. Lo stesso
261 avviene se i suddetti segnale vengono generati con una \func{kill}.
264 \section{La classificazione dei segnali}
265 \label{sec:sig_classification}
267 Esamineremo in questa sezione quali sono i vari segnali definiti nel sistema,
268 le loro caratteristiche e tipologia, le varie macro e costanti che permettono
269 di identificarli, e le funzioni che ne stampano la descrizione.
272 \subsection{I segnali standard}
273 \label{sec:sig_standard}
275 Ciascun segnale è identificato rispetto al sistema da un numero, ma l'uso
276 diretto di questo numero da parte dei programmi è da evitare, in quanto esso
277 può variare a seconda dell'implementazione del sistema, e nel caso si Linux,
278 anche a seconda dell'architettura hardware.
279 Per questo motivo ad ogni segnale viene associato un nome, definendo con una
280 macro di preprocessore una costante uguale al suddetto numero. Sono questi
281 nomi, che sono standardizzati e sostanzialmente uniformi rispetto alle varie
282 implementazioni, che si devono usare nei programmi. Tutti i nomi e le funzioni
283 che concernono i segnali sono definiti nell'header di sistema \file{signal.h}.
285 Il numero totale di segnali presenti è dato dalla macro \const{NSIG}, e dato
286 che i numeri dei segnali sono allocati progressivamente, essa corrisponde
287 anche al successivo del valore numerico assegnato all'ultimo segnale definito.
288 In \tabref{tab:sig_signal_list} si è riportato l'elenco completo dei segnali
289 definiti in Linux (estratto dalle pagine di manuale), comparati con quelli
290 definiti in vari standard.
295 \begin{tabular}[c]{|c|p{8cm}|}
297 \textbf{Sigla} & \textbf{Significato} \\
300 A & L'azione predefinita è terminare il processo. \\
301 B & L'azione predefinita è ignorare il segnale. \\
302 C & L'azione predefinita è terminare il processo e scrivere un \textit{core
304 D & L'azione predefinita è fermare il processo. \\
305 E & Il segnale non può essere intercettato. \\
306 F & Il segnale non può essere ignorato.\\
309 \caption{Legenda delle azioni predefinite dei segnali riportate in
310 \tabref{tab:sig_signal_list}.}
311 \label{tab:sig_action_leg}
314 In \tabref{tab:sig_signal_list} si sono anche riportate le azioni predefinite
315 di ciascun segnale (riassunte con delle lettere, la cui legenda completa è in
316 \tabref{tab:sig_action_leg}), quando nessun gestore è installato un
317 segnale può essere ignorato o causare la terminazione del processo. Nella
318 colonna standard sono stati indicati anche gli standard in cui ciascun segnale
319 è definito, secondo lo schema di \tabref{tab:sig_standard_leg}.
325 \begin{tabular}[c]{|c|l|}
327 \textbf{Sigla} & \textbf{Standard} \\
336 \caption{Legenda dei valori della colonna \textbf{Standard} di
337 \tabref{tab:sig_signal_list}.}
338 \label{tab:sig_standard_leg}
341 In alcuni casi alla terminazione del processo è associata la creazione di un
342 file (posto nella directory corrente del processo e chiamato \file{core}) su
343 cui viene salvata un'immagine della memoria del processo (il cosiddetto
344 \textit{core dump}), che può essere usata da un debugger per esaminare lo
345 stato dello stack e delle variabili al momento della ricezione del segnale.
350 \begin{tabular}[c]{|l|c|c|p{8cm}|}
352 \textbf{Segnale} &\textbf{Standard}&\textbf{Azione}&\textbf{Descrizione} \\
355 \const{SIGHUP} &PL & A & Hangup o terminazione del processo di
357 \const{SIGINT} &PL & A & Interrupt da tastiera (\cmd{C-c}) \\
358 \const{SIGQUIT} &PL & C & Quit da tastiera (\cmd{C-y}) \\
359 \const{SIGILL} &PL & C & Istruzione illecita \\
360 \const{SIGABRT} &PL & C & Segnale di abort da \func{abort} \\
361 \const{SIGFPE} &PL & C & Errore aritmetico \\
362 \const{SIGKILL} &PL &AEF& Segnale di terminazione forzata \\
363 \const{SIGSEGV} &PL & C & Errore di accesso in memoria \\
364 \const{SIGPIPE} &PL & A & Pipe spezzata \\
365 \const{SIGALRM} &PL & A & Segnale del timer da \func{alarm} \\
366 \const{SIGTERM} &PL & A & Segnale di terminazione \verb|C-\| \\
367 \const{SIGUSR1} &PL & A & Segnale utente numero 1 \\
368 \const{SIGUSR2} &PL & A & Segnale utente numero 2 \\
369 \const{SIGCHLD} &PL & B & Figlio terminato o fermato \\
370 \const{SIGCONT} &PL & & Continua se fermato \\
371 \const{SIGSTOP} &PL &DEF& Ferma il processo \\
372 \const{SIGTSTP} &PL & D & Pressione del tasto di stop sul terminale \\
373 \const{SIGTTIN} &PL & D & Input sul terminale per un processo
375 \const{SIGTTOU} &PL & D & Output sul terminale per un processo
377 \const{SIGBUS} &SL & C & Errore sul bus (bad memory access) \\
378 \const{SIGPOLL} &SL & A & \textit{Pollable event} (Sys V).
379 Sinonimo di \const{SIGIO} \\
380 \const{SIGPROF} &SL & A & Timer del profiling scaduto \\
381 \const{SIGSYS} &SL & C & Argomento sbagliato per una subroutine (SVID) \\
382 \const{SIGTRAP} &SL & C & Trappole per un Trace/breakpoint \\
383 \const{SIGURG} &SLB& B & Ricezione di una \textit{urgent condition} su
384 un socket\index{socket}\\
385 \const{SIGVTALRM}&SLB& A & Virtual alarm clock \\
386 \const{SIGXCPU} &SLB& C & Ecceduto il limite sul CPU time \\
387 \const{SIGXFSZ} &SLB& C & Ecceduto il limite sulla dimensione dei file \\
388 \const{SIGIOT} &L & C & IOT trap. Sinonimo di \const{SIGABRT} \\
389 \const{SIGEMT} &L & & \\
390 \const{SIGSTKFLT}&L & A & Errore sullo stack del coprocessore \\
391 \const{SIGIO} &LB & A & L'I/O è possibile (4.2 BSD) \\
392 \const{SIGCLD} &L & & Sinonimo di \const{SIGCHLD} \\
393 \const{SIGPWR} &L & A & Fallimento dell'alimentazione \\
394 \const{SIGINFO} &L & & Sinonimo di \const{SIGPWR} \\
395 \const{SIGLOST} &L & A & Perso un lock sul file (per NFS) \\
396 \const{SIGWINCH} &LB & B & Finestra ridimensionata (4.3 BSD, Sun) \\
397 \const{SIGUNUSED}&L & A & Segnale inutilizzato (diventerà
401 \caption{Lista dei segnali in Linux.}
402 \label{tab:sig_signal_list}
405 La descrizione dettagliata del significato dei vari segnali, raggruppati per
406 tipologia, verrà affrontate nei paragrafi successivi.
409 \subsection{Segnali di errore di programma}
410 \label{sec:sig_prog_error}
412 Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente
413 l'hardware (come per i \textit{page fault} non validi) rileva un qualche
414 errore insanabile nel programma in esecuzione. In generale la generazione di
415 questi segnali significa che il programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha
416 dereferenziato un puntatore non valido o ha eseguito una operazione aritmetica
417 proibita) e l'esecuzione non può essere proseguita.
419 In genere si intercettano questi segnali per permettere al programma di
420 terminare in maniera pulita, ad esempio per ripristinare le impostazioni della
421 console o eliminare i file di lock\index{file!di lock} prima dell'uscita. In
422 questo caso il gestore deve concludersi ripristinando l'azione predefinita e
423 rialzando il segnale, in questo modo il programma si concluderà senza effetti
424 spiacevoli, ma riportando lo stesso stato di uscita che avrebbe avuto se il
425 gestore non ci fosse stato.
427 L'azione predefinita per tutti questi segnali è causare la terminazione del
428 processo che li ha causati. In genere oltre a questo il segnale provoca pure
429 la registrazione su disco di un file di \textit{core dump} che viene scritto
430 in un file \file{core} nella directory corrente del processo al momento
431 dell'errore, che il debugger può usare per ricostruire lo stato del programma
432 al momento della terminazione.
435 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
436 \item[\const{SIGFPE}] Riporta un errore aritmetico fatale. Benché il nome
437 derivi da \textit{floating point exception} si applica a tutti gli errori
438 aritmetici compresa la divisione per zero e l'overflow.
440 Se il gestore ritorna il comportamento del processo è indefinito, ed
441 ignorare questo segnale può condurre ad un ciclo infinito.
443 % Per questo segnale le cose sono complicate dal fatto che possono esserci
444 % molte diverse eccezioni che \texttt{SIGFPE} non distingue, mentre lo
445 % standard IEEE per le operazioni in virgola mobile definisce varie eccezioni
446 % aritmetiche e richiede che esse siano notificate.
448 \item[\const{SIGILL}] Il nome deriva da \textit{illegal instruction},
449 significa che il programma sta cercando di eseguire una istruzione
450 privilegiata o inesistente, in generale del codice illecito. Poiché il
451 compilatore del C genera del codice valido si ottiene questo segnale se il
452 file eseguibile è corrotto o si stanno cercando di eseguire dei dati.
453 Quest'ultimo caso può accadere quando si passa un puntatore sbagliato al
454 posto di un puntatore a funzione, o si eccede la scrittura di un vettore di
455 una variabile locale, andando a corrompere lo stack. Lo stesso segnale viene
456 generato in caso di overflow dello stack o di problemi nell'esecuzione di un
457 gestore. Se il gestore ritorna il comportamento del processo è
459 \item[\const{SIGSEGV}] Il nome deriva da \textit{segment violation}, e
460 significa che il programma sta cercando di leggere o scrivere in una zona di
461 memoria protetta al di fuori di quella che gli è stata riservata dal
462 sistema. In genere è il meccanismo della protezione della memoria che si
463 accorge dell'errore ed il kernel genera il segnale. Se il gestore
464 ritorna il comportamento del processo è indefinito.
466 È tipico ottenere questo segnale dereferenziando un puntatore nullo o non
467 inizializzato leggendo al di la della fine di un vettore.
468 \item[\const{SIGBUS}] Il nome deriva da \textit{bus error}. Come
469 \const{SIGSEGV} questo è un segnale che viene generato di solito quando si
470 dereferenzia un puntatore non inizializzato, la differenza è che
471 \const{SIGSEGV} indica un accesso non permesso su un indirizzo esistente
472 (tipo fuori dallo heap o dallo stack), mentre \const{SIGBUS} indica
473 l'accesso ad un indirizzo non valido, come nel caso di un puntatore non
475 \item[\const{SIGABRT}] Il nome deriva da \textit{abort}. Il segnale indica che
476 il programma stesso ha rilevato un errore che viene riportato chiamando la
477 funzione \func{abort} che genera questo segnale.
478 \item[\const{SIGTRAP}] È il segnale generato da un'istruzione di breakpoint o
479 dall'attivazione del tracciamento per il processo. È usato dai programmi per
480 il debugging e se un programma normale non dovrebbe ricevere questo segnale.
481 \item[\const{SIGSYS}] Sta ad indicare che si è eseguita una istruzione che
482 richiede l'esecuzione di una system call, ma si è fornito un codice
483 sbagliato per quest'ultima.
487 \subsection{I segnali di terminazione}
488 \label{sec:sig_termination}
490 Questo tipo di segnali sono usati per terminare un processo; hanno vari nomi a
491 causa del differente uso che se ne può fare, ed i programmi possono
492 trattarli in maniera differente.
494 La ragione per cui può essere necessario trattare questi segnali è che il
495 programma può dover eseguire una serie di azioni di pulizia prima di
496 terminare, come salvare informazioni sullo stato in cui si trova, cancellare
497 file temporanei, o ripristinare delle condizioni alterate durante il
498 funzionamento (come il modo del terminale o le impostazioni di una qualche
501 L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il processo, questi
503 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
504 \item[\const{SIGTERM}] Il nome sta per \textit{terminate}. È un segnale
505 generico usato per causare la conclusione di un programma. Al contrario di
506 \const{SIGKILL} può essere intercettato, ignorato, bloccato. In genere lo si
507 usa per chiedere in maniera ``\textsl{educata}'' ad un processo di
509 \item[\const{SIGINT}] Il nome sta per \textit{interrupt}. È il segnale di
510 interruzione per il programma. È quello che viene generato di default dal
511 comando \cmd{kill} o dall'invio sul terminale del carattere di controllo
512 INTR (interrupt, generato dalla sequenza \cmd{C-c}).
513 \item[\const{SIGQUIT}] È analogo a \const{SIGINT} con la differenze che è
514 controllato da un'altro carattere di controllo, QUIT, corrispondente alla
515 sequenza \verb|C-\|. A differenza del precedente l'azione predefinita, oltre
516 alla terminazione del processo, comporta anche la creazione di un core dump.
518 In genere lo si può pensare come corrispondente ad una condizione di
519 errore del programma rilevata dall'utente. Per questo motivo non è opportuno
520 fare eseguire al gestore di questo segnale le operazioni di pulizia
521 normalmente previste (tipo la cancellazione di file temporanei), dato che in
522 certi casi esse possono eliminare informazioni utili nell'esame dei core
524 \item[\const{SIGKILL}] Il nome è utilizzato per terminare in maniera immediata
525 qualunque programma. Questo segnale non può essere né intercettato, né
526 ignorato, né bloccato, per cui causa comunque la terminazione del processo.
527 In genere esso viene generato solo per richiesta esplicita dell'utente dal
528 comando (o tramite la funzione) \cmd{kill}. Dato che non lo si può
529 intercettare è sempre meglio usarlo come ultima risorsa quando metodi meno
530 brutali, come \const{SIGTERM} o \cmd{C-c} non funzionano.
532 Se un processo non risponde a nessun altro segnale \const{SIGKILL} ne causa
533 sempre la terminazione (in effetti il fallimento della terminazione di un
534 processo da parte di \const{SIGKILL} costituirebbe un malfunzionamento del
535 kernel). Talvolta è il sistema stesso che può generare questo segnale quando
536 per condizioni particolari il processo non può più essere eseguito neanche
537 per eseguire un gestore.
538 \item[\const{SIGHUP}] Il nome sta per \textit{hang-up}. Segnala che il
539 terminale dell'utente si è disconnesso (ad esempio perché si è interrotta la
540 rete). Viene usato anche per riportare la terminazione del processo di
541 controllo di un terminale a tutti i processi della sessione, in modo che
542 essi possano disconnettersi dal relativo terminale.
544 Viene inoltre usato in genere per segnalare ai demoni (che non hanno un
545 terminale di controllo) la necessità di reinizializzarsi e rileggere il/i
546 file di configurazione.
550 \subsection{I segnali di allarme}
551 \label{sec:sig_alarm}
553 Questi segnali sono generati dalla scadenza di un timer. Il loro comportamento
554 predefinito è quello di causare la terminazione del programma, ma con questi
555 segnali la scelta predefinita è irrilevante, in quanto il loro uso presuppone
556 sempre la necessità di un gestore. Questi segnali sono:
557 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
558 \item[\const{SIGALRM}] Il nome sta per \textit{alarm}. Segnale la scadenza di
559 un timer misurato sul tempo reale o sull'orologio di sistema. È normalmente
560 usato dalla funzione \func{alarm}.
561 \item[\const{SIGVTALRM}] Il nome sta per \textit{virtual alarm}. È analogo al
562 precedente ma segnala la scadenza di un timer sul tempo di CPU usato dal
564 \item[\const{SIGPROF}] Il nome sta per \textit{profiling}. Indica la scadenza
565 di un timer che misura sia il tempo di CPU speso direttamente dal processo
566 che quello che il sistema ha speso per conto di quest'ultimo. In genere
567 viene usato dagli strumenti che servono a fare la profilazione dell'utilizzo
568 del tempo di CPU da parte del processo.
572 \subsection{I segnali di I/O asincrono}
573 \label{sec:sig_asyncio}
575 Questi segnali operano in congiunzione con le funzioni di I/O asincrono. Per
576 questo occorre comunque usare \func{fcntl} per abilitare un file descriptor a
577 generare questi segnali.
579 L'azione predefinita è di essere ignorati. Questi segnali sono:
580 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
581 \item[\const{SIGIO}] Questo segnale viene inviato quando un file descriptor è
582 pronto per eseguire dell'input/output. In molti sistemi solo i
583 socket\index{socket} e i terminali possono generare questo segnale, in Linux
584 questo può essere usato anche per i file, posto che la \func{fcntl} abbia
586 \item[\const{SIGURG}] Questo segnale è inviato quando arrivano dei dati
587 urgenti o \textit{out of band} su di un socket\index{socket}; per maggiori
588 dettagli al proposito si veda \secref{sec:xxx_urgent_data}.
589 \item[\const{SIGPOLL}] Questo segnale è equivalente a \const{SIGIO}, è
590 definito solo per compatibilità con i sistemi System V.
594 \subsection{I segnali per il controllo di sessione}
595 \label{sec:sig_job_control}
597 Questi sono i segnali usati dal controllo delle sessioni e dei processi, il
598 loro uso è specifico e viene trattato in maniera specifica nelle sezioni in
599 cui si trattano gli argomenti relativi. Questi segnali sono:
600 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
601 \item[\const{SIGCHLD}] Questo è il segnale mandato al processo padre quando un
602 figlio termina o viene fermato. L'azione predefinita è di ignorare il
603 segnale, la sua gestione è trattata in \secref{sec:proc_wait}.
604 \item[\const{SIGCLD}] Per Linux questo è solo un segnale identico al
605 precedente, il nome è obsoleto e andrebbe evitato.
606 \item[\const{SIGCONT}] Il nome sta per \textit{continue}. Il segnale viene
607 usato per fare ripartire un programma precedentemente fermato da
608 \const{SIGSTOP}. Questo segnale ha un comportamento speciale, e fa sempre
609 ripartire il processo prima della sua consegna. Il comportamento predefinito
610 è di fare solo questo; il segnale non può essere bloccato. Si può anche
611 installare un gestore, ma il segnale provoca comunque il riavvio del
614 La maggior pare dei programmi non hanno necessità di intercettare il
615 segnale, in quanto esso è completamente trasparente rispetto all'esecuzione
616 che riparte senza che il programma noti niente. Si possono installare dei
617 gestori per far si che un programma produca una qualche azione speciale
618 se viene fermato e riavviato, come per esempio riscrivere un prompt, o
620 \item[\const{SIGSTOP}] Il segnale ferma un processo (lo porta cioè in uno
621 stato di sleep, vedi \secref{sec:proc_sched}); il segnale non può essere né
622 intercettato, né ignorato, né bloccato.
623 \item[\const{SIGTSTP}] Il nome sta per \textit{interactive stop}. Il segnale
624 ferma il processo interattivamente, ed è generato dal carattere SUSP
625 (prodotto dalla combinazione \cmd{C-z}), ed al contrario di
626 \const{SIGSTOP} può essere intercettato e ignorato. In genere un programma
627 installa un gestore per questo segnale quando vuole lasciare il sistema
628 o il terminale in uno stato definito prima di fermarsi; se per esempio un
629 programma ha disabilitato l'eco sul terminale può installare un gestore
630 per riabilitarlo prima di fermarsi.
631 \item[\const{SIGTTIN}] Un processo non può leggere dal terminale se esegue una
632 sessione di lavoro in \textit{background}. Quando un processo in background
633 tenta di leggere da un terminale viene inviato questo segnale a tutti i
634 processi della sessione di lavoro. L'azione predefinita è di fermare il
635 processo. L'argomento è trattato in \secref{sec:sess_job_control_overview}.
636 \item[\const{SIGTTOU}] Segnale analogo al precedente \const{SIGTTIN}, ma
637 generato quando si tenta di scrivere o modificare uno dei modi del
638 terminale. L'azione predefinita è di fermare il processo, l'argomento è
639 trattato in \secref{sec:sess_job_control_overview}.
643 \subsection{I segnali di operazioni errate}
644 \label{sec:sig_oper_error}
646 Questi segnali sono usati per riportare al programma errori generati da
647 operazioni da lui eseguite; non indicano errori del programma quanto errori
648 che impediscono il completamento dell'esecuzione dovute all'interazione con il
651 L'azione predefinita di questi segnali è di terminare il processo, questi
653 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
654 \item[\const{SIGPIPE}] Sta per \textit{Broken pipe}. Se si usano delle pipe o
655 delle FIFO è necessario che, prima che un processo inizi a scrivere su di
656 essa, un'altro abbia aperto la pipe in lettura (si veda
657 \secref{sec:ipc_pipes}). Se il processo in lettura non è partito o è
658 terminato inavvertitamente alla scrittura sulla pipe il kernel genera questo
659 segnale. Se il segnale è bloccato, intercettato o ignorato la chiamata che
660 lo ha causato fallisce restituendo l'errore \errcode{EPIPE}
661 \item[\const{SIGLOST}] Sta per \textit{Resource lost}. Viene generato quando
662 c'è un advisory lock su un file NFS, ed il server riparte dimenticando la
663 situazione precedente.
664 \item[\const{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo
665 segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il
666 tempo di CPU disponibile, vedi \secref{sec:sys_resource_limit}.
667 \item[\const{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo
668 segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le
669 dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un
670 file, vedi \secref{sec:sys_resource_limit}.
674 \subsection{Ulteriori segnali}
675 \label{sec:sig_misc_sig}
677 Raccogliamo qui infine usa serie di segnali che hanno scopi differenti non
678 classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono:
679 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{2.0cm}}
680 \item[\const{SIGUSR1}] Insieme a \const{SIGUSR2} è un segnale a disposizione
681 dell'utente che lo può usare per quello che vuole. Viene generato solo
682 attraverso l'invocazione della funzione \func{kill}. Entrambi i segnali
683 possono essere utili per implementare una comunicazione elementare fra
684 processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un
685 gestore. L'azione predefinita è di terminare il processo.
686 \item[\const{SIGUSR2}] È il secondo segnale a dispozione degli utenti. Vedi
687 quanto appena detto per \const{SIGUSR1}.
688 \item[\const{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene
689 generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in
690 righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni
691 programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia
692 dimensione a quest'ultimo. L'azione predefinita è di essere ignorato.
693 \item[\const{SIGINFO}] Il segnale indica una richiesta di informazioni. È
694 usato con il controllo di sessione, causa la stampa di informazioni da parte
695 del processo leader del gruppo associato al terminale di controllo, gli
696 altri processi lo ignorano.
700 \subsection{Le funzioni \func{strsignal} e \func{psignal}}
701 \label{sec:sig_strsignal}
703 Per la descrizione dei segnali il sistema mette a disposizione due funzioni
704 che stampano un messaggio di descrizione dato il numero. In genere si usano
705 quando si vuole notificare all'utente il segnale ricevuto (nel caso di
706 terminazione di un processo figlio o di un gestore che gestisce più segnali);
707 la prima funzione, \funcd{strsignal}, è una estensione GNU, accessibile avendo
708 definito \macro{\_GNU\_SOURCE}, ed è analoga alla funzione \func{strerror} (si
709 veda \secref{sec:sys_strerror}) per gli errori:
710 \begin{prototype}{string.h}{char *strsignal(int signum)}
711 Ritorna il puntatore ad una stringa che contiene la descrizione del segnale
714 \noindent dato che la stringa è allocata staticamente non se ne deve
715 modificare il contenuto, che resta valido solo fino alla successiva chiamata
716 di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere traccia del messaggio sarà
719 La seconda funzione, \funcd{psignal}, deriva da BSD ed è analoga alla funzione
720 \func{perror} descritta sempre in \secref{sec:sys_strerror}; il suo prototipo
722 \begin{prototype}{signal.h}{void psignal(int sig, const char *s)}
723 Stampa sullo standard error un messaggio costituito dalla stringa \param{s},
724 seguita da due punti ed una descrizione del segnale indicato da \param{sig}.
727 Una modalità alternativa per utilizzare le descrizioni restituite da
728 \func{strsignal} e \func{psignal} è quello di fare usare la variabile
729 \var{sys\_siglist}, che è definita in \file{signal.h} e può essere acceduta
730 con la dichiarazione:
731 \includecodesnip{listati/siglist.c}
732 l'array \var{sys\_siglist} contiene i puntatori alle stringhe di descrizione,
733 indicizzate per numero di segnale, per cui una chiamata del tipo di \code{char
734 *decr = strsignal(SIGINT)} può essere sostituita dall'equivalente \code{char
735 *decr = sys\_siglist[SIGINT]}.
739 \section{La gestione dei segnali}
740 \label{sec:sig_management}
742 I segnali sono il primo e più classico esempio di eventi asincroni, cioè di
743 eventi che possono accadere in un qualunque momento durante l'esecuzione di un
744 programma. Per questa loro caratteristica la loro gestione non può essere
745 effettuata all'interno del normale flusso di esecuzione dello stesso, ma è
746 delegata appunto agli eventuali gestori che si sono installati.
748 In questa sezione vedremo come si effettua gestione dei segnali, a partire
749 dalla loro interazione con le system call, passando per le varie funzioni che
750 permettono di installare i gestori e controllare le reazioni di un
751 processo alla loro occorrenza.
754 \subsection{Il comportamento generale del sistema.}
755 \label{sec:sig_gen_beha}
757 Abbiamo già trattato in \secref{sec:sig_intro} le modalità con cui il sistema
758 gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare però il
759 comportamento delle system call; in particolare due di esse, \func{fork} ed
760 \func{exec}, dovranno essere prese esplicitamente in considerazione, data la
761 loro stretta relazione con la creazione di nuovi processi.
763 Come accennato in \secref{sec:proc_fork} quando viene creato un nuovo processo
764 esso eredita dal padre sia le azioni che sono state impostate per i singoli
765 segnali, che la maschera dei segnali bloccati (vedi \secref{sec:sig_sigmask}).
766 Invece tutti i segnali pendenti e gli allarmi vengono cancellati; essi infatti
767 devono essere recapitati solo al padre, al figlio dovranno arrivare solo i
768 segnali dovuti alle sue azioni.
770 Quando si mette in esecuzione un nuovo programma con \func{exec} (si ricordi
771 quanto detto in \secref{sec:proc_exec}) tutti i segnali per i quali è stato
772 installato un gestore vengono reimpostati a \const{SIG\_DFL}. Non ha più
773 senso infatti fare riferimento a funzioni definite nel programma originario,
774 che non sono presenti nello spazio di indirizzi del nuovo programma.
776 Si noti che questo vale solo per le azioni per le quali è stato installato un
777 gestore; viene mantenuto invece ogni eventuale impostazione dell'azione a
778 \const{SIG\_IGN}. Questo permette ad esempio alla shell di impostare ad
779 \const{SIG\_IGN} le risposte per \const{SIGINT} e \const{SIGQUIT} per i
780 programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una
781 successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}.
783 Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre system call si danno
784 sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano \textsl{lente}
785 (\textit{slow}) o \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran parte di esse
786 appartiene a quest'ultima categoria, che non è influenzata dall'arrivo di un
787 segnale. Esse sono dette \textsl{veloci} in quanto la loro esecuzione è
788 sostanzialmente immediata; la risposta al segnale viene sempre data dopo che
789 la system call è stata completata, in quanto attendere per eseguire un
790 gestore non comporta nessun inconveniente.
792 In alcuni casi però alcune system call (che per questo motivo vengono chiamate
793 \textsl{lente}) possono bloccarsi indefinitamente. In questo caso non si può
794 attendere la conclusione della system call, perché questo renderebbe
795 impossibile una risposta pronta al segnale, per cui il gestore viene
796 eseguito prima che la system call sia ritornata. Un elenco dei casi in cui si
797 presenta questa situazione è il seguente:
799 \item la lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora
800 presenti (come per certi file di dispositivo\index{file!di dispositivo}, i
801 socket\index{socket} o le pipe).
802 \item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere
803 accettati immediatamente.
804 \item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non
805 immediate per una una risposta.
806 \item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere
807 eseguite immediatamente.
808 \item le funzioni di intercomunicazione che si bloccano in attesa di risposte
810 \item la funzione \func{pause} (usata appunto per attendere l'arrivo di un
812 \item la funzione \func{wait} (se nessun processo figlio è ancora terminato).
815 In questo caso si pone il problema di cosa fare una volta che il gestore
816 sia ritornato. La scelta originaria dei primi Unix era quella di far ritornare
817 anche la system call restituendo l'errore di \errcode{EINTR}. Questa è a
818 tutt'oggi una scelta corrente, ma comporta che i programmi che usano dei
819 gestori controllino lo stato di uscita delle funzioni per ripeterne la
820 chiamata qualora l'errore fosse questo.
822 Dimenticarsi di richiamare una system call interrotta da un segnale è un
823 errore comune, tanto che le \acr{glibc} provvedono una macro
824 \code{TEMP\_FAILURE\_RETRY(expr)} che esegue l'operazione automaticamente,
825 ripetendo l'esecuzione dell'espressione \var{expr} fintanto che il risultato
826 non è diverso dall'uscita con un errore \errcode{EINTR}.
828 La soluzione è comunque poco elegante e BSD ha scelto un approccio molto
829 diverso, che è quello di fare ripartire automaticamente la system call invece
830 di farla fallire. In questo caso ovviamente non c'è da preoccuparsi di
831 controllare il codice di errore; si perde però la possibilità di eseguire
832 azioni specifiche all'occorrenza di questa particolare condizione.
834 Linux e le \acr{glibc} consentono di utilizzare entrambi gli approcci,
835 attraverso una opportuna opzione di \func{sigaction} (vedi
836 \secref{sec:sig_sigaction}). È da chiarire comunque che nel caso di
837 interruzione nel mezzo di un trasferimento parziale di dati, le system call
838 ritornano sempre indicando i byte trasferiti.
841 \subsection{La funzione \func{signal}}
842 \label{sec:sig_signal}
844 L'interfaccia più semplice per la gestione dei segnali è costituita dalla
845 funzione \funcd{signal} che è definita fin dallo standard ANSI C. Quest'ultimo
846 però non considera sistemi multitasking, per cui la definizione è tanto vaga
847 da essere del tutto inutile in un sistema Unix; è questo il motivo per cui
848 ogni implementazione successiva ne ha modificato e ridefinito il
849 comportamento, pur mantenendone immutato il prototipo\footnote{in realtà in
850 alcune vecchie implementazioni (SVr4 e 4.3+BSD in particolare) vengono usati
851 alcuni parametri aggiuntivi per definire il comportamento della funzione,
852 vedremo in \secref{sec:sig_sigaction} che questo è possibile usando la
853 funzione \func{sigaction}.} che è:
854 \begin{prototype}{signal.h}
855 {sighandler\_t signal(int signum, sighandler\_t handler)}
857 Installa la funzione di gestione \param{handler} (il gestore) per il
858 segnale \param{signum}.
860 \bodydesc{La funzione ritorna il precedente gestore in caso di successo
861 o \const{SIG\_ERR} in caso di errore.}
864 In questa definizione si è usato un tipo di dato, \type{sighandler\_t}, che è
865 una estensione GNU, definita dalle \acr{glibc}, che permette di riscrivere il
866 prototipo di \func{signal} nella forma appena vista, molto più leggibile di
867 quanto non sia la versione originaria, che di norma è definita come:
868 \includecodesnip{listati/signal.c}
869 questa infatti, per la poca chiarezza della sintassi del C quando si vanno a
870 trattare puntatori a funzioni, è molto meno comprensibile. Da un confronto
871 con il precedente prototipo si può dedurre la definizione di
872 \type{sighandler\_t} che è:
873 \includecodesnip{listati/sighandler_t.c}
874 e cioè un puntatore ad una funzione \ctyp{void} (cioè senza valore di ritorno)
875 e che prende un argomento di tipo \ctyp{int}.\footnote{si devono usare le
876 parentesi intorno al nome della funzione per via delle precedenze degli
877 operatori del C, senza di esse si sarebbe definita una funzione che ritorna
878 un puntatore a \ctyp{void} e non un puntatore ad una funzione \ctyp{void}.}
879 La funzione \func{signal} quindi restituisce e prende come secondo argomento
880 un puntatore a una funzione di questo tipo, che è appunto il gestore del
883 Il numero di segnale passato in \param{signum} può essere indicato
884 direttamente con una delle costanti definite in \secref{sec:sig_standard}. Il
885 gestore \param{handler} invece, oltre all'indirizzo della funzione da chiamare
886 all'occorrenza del segnale, può assumere anche i due valori costanti
887 \const{SIG\_IGN} con cui si dice ignorare il segnale e \const{SIG\_DFL} per
888 reinstallare l'azione predefinita.\footnote{si ricordi però che i due segnali
889 \const{SIGKILL} e \const{SIGSTOP} non possono essere ignorati né
890 intercettati; l'uso di \const{SIG\_IGN} per questi segnali non ha alcun
893 La funzione restituisce l'indirizzo dell'azione precedente, che può essere
894 salvato per poterlo ripristinare (con un'altra chiamata a \func{signal}) in un
895 secondo tempo. Si ricordi che se si imposta come azione \const{SIG\_IGN} (o si
896 imposta un \const{SIG\_DFL} per un segnale la cui azione predefinita è di
897 essere ignorato), tutti i segnali pendenti saranno scartati, e non verranno
900 L'uso di \func{signal} è soggetto a problemi di compatibilità, dato che essa
901 si comporta in maniera diversa per sistemi derivati da BSD o da System V. In
902 questi ultimi infatti la funzione è conforme al comportamento originale dei
903 primi Unix in cui il gestore viene disinstallato alla sua chiamata, secondo la
904 semantica inaffidabile; anche Linux seguiva questa convenzione con le vecchie
905 librerie del C come le \acr{libc4} e le \acr{libc5}.\footnote{nelle
906 \acr{libc5} esiste però la possibilità di includere \file{bsd/signal.h} al
907 posto di \file{signal.h}, nel qual caso la funzione \func{signal} viene
908 ridefinita per seguire la semantica affidabile usata da BSD.}
910 Al contrario BSD segue la semantica affidabile, non disinstallando il gestore
911 e bloccando il segnale durante l'esecuzione dello stesso. Con l'utilizzo delle
912 \acr{glibc} dalla versione 2 anche Linux è passato a questo comportamento. Il
913 comportamento della versione originale della funzione, il cui uso è deprecato
914 per i motivi visti in \secref{sec:sig_semantics}, può essere ottenuto
915 chiamando \func{sysv\_signal}, uno volta che si sia definita la macro
916 \macro{\_XOPEN\_SOURCE}. In generale, per evitare questi problemi, l'uso di
917 \func{signal} (ed ogni eventuale ridefinizine della stessa) è da evitare;
918 tutti i nuovi programmi dovrebbero usare \func{sigaction}.
920 È da tenere presente che, seguendo lo standard POSIX, il comportamento di un
921 processo che ignora i segnali \const{SIGFPE}, \const{SIGILL}, o
922 \const{SIGSEGV} (qualora questi non originino da una chiamata ad una
923 \func{kill} o ad una \func{raise}) è indefinito. Un gestore che ritorna da
924 questi segnali può dare luogo ad un ciclo infinito.
927 \subsection{Le funzioni \func{kill} e \func{raise}}
928 \label{sec:sig_kill_raise}
930 Come accennato in \secref{sec:sig_types}, un segnale può essere generato
931 direttamente da un processo attraverso una opportuna system call. Le funzioni
932 che si usano di solito per inviare un segnale generico sono due, \func{raise} e
935 La prima funzione è \funcd{raise}, che è definita dallo standard ANSI C, e
936 serve per inviare un segnale al processo corrente,\footnote{non prevedendo la
937 presenza di un sistema multiutente lo standard ANSI C non poteva che
938 definire una funzione che invia il segnale al programma in esecuzione. Nel
939 caso di Linux questa viene implementata come funzione di compatibilità.} il
941 \begin{prototype}{signal.h}{int raise(int sig)}
942 Invia il segnale \param{sig} al processo corrente.
944 \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
945 errore, il solo errore restituito è \errval{EINVAL} qualora si sia
946 specificato un numero di segnale invalido.}
949 Il valore di \param{sig} specifica il segnale che si vuole inviare e può
950 essere specificato con una delle macro definite in
951 \secref{sec:sig_classification}. In genere questa funzione viene usata per
952 riprodurre il comportamento predefinito di un segnale che sia stato
953 intercettato. In questo caso, una volta eseguite le operazioni volute, il
954 gestore dovrà prima reinstallare l'azione predefinita, per poi attivarla
955 chiamando \func{raise}.
957 Mentre \func{raise} è una funzione di libreria, quando si vuole inviare un
958 segnale generico ad un processo occorre utilizzare la apposita system call,
959 questa può essere chiamata attraverso la funzione \funcd{kill}, il cui
962 \headdecl{sys/types.h}
964 \funcdecl{int kill(pid\_t pid, int sig)} Invia il segnale \param{sig} al
965 processo specificato con \param{pid}.
967 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
968 errore nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
970 \item[\errcode{EINVAL}] Il segnale specificato non esiste.
971 \item[\errcode{ESRCH}] Il processo selezionato non esiste.
972 \item[\errcode{EPERM}] Non si hanno privilegi sufficienti ad inviare il
977 Lo standard POSIX prevede che il valore 0 per \param{sig} sia usato per
978 specificare il segnale nullo. Se la funzione viene chiamata con questo valore
979 non viene inviato nessun segnale, ma viene eseguito il controllo degli errori,
980 in tal caso si otterrà un errore \errcode{EPERM} se non si hanno i permessi
981 necessari ed un errore \errcode{ESRCH} se il processo specificato non esiste.
982 Si tenga conto però che il sistema ricicla i \acr{pid} (come accennato in
983 \secref{sec:proc_pid}) per cui l'esistenza di un processo non significa che
984 esso sia realmente quello a cui si intendeva mandare il segnale.
986 Il valore dell'argomento \param{pid} specifica il processo (o i processi) di
987 destinazione a cui il segnale deve essere inviato e può assumere i valori
988 riportati in \tabref{tab:sig_kill_values}.
990 Si noti pertanto che la funzione \code{raise(sig)} può essere definita in
991 termini di \func{kill}, ed è sostanzialmente equivalente ad una
992 \code{kill(getpid(), sig)}. Siccome \func{raise}, che è definita nello
993 standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale
994 l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile.
996 Una seconda funzione che può essere definita in termini di \func{kill} è
997 \funcd{killpg}, che è sostanzialmente equivalente a
998 \code{kill(-pidgrp, signal)}; il suo prototipo è:
999 \begin{prototype}{signal.h}{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)}
1001 Invia il segnale \param{signal} al process group \param{pidgrp}.
1002 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1003 errore, gli errori sono gli stessi di \func{kill}.}
1005 \noindent e che permette di inviare un segnale a tutto un \textit{process
1006 group} (vedi \secref{sec:sess_proc_group}).
1011 \begin{tabular}[c]{|r|l|}
1013 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1016 $>0$ & il segnale è mandato al processo con il \acr{pid} indicato.\\
1017 0 & il segnale è mandato ad ogni processo del \textit{process group}
1019 $-1$ & il segnale è mandato ad ogni processo (eccetto \cmd{init}).\\
1020 $<-1$ & il segnale è mandato ad ogni processo del process group
1024 \caption{Valori dell'argomento \param{pid} per la funzione
1026 \label{tab:sig_kill_values}
1029 Solo l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in
1030 tutti gli altri casi l'user-ID reale o l'user-ID effettivo del processo
1031 chiamante devono corrispondere all'user-ID reale o all'user-ID salvato della
1032 destinazione. Fa eccezione il caso in cui il segnale inviato sia
1033 \const{SIGCONT}, nel quale occorre che entrambi i processi appartengano alla
1034 stessa sessione. Inoltre, dato il ruolo fondamentale che riveste nel sistema
1035 (si ricordi quanto visto in \secref{sec:sig_termination}), non è possibile
1036 inviare al processo 1 (cioè a \cmd{init}) segnali per i quali esso non abbia
1037 un gestore installato.
1039 Infine, seguendo le specifiche POSIX 1003.1-2001, l'uso della chiamata
1040 \code{kill(-1, sig)} comporta che il segnale sia inviato (con la solita
1041 eccezione di \cmd{init}) a tutti i processi per i quali i permessi lo
1042 consentano. Lo standard permette comunque alle varie implementazione di
1043 escludere alcuni processi specifici: nel caso in questione Linux non invia il
1044 segnale al processo che ha effettuato la chiamata.
1047 \subsection{Le funzioni \func{alarm} e \func{abort}}
1048 \label{sec:sig_alarm_abort}
1050 Un caso particolare di segnali generati a richiesta è quello che riguarda i
1051 vari segnali di temporizzazione e \const{SIGABRT}, per ciascuno di questi
1052 segnali sono previste funzioni specifiche che ne effettuino l'invio. La più
1053 comune delle funzioni usate per la temporizzazione è \funcd{alarm} il cui
1055 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int alarm(unsigned int seconds)}
1056 Predispone l'invio di \const{SIGALRM} dopo \param{seconds} secondi.
1058 \bodydesc{La funzione restituisce il numero di secondi rimanenti ad un
1059 precedente allarme, o zero se non c'erano allarmi pendenti.}
1062 La funzione fornisce un meccanismo che consente ad un processo di predisporre
1063 un'interruzione nel futuro, (ad esempio per effettuare una qualche operazione
1064 dopo un certo periodo di tempo), programmando l'emissione di un segnale (nel
1065 caso in questione \const{SIGALRM}) dopo il numero di secondi specificato da
1068 Se si specifica per \param{seconds} un valore nullo non verrà inviato nessun
1069 segnale; siccome alla chiamata viene cancellato ogni precedente allarme,
1070 questo può essere usato per cancellare una programmazione precedente.
1072 La funzione inoltre ritorna il numero di secondi rimanenti all'invio
1073 dell'allarme precedentemente programmato, in modo che sia possibile
1074 controllare se non si cancella un precedente allarme ed eventualmente
1075 predisporre le opportune misure per gestire il caso di necessità di più
1078 In \secref{sec:sys_unix_time} abbiamo visto che ad ogni processo sono
1079 associati tre tempi diversi: il \textit{clock time}, l'\textit{user time} ed
1080 il \textit{system time}. Per poterli calcolare il kernel mantiene per ciascun
1081 processo tre diversi timer:
1083 \item un \textit{real-time timer} che calcola il tempo reale trascorso (che
1084 corrisponde al \textit{clock time}). La scadenza di questo timer provoca
1085 l'emissione di \const{SIGALRM}.
1086 \item un \textit{virtual timer} che calcola il tempo di processore usato dal
1087 processo in user space (che corrisponde all'\textit{user time}). La scadenza
1088 di questo timer provoca l'emissione di \const{SIGVTALRM}.
1089 \item un \textit{profiling timer} che calcola la somma dei tempi di processore
1090 utilizzati direttamente dal processo in user space, e dal kernel nelle
1091 system call ad esso relative (che corrisponde a quello che in
1092 \secref{sec:sys_unix_time} abbiamo chiamato \textit{CPU time}). La scadenza
1093 di questo timer provoca l'emissione di \const{SIGPROF}.
1096 Il timer usato da \func{alarm} è il \textit{clock time}, e corrisponde cioè al
1097 tempo reale. La funzione come abbiamo visto è molto semplice, ma proprio per
1098 questo presenta numerosi limiti: non consente di usare gli altri timer, non
1099 può specificare intervalli di tempo con precisione maggiore del secondo e
1100 genera il segnale una sola volta.
1102 Per ovviare a questi limiti Linux deriva da BSD la funzione \funcd{setitimer}
1103 che permette di usare un timer qualunque e l'invio di segnali periodici, al
1104 costo però di una maggiore complessità d'uso e di una minore portabilità. Il
1106 \begin{prototype}{sys/time.h}{int setitimer(int which, const struct
1107 itimerval *value, struct itimerval *ovalue)}
1109 Predispone l'invio di un segnale di allarme alla scadenza dell'intervallo
1110 \param{value} sul timer specificato da \func{which}.
1112 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1113 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori \errval{EINVAL} o
1117 Il valore di \param{which} permette di specificare quale dei tre timer
1118 illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in
1119 \tabref{tab:sig_setitimer_values}.
1123 \begin{tabular}[c]{|l|l|}
1125 \textbf{Valore} & \textbf{Timer} \\
1128 \const{ITIMER\_REAL} & \textit{real-time timer}\\
1129 \const{ITIMER\_VIRTUAL} & \textit{virtual timer}\\
1130 \const{ITIMER\_PROF} & \textit{profiling timer}\\
1133 \caption{Valori dell'argomento \param{which} per la funzione
1135 \label{tab:sig_setitimer_values}
1138 Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per impostare
1139 il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore
1140 viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una
1141 struttura \struct{itimerval}, definita in \figref{fig:file_stat_struct}.
1143 La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce
1144 il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla
1145 scadenza. Entrambi esprimono i tempi tramite una struttura \struct{timeval} che
1146 permette una precisione fino al microsecondo.
1148 Ciascun timer decrementa il valore di \var{it\_value} fino a zero, poi invia
1149 il segnale e reimposta \var{it\_value} al valore di \var{it\_interval}, in
1150 questo modo il ciclo verrà ripetuto; se invece il valore di \var{it\_interval}
1151 è nullo il timer si ferma.
1153 \begin{figure}[!htb]
1154 \footnotesize \centering
1155 \begin{minipage}[c]{15cm}
1156 \includestruct{listati/itimerval.h}
1159 \caption{La struttura \structd{itimerval}, che definisce i valori dei timer
1161 \label{fig:sig_itimerval}
1164 L'uso di \func{setitimer} consente dunque un controllo completo di tutte le
1165 caratteristiche dei timer, ed in effetti la stessa \func{alarm}, benché
1166 definita direttamente nello standard POSIX.1, può a sua volta essere espressa
1167 in termini di \func{setitimer}, come evidenziato dal manuale delle \acr{glibc}
1168 \cite{glibc} che ne riporta la definizione mostrata in
1169 \figref{fig:sig_alarm_def}.
1171 \begin{figure}[!htb]
1172 \footnotesize \centering
1173 \begin{minipage}[c]{15cm}
1174 \begin{lstlisting}[stepnumber=0]{}
1175 unsigned int alarm(unsigned int seconds)
1177 struct itimerval old, new;
1178 new.it_interval.tv_usec = 0;
1179 new.it_interval.tv_sec = 0;
1180 new.it_value.tv_usec = 0;
1181 new.it_value.tv_sec = (long int) seconds;
1182 if (setitimer(ITIMER_REAL, &new, &old) < 0) {
1186 return old.it_value.tv_sec;
1192 \caption{Definizione di \func{alarm} in termini di \func{setitimer}.}
1193 \label{fig:sig_alarm_def}
1196 Si deve comunque tenere presente che la precisione di queste funzioni è
1197 limitata da quella della frequenza del timer di sistema (che nel caso dei PC
1198 significa circa 10~ms). Il sistema assicura comunque che il segnale non sarà
1199 mai generato prima della scadenza programmata (l'arrotondamento cioè è sempre
1200 effettuato per eccesso).
1202 Una seconda causa di potenziali ritardi è che il segnale viene generato alla
1203 scadenza del timer, ma poi deve essere consegnato al processo; se quest'ultimo
1204 è attivo (questo è sempre vero per \const{ITIMER\_VIRT}) la consegna è
1205 immediata, altrimenti può esserci un ulteriore ritardo che può variare a
1206 seconda del carico del sistema.
1208 Questo ha una conseguenza che può indurre ad errori molto subdoli, si tenga
1209 conto poi che in caso di sistema molto carico, si può avere il caso patologico
1210 in cui un timer scade prima che il segnale di una precedente scadenza sia
1211 stato consegnato; in questo caso, per il comportamento dei segnali descritto
1212 in \secref{sec:sig_sigchld}, un solo segnale sarà consegnato.
1215 Dato che sia \func{alarm} che \func{setitimer} non consentono di leggere il
1216 valore corrente di un timer senza modificarlo, è possibile usare la funzione
1217 \funcd{getitimer}, il cui prototipo è:
1218 \begin{prototype}{sys/time.h}{int getitimer(int which, struct
1221 Legge in \param{value} il valore del timer specificato da \func{which}.
1223 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
1224 errore e restituisce gli stessi errori di \func{getitimer}}
1226 \noindent i cui parametri hanno lo stesso significato e formato di quelli di
1230 L'ultima funzione che permette l'invio diretto di un segnale è \funcd{abort};
1231 che, come accennato in \secref{sec:proc_termination}, permette di abortire
1232 l'esecuzione di un programma tramite l'invio di \const{SIGABRT}. Il suo
1234 \begin{prototype}{stdlib.h}{void abort(void)}
1236 Abortisce il processo corrente.
1238 \bodydesc{La funzione non ritorna, il processo è terminato inviando il
1239 segnale di \const{SIGABRT}.}
1242 La differenza fra questa funzione e l'uso di \func{raise} è che anche se il
1243 segnale è bloccato o ignorato, la funzione ha effetto lo stesso. Il segnale
1244 può però essere intercettato per effettuare eventuali operazioni di chiusura
1245 prima della terminazione del processo.
1247 Lo standard ANSI C richiede inoltre che anche se il gestore ritorna, la
1248 funzione non ritorni comunque. Lo standard POSIX.1 va oltre e richiede che se
1249 il processo non viene terminato direttamente dal gestore sia la stessa
1250 \func{abort} a farlo al ritorno dello stesso. Inoltre, sempre seguendo lo
1251 standard POSIX, prima della terminazione tutti i file aperti e gli stream
1252 saranno chiusi ed i buffer scaricati su disco. Non verranno invece eseguite le
1253 eventuali funzioni registrate con \func{at\_exit} e \func{on\_exit}.
1256 \subsection{Le funzioni di pausa e attesa}
1257 \label{sec:sig_pause_sleep}
1259 Sono parecchie le occasioni in cui si può avere necessità di sospendere
1260 temporaneamente l'esecuzione di un processo. Nei sistemi più elementari in
1261 genere questo veniva fatto con un opportuno loop di attesa, ma in un sistema
1262 multitasking un loop di attesa è solo un inutile spreco di CPU, per questo ci
1263 sono apposite funzioni che permettono di mettere un processo in stato di
1264 attesa.\footnote{si tratta in sostanza di funzioni che permettono di portare
1265 esplicitamente il processo in stato di \textit{sleep}, vedi
1266 \secref{sec:proc_sched}.}
1268 Il metodo tradizionale per fare attendere ad un processo fino all'arrivo di un
1269 segnale è quello di usare la funzione \funcd{pause}, il cui prototipo è:
1270 \begin{prototype}{unistd.h}{int pause(void)}
1272 Pone il processo in stato di sleep fino al ritorno di un gestore.
1274 \bodydesc{La funzione ritorna solo dopo che un segnale è stato ricevuto ed
1275 il relativo gestore è ritornato, nel qual caso restituisce -1 e
1276 \var{errno} assumerà il valore \errval{EINTR}.}
1279 La funzione segnala sempre una condizione di errore (il successo sarebbe
1280 quello di aspettare indefinitamente). In genere si usa questa funzione quando
1281 si vuole mettere un processo in attesa di un qualche evento specifico che non
1282 è sotto il suo diretto controllo (ad esempio la si può usare per interrompere
1283 l'esecuzione del processo fino all'arrivo di un segnale inviato da un altro
1286 Quando invece si vuole fare attendere un processo per un intervallo di tempo
1287 già noto nello standard POSIX.1 viene definita la funzione \funcd{sleep}, il
1289 \begin{prototype}{unistd.h}{unsigned int sleep(unsigned int seconds)}
1291 Pone il processo in stato di sleep per \param{seconds} secondi.
1293 \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o il
1294 numero di secondi restanti se viene interrotta da un segnale.}
1297 La funzione attende per il tempo specificato, a meno di non essere interrotta
1298 da un segnale. In questo caso non è una buona idea ripetere la chiamata per il
1299 tempo rimanente, in quanto la riattivazione del processo può avvenire in un
1300 qualunque momento, ma il valore restituito sarà sempre arrotondato al secondo,
1301 con la conseguenza che, se la successione dei segnali è particolarmente
1302 sfortunata e le differenze si accumulano, si potranno avere ritardi anche di
1303 parecchi secondi. In genere la scelta più sicura è quella di stabilire un
1304 termine per l'attesa, e ricalcolare tutte le volte il numero di secondi da
1307 In alcune implementazioni inoltre l'uso di \func{sleep} può avere conflitti
1308 con quello di \const{SIGALRM}, dato che la funzione può essere realizzata con
1309 l'uso di \func{pause} e \func{alarm} (in maniera analoga all'esempio che
1310 vedremo in \secref{sec:sig_example}). In tal caso mescolare chiamata di
1311 \func{alarm} e \func{sleep} o modificare l'azione di \const{SIGALRM}, può
1312 causare risultati indefiniti. Nel caso delle \acr{glibc} è stata usata una
1313 implementazione completamente indipendente e questi problemi non ci sono.
1315 La granularità di \func{sleep} permette di specificare attese soltanto in
1316 secondi, per questo sia sotto BSD4.3 che in SUSv2 è stata definita la funzione
1317 \funcd{usleep} (dove la \texttt{u} è intesa come sostituzione di $\mu$); i due
1318 standard hanno delle definizioni diverse, ma le \acr{glibc}
1319 seguono\footnote{secondo la pagina di manuale almeno dalla versione 2.2.2.}
1320 seguono quella di SUSv2 che prevede il seguente prototipo:
1321 \begin{prototype}{unistd.h}{int usleep(unsigned long usec)}
1323 Pone il processo in stato di sleep per \param{usec} microsecondi.
1325 \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o -1 in
1326 caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà il valore
1331 Anche questa funzione, a seconda delle implementazioni, può presentare
1332 problemi nell'interazione con \func{alarm} e \const{SIGALRM}. È pertanto
1333 deprecata in favore della funzione \funcd{nanosleep}, definita dallo standard
1334 POSIX1.b, il cui prototipo è:
1335 \begin{prototype}{unistd.h}{int nanosleep(const struct timespec *req, struct
1338 Pone il processo in stato di sleep per il tempo specificato da \param{req}.
1339 In caso di interruzione restituisce il tempo restante in \param{rem}.
1341 \bodydesc{La funzione restituisce zero se l'attesa viene completata, o -1 in
1342 caso di errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
1344 \item[\errcode{EINVAL}] si è specificato un numero di secondi negativo o un
1345 numero di nanosecondi maggiore di 999.999.999.
1346 \item[\errcode{EINTR}] la funzione è stata interrotta da un segnale.
1350 Lo standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto
1351 indipendente da \func{alarm}\footnote{nel caso di Linux questo è fatto
1352 utilizzando direttamente il timer del kernel.} e sia utilizzabile senza
1353 interferenze con l'uso di \const{SIGALRM}. La funzione prende come parametri
1354 delle strutture di tipo \struct{timespec}, la cui definizione è riportata in
1355 \figref{fig:sys_timeval_struct}, che permettono di specificare un tempo con
1356 una precisione (teorica) fino al nanosecondo.
1358 La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo
1359 l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene
1360 restituito il tempo rimanente rispetto a quanto richiesto inizialmente, e
1361 basta richiamare la funzione per completare l'attesa.
1363 Chiaramente, anche se il tempo può essere specificato con risoluzioni fino al
1364 nanosecondo, la precisione di \func{nanosleep} è determinata dalla risoluzione
1365 temporale del timer di sistema. Perciò la funzione attenderà comunque il tempo
1366 specificato, ma prima che il processo possa tornare ad essere eseguito
1367 occorrerà almeno attendere il successivo giro di scheduler\index{scheduler} e
1368 cioè un tempo che a seconda dei casi può arrivare fino a 1/\const{HZ}, (sempre
1369 che il sistema sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in
1370 esecuzione); per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre
1371 arrotondato al multiplo successivo di 1/\const{HZ}.
1373 In realtà è possibile ottenere anche pause più precise del centesimo di
1374 secondo usando politiche di scheduling real time come \const{SCHED\_FIFO} o
1375 \const{SCHED\_RR}; in tal caso infatti il meccanismo di scheduling ordinario
1376 viene evitato, e si raggiungono pause fino ai 2~ms con precisioni del $\mu$s.
1380 \subsection{Un esempio elementare}
1381 \label{sec:sig_sigchld}
1383 Un semplice esempio per illustrare il funzionamento di un gestore di segnale è
1384 quello della gestione di \const{SIGCHLD}. Abbiamo visto in
1385 \secref{sec:proc_termination} che una delle azioni eseguite dal kernel alla
1386 conclusione di un processo è quella di inviare questo segnale al
1387 padre.\footnote{in realtà in SVr4 eredita la semantica di System V, in cui il
1388 segnale si chiama \const{SIGCLD} e viene trattato in maniera speciale; in
1389 System V infatti se si imposta esplicitamente l'azione a \const{SIG\_IGN} il
1390 segnale non viene generato ed il sistema non genera zombie\index{zombie} (lo
1391 stato di terminazione viene scartato senza dover chiamare una \func{wait}).
1392 L'azione predefinita è sempre quella di ignorare il segnale, ma non attiva
1393 questo comportamento. Linux, come BSD e POSIX, non supporta questa semantica
1394 ed usa il nome di \const{SIGCLD} come sinonimo di \const{SIGCHLD}.} In
1395 generale dunque, quando non interessa elaborare lo stato di uscita di un
1396 processo, si può completare la gestione della terminazione installando un
1397 gestore per \const{SIGCHLD} il cui unico compito sia quello chiamare
1398 \func{waitpid} per completare la procedura di terminazione in modo da evitare
1399 la formazione di zombie\index{zombie}.
1401 In \figref{fig:sig_sigchld_handl} è mostrato il codice contenente una
1402 implementazione generica di una routine di gestione per \const{SIGCHLD}, (che
1403 si trova nei sorgenti allegati nel file \file{SigHand.c}); se ripetiamo i test
1404 di \secref{sec:proc_termination}, invocando \cmd{forktest} con l'opzione
1405 \cmd{-s} (che si limita ad effettuare l'installazione di questa funzione come
1406 gestore di \const{SIGCHLD}) potremo verificare che non si ha più la creazione
1407 di zombie\index{zombie}.
1410 % naturale usare un esempio che ci permette di concludere la trattazione della
1411 % terminazione dei processi.
1412 % In questo caso si è tratterà di illustrare un esempio relativo ad un
1413 % gestore per che è previsto ritornare,
1415 \begin{figure}[!htb]
1417 \begin{lstlisting}{}
1418 void HandSigCHLD(int sig)
1423 /* save errno current value */
1428 pid = waitpid(WAIT_ANY, &status, WNOHANG);
1430 debug("child %d terminated with status %x\n", pid, status);
1432 } while ((pid > 0) && (errno == EINTR));
1433 /* restore errno value */
1440 \caption{Codice di una funzione generica di gestione per il segnale
1442 \label{fig:sig_sigchld_handl}
1445 Il codice del gestore è di lettura immediata; come buona norma di
1446 programmazione (si ricordi quanto accennato \secref{sec:sys_errno}) si
1447 comincia (\texttt{\small 12-13}) con il salvare lo stato corrente di
1448 \var{errno}, in modo da poterlo ripristinare prima del ritorno del gestore
1449 (\texttt{\small 22-23}). In questo modo si preserva il valore della variabile
1450 visto dal corso di esecuzione principale del processo, che sarebbe altrimenti
1451 sarebbe sovrascritto dal valore restituito nella successiva chiamata di
1454 Il compito principale del gestore è quello di ricevere lo stato di
1455 terminazione del processo, cosa che viene eseguita nel ciclo in
1456 (\texttt{\small 15-21}). Il ciclo è necessario a causa di una caratteristica
1457 fondamentale della gestione dei segnali: abbiamo già accennato come fra la
1458 generazione di un segnale e l'esecuzione del gestore possa passare un certo
1459 lasso di tempo e niente ci assicura che il gestore venga eseguito prima della
1460 generazione di ulteriori segnali dello stesso tipo. In questo caso normalmente
1461 i segnali segnali successivi vengono ``\textsl{fusi}'' col primo ed al
1462 processo ne viene recapitato soltanto uno.
1464 Questo può essere un caso comune proprio con \const{SIGCHLD}, qualora capiti
1465 che molti processi figli terminino in rapida successione. Esso inoltre si
1466 presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i
1467 segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà
1468 rimosso sarà recapitato un solo segnale.
1470 Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse
1471 \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un
1472 solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri
1473 resterebbero in stato di zombie\index{zombie} per un tempo indefinito.
1475 Per questo occorre ripetere la chiamata di \func{waitpid} fino a che essa non
1476 ritorni un valore nullo, segno che non resta nessun processo di cui si debba
1477 ancora ricevere lo stato di terminazione (si veda \secref{sec:proc_wait} per
1478 la sintassi della funzione). Si noti anche come la funzione venga invocata con
1479 il parametro \const{WNOHANG} che permette di evitare il suo blocco quando
1480 tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti.
1484 \section{Gestione avanzata}
1485 \label{sec:sig_control}
1487 Le funzioni esaminate finora fanno riferimento ad alle modalità più elementari
1488 della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in
1489 considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie race
1490 condition\index{race condition} che i segnali possono generare e alla natura
1491 asincrona degli stessi.
1493 Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio
1494 che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di
1495 risolvere i problemi più complessi connessi alla programmazione con i segnali,
1496 fino a trattare le caratteristiche generali della gestione dei medesimi nella
1497 casistica ordinaria.
1500 \subsection{Alcune problematiche aperte}
1501 \label{sec:sig_example}
1503 Come accennato in \secref{sec:sig_pause_sleep} è possibile implementare
1504 \func{sleep} a partire dall'uso di \func{pause} e \func{alarm}. A prima vista
1505 questo può sembrare di implementazione immediata; ad esempio una semplice
1506 versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in
1507 \figref{fig:sig_sleep_wrong}.
1509 Dato che è nostra intenzione utilizzare \const{SIGALRM} il primo passo della
1510 nostra implementazione di sarà quello di installare il relativo gestore
1511 salvando il precedente (\texttt{\small 14-17}). Si effettuerà poi una
1512 chiamata ad \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del
1513 segnale a cui segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma
1514 (\texttt{\small 17-19}) fino alla sua ricezione. Al ritorno di \func{pause},
1515 causato dal ritorno del gestore (\texttt{\small 1-9}), si ripristina il
1516 gestore originario (\texttt{\small 20-21}) restituendo l'eventuale tempo
1517 rimanente (\texttt{\small 22-23}) che potrà essere diverso da zero qualora
1518 l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale.
1520 \begin{figure}[!htb]
1522 \begin{lstlisting}{}
1523 void alarm_hand(int sig) {
1524 /* check if the signal is the right one */
1525 if (sig != SIGALRM) { /* if not exit with error */
1526 printf("Something wrong, handler for SIGALRM\n");
1528 } else { /* do nothing, just interrupt pause */
1532 unsigned int sleep(unsigned int seconds)
1534 sighandler_t prev_handler;
1535 /* install and check new handler */
1536 if ((prev_handler = signal(SIGALRM, alarm_hand)) == SIG_ERR) {
1537 printf("Cannot set handler for alarm\n");
1540 /* set alarm and go to sleep */
1543 /* restore previous signal handler */
1544 signal(SIGALRM, prev_handler);
1545 /* return remaining time */
1550 \caption{Una implementazione pericolosa di \func{sleep}.}
1551 \label{fig:sig_sleep_wrong}
1554 Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una
1555 precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità),
1556 presenta una pericolosa race condition\index{race condition}. Infatti se il
1557 processo viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause} può
1558 capitare (ad esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa
1559 scada prima dell'esecuzione quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo
1560 l'arrivo di \const{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un
1561 deadlock\index{deadlock}, in quanto \func{pause} non verrebbe mai più
1562 interrotta (se non in caso di un altro segnale).
1564 Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in
1565 SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi \secref{sec:proc_longjmp}) per
1566 uscire dal gestore; in questo modo, con una condizione sullo stato di
1567 uscita di quest'ultima, si può evitare la chiamata a \func{pause}, usando un
1568 codice del tipo di quello riportato in \figref{fig:sig_sleep_incomplete}.
1570 \begin{figure}[!htb]
1572 \begin{lstlisting}{}
1573 static jmp_buff alarm_return;
1574 unsigned int sleep(unsigned int seconds)
1576 signandler_t prev_handler;
1577 if ((prev_handler = signal(SIGALRM, alarm_hand)) == SIG_ERR) {
1578 printf("Cannot set handler for alarm\n");
1581 if (setjmp(alarm_return) == 0) { /* if not returning from handler */
1582 alarm(second); /* call alarm */
1583 pause(); /* then wait */
1585 /* restore previous signal handler */
1586 signal(SIGALRM, prev_handler);
1587 /* remove alarm, return remaining time */
1590 void alarm_hand(int sig)
1592 /* check if the signal is the right one */
1593 if (sig != SIGALRM) { /* if not exit with error */
1594 printf("Something wrong, handler for SIGALRM\n");
1596 } else { /* return in main after the call to pause */
1597 longjump(alarm_return, 1);
1602 \caption{Una implementazione ancora malfunzionante di \func{sleep}.}
1603 \label{fig:sig_sleep_incomplete}
1606 In questo caso il gestore (\texttt{\small 18-26}) non ritorna come in
1607 \figref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa \func{longjmp} (\texttt{\small 24}) per
1608 rientrare nel corpo principale del programma; dato che in questo caso il
1609 valore di uscita di \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione in
1610 (\texttt{\small 9-12}) si evita comunque che \func{pause} sia chiamata a
1613 Ma anche questa implementazione comporta dei problemi; in questo caso infatti
1614 non viene gestita correttamente l'interazione con gli altri segnali; se
1615 infatti il segnale di allarme interrompe un altro gestore, in questo caso
1616 l'esecuzione non riprenderà nel gestore in questione, ma nel ciclo
1617 principale, interrompendone inopportunamente l'esecuzione. Lo stesso tipo di
1618 problemi si presenterebbero se si volesse usare \func{alarm} per stabilire un
1619 timeout su una qualunque system call bloccante.
1621 Un secondo esempio è quello in cui si usa il segnale per notificare una
1622 qualche forma di evento; in genere quello che si fa in questo caso è impostare
1623 nel gestore un opportuno flag da controllare nel corpo principale del
1624 programma (con un codice del tipo di quello riportato in
1625 \figref{fig:sig_event_wrong}).
1627 \begin{figure}[!htb]
1629 \begin{lstlisting}{}
1635 if (flag) { /* test if signal occurred */
1636 flag = 0; /* reset flag */
1637 do_response(); /* do things */
1639 do_other(); /* do other things */
1643 void alarm_hand(int sig)
1651 \caption{Un esempio non funzionante del codice per il controllo di un
1652 evento generato da un segnale.}
1653 \label{fig:sig_event_wrong}
1656 La logica è quella di far impostare al gestore (\texttt{\small 14-19}) una
1657 variabile globale preventivamente inizializzata nel programma principale, il
1658 quale potrà determinare, osservandone il contenuto, l'occorrenza o meno del
1659 segnale, e prendere le relative azioni conseguenti (\texttt{\small 6-11}).
1661 Questo è il tipico esempio di caso, già citato in \secref{sec:proc_race_cond},
1662 in cui si genera una race condition\index{race condition}; se infatti il
1663 segnale arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small
1664 6}) ma prima della cancellazione del flag (\texttt{\small 7}), la sua
1665 occorrenza sarà perduta.
1667 Questi esempi ci mostrano che per una gestione effettiva dei segnali occorrono
1668 funzioni più sofisticate di quelle illustrate finora, che hanno origine dalla
1669 interfaccia semplice, ma poco sofisticata, dei primi sistemi Unix, in modo da
1670 consentire la gestione di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve
1671 reagire alla ricezione di un segnale.
1675 \subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}}
1676 \label{sec:sig_sigset}
1678 Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali
1679 dei primi Unix, nate con la semantica inaffidabile, hanno dei limiti non
1680 superabili; in particolare non è prevista nessuna funzione che permetta di
1681 gestire gestire il blocco dei segnali o di verificare lo stato dei segnali
1684 Per questo motivo lo standard POSIX.1, insieme alla nuova semantica dei
1685 segnali ha introdotto una interfaccia di gestione completamente nuova, che
1686 permette di ottenete un controllo molto più dettagliato. In particolare lo
1687 standard ha introdotto un nuovo tipo di dato \type{sigset\_t}, che permette di
1688 rappresentare un \textsl{insieme di segnali} (un \textit{signal set}, come
1689 viene usualmente chiamato), che è il tipo di dato che viene usato per gestire
1690 il blocco dei segnali.
1692 In genere un \textsl{insieme di segnali} è rappresentato da un intero di
1693 dimensione opportuna, di solito si pari al numero di bit dell'architettura
1694 della macchina\footnote{nel caso dei PC questo comporta un massimo di 32
1695 segnali distinti, dato che in Linux questi sono sufficienti non c'è
1696 necessità di nessuna struttura più complicata.}, ciascun bit del quale è
1697 associato ad uno specifico segnale; in questo modo è di solito possibile
1698 implementare le operazioni direttamente con istruzioni elementari del
1699 processore; lo standard POSIX.1 definisce cinque funzioni per la manipolazione
1700 degli insiemi di segnali: \funcd{sigemptyset}, \funcd{sigfillset},
1701 \funcd{sigaddset}, \funcd{sigdelset} e \funcd{sigismember}, i cui prototipi
1706 \funcdecl{int sigemptyset(sigset\_t *set)} Inizializza un insieme di segnali
1707 vuoto (in cui non c'è nessun segnale).
1709 \funcdecl{int sigfillset(sigset\_t *set)} Inizializza un insieme di segnali
1710 pieno (in cui ci sono tutti i segnali).
1712 \funcdecl{int sigaddset(sigset\_t *set, int signum)} Aggiunge il segnale
1713 \param{signum} all'insieme di segnali \param{set}.
1715 \funcdecl{int sigdelset(sigset\_t *set, int signum)} Toglie il segnale
1716 \param{signum} dall'insieme di segnali \param{set}.
1718 \funcdecl{int sigismember(const sigset\_t *set, int signum)} Controlla se il
1719 segnale \param{signum} è nell'insieme di segnali \param{set}.
1721 \bodydesc{Le prime quattro funzioni ritornano 0 in caso di successo, mentre
1722 \func{sigismember} ritorna 1 se \param{signum} è in \param{set} e 0
1723 altrimenti. In caso di errore tutte ritornano -1, con \var{errno}
1724 impostata a \errval{EINVAL} (il solo errore possibile è che \param{signum}
1725 non sia un segnale valido).}
1728 Dato che in generale non si può fare conto sulle caratteristiche di una
1729 implementazione (non è detto che si disponga di un numero di bit sufficienti
1730 per mettere tutti i segnali in un intero, o in \type{sigset\_t} possono essere
1731 immagazzinate ulteriori informazioni) tutte le operazioni devono essere
1732 comunque eseguite attraverso queste funzioni.
1734 In genere si usa un insieme di segnali per specificare quali segnali si vuole
1735 bloccare, o per riottenere dalle varie funzioni di gestione la maschera dei
1736 segnali attivi (vedi \secref{sec:sig_sigmask}). Essi possono essere definiti
1737 in due diverse maniere, aggiungendo i segnali voluti ad un insieme vuoto
1738 ottenuto con \func{sigemptyset} o togliendo quelli che non servono da un
1739 insieme completo ottenuto con \func{sigfillset}. Infine \func{sigismember}
1740 permette di verificare la presenza di uno specifico segnale in un
1744 \subsection{La funzione \func{sigaction}}
1745 \label{sec:sig_sigaction}
1747 Abbiamo già accennato in \secref{sec:sig_signal} i problemi di compatibilità
1748 relativi all'uso di \func{signal}. Per ovviare a tutto questo lo standard
1749 POSIX.1 ha ridefinito completamente l'interfaccia per la gestione dei segnali,
1750 rendendola molto più flessibile e robusta, anche se leggermente più complessa.
1752 La funzione principale dell'interfaccia POSIX.1 per i segnali è
1753 \funcd{sigaction}. Essa ha sostanzialemente lo stesso uso di \func{signal},
1754 permette cioè di specificare le modalità con cui un segnale può essere gestito
1755 da un processo. Il suo prototipo è:
1756 \begin{prototype}{signal.h}{int sigaction(int signum, const struct sigaction
1757 *act, struct sigaction *oldact)}
1759 Installa una nuova azione per il segnale \param{signum}.
1761 \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
1762 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
1764 \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido o si è
1765 cercato di installare il gestore per \const{SIGKILL} o
1767 \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
1771 La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale
1772 \param{signum}; si parla di \textsl{azione} e non di \textsl{gestore}
1773 come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione consente di specificare
1774 le varie caratteristiche della risposta al segnale, non solo la funzione che
1775 verrà eseguita alla sua occorrenza. Per questo lo standard raccomanda di
1776 usare sempre questa funzione al posto di \func{signal} (che in genere viene
1777 definita tramite essa), in quanto permette un controllo completo su tutti gli
1778 aspetti della gestione di un segnale, sia pure al prezzo di una maggiore
1781 Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione
1782 da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione
1783 corrente viene restituito indietro. Questo permette (specificando \param{act}
1784 nullo e \param{oldact} non nullo) di superare uno dei limiti di \func{signal},
1785 che non consente di ottenere l'azione corrente senza installarne una nuova.
1787 Entrambi i puntatori fanno riferimento alla struttura \struct{sigaction},
1788 tramite la quale si specificano tutte le caratteristiche dell'azione associata
1789 ad un segnale. Anch'essa è descritta dallo standard POSIX.1 ed in Linux è
1790 definita secondo quanto riportato in \figref{fig:sig_sigaction}. Il campo
1791 \var{sa\_restorer}, non previsto dallo standard, è obsoleto e non deve essere
1794 \begin{figure}[!htb]
1795 \footnotesize \centering
1796 \begin{minipage}[c]{15cm}
1797 \begin{lstlisting}[stepnumber=0]{}
1800 void (*sa_handler)(int);
1801 void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
1804 void (*sa_restorer)(void);
1809 \caption{La struttura \structd{sigaction}.}
1810 \label{fig:sig_sigaction}
1813 Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono
1814 essere bloccati durante l'esecuzione del gestore, ad essi viene comunque
1815 sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si
1816 sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il
1817 gestore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi
1818 \secref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente
1821 L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo
1822 dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in
1823 \secref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di
1824 allarme avesse interrotto un altro gestore questo non sarebbe stato
1825 eseguito correttamente; la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri
1826 gestori usando \var{sa\_mask} per bloccare \const{SIGALRM} durante la
1827 loro esecuzione. Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari
1828 aspetti del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo
1829 ai vari segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati
1830 in \tabref{tab:sig_sa_flag}.
1835 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
1837 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
1840 \const{SA\_NOCLDSTOP}& Se il segnale è \const{SIGCHLD} allora non deve
1841 essere notificato quando il processo figlio viene
1842 fermato da uno dei segnali \const{SIGSTOP},
1843 \const{SIGTSTP}, \const{SIGTTIN} o
1845 \const{SA\_ONESHOT} & Ristabilisce l'azione per il segnale al valore
1846 predefinito una volta che il gestore è stato
1847 lanciato, riproduce cioè il comportamento della
1848 semantica inaffidabile.\\
1849 \const{SA\_RESETHAND}& Sinonimo di \const{SA\_ONESHOT}. \\
1850 \const{SA\_RESTART} & Riavvia automaticamente le \textit{slow system
1851 call} quando vengono interrotte dal suddetto
1852 segnale; riproduce cioè il comportamento standard
1854 \const{SA\_NOMASK} & Evita che il segnale corrente sia bloccato durante
1855 l'esecuzione del gestore.\\
1856 \const{SA\_NODEFER} & Sinonimo di \const{SA\_NOMASK}.\\
1857 \const{SA\_SIGINFO} & Deve essere specificato quando si vuole usare un
1858 gestore in forma estesa usando
1859 \var{sa\_sigaction} al posto di \var{sa\_handler}.\\
1860 \const{SA\_ONSTACK} & Stabilisce l'uso di uno stack alternativo per
1861 l'esecuzione del gestore (vedi
1862 \secref{sec:sig_specific_features}).\\
1865 \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \struct{sigaction}.}
1866 \label{tab:sig_sa_flag}
1869 Come si può notare in \figref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction}
1870 permette\footnote{La possibilità è prevista dallo standard POSIX.1b, ed è
1871 stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x con l'introduzione dei segnali
1872 real-time (vedi \secref{sec:sig_real_time}). In precedenza era possibile
1873 ottenere alcune informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un
1874 secondo parametro addizionale di tipo \var{sigcontext}, che adesso è
1875 deprecato.} di utilizzare due forme diverse di gestore, da specificare, a
1876 seconda dell'uso o meno del flag \const{SA\_SIGINFO}, rispettivamente
1877 attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o \var{sa\_handler},\footnote{i due
1878 tipi devono essere usati in maniera alternativa, in certe implementazioni
1879 questi campi vengono addirittura definiti come \ctyp{union}.} Quest'ultima
1880 è quella classica usata anche con \func{signal}, mentre la prima permette di
1881 usare un gestore più complesso, in grado di ricevere informazioni più
1882 dettagliate dal sistema, attraverso la struttura \struct{siginfo\_t},
1883 riportata in \figref{fig:sig_siginfo_t}.
1885 \begin{figure}[!htb]
1886 \footnotesize \centering
1887 \begin{minipage}[c]{15cm}
1888 \begin{lstlisting}[stepnumber=0]{}
1890 int si_signo; /* Signal number */
1891 int si_errno; /* An errno value */
1892 int si_code; /* Signal code */
1893 pid_t si_pid; /* Sending process ID */
1894 uid_t si_uid; /* Real user ID of sending process */
1895 int si_status; /* Exit value or signal */
1896 clock_t si_utime; /* User time consumed */
1897 clock_t si_stime; /* System time consumed */
1898 sigval_t si_value; /* Signal value */
1899 int si_int; /* POSIX.1b signal */
1900 void * si_ptr; /* POSIX.1b signal */
1901 void * si_addr; /* Memory location which caused fault */
1902 int si_band; /* Band event */
1903 int si_fd; /* File descriptor */
1908 \caption{La struttura \structd{siginfo\_t}.}
1909 \label{fig:sig_siginfo_t}
1912 Installando un gestore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora possibile
1913 accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a questa
1914 struttura. Tutti i segnali impostano i campi \var{si\_signo}, che riporta il
1915 numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso da
1916 zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che viene
1917 usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che ha
1918 causato l'emissione del segnale.
1920 In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli
1921 real-time e per tutti quelli inviati tramite \func{kill}, informazioni circa
1922 l'origine del segnale (se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill},
1923 ecc.). Alcuni segnali però usano \var{si\_code} per fornire una informazione
1924 specifica: ad esempio i vari segnali di errore (\const{SIGFPE},
1925 \const{SIGILL}, \const{SIGBUS} e \const{SIGSEGV}) lo usano per fornire
1926 maggiori dettagli riguardo l'errore (come il tipo di errore aritmetico, di
1927 istruzione illecita o di violazione di memoria) mentre alcuni segnali di
1928 controllo (\const{SIGCHLD}, \const{SIGTRAP} e \const{SIGPOLL}) forniscono
1929 altre informazioni specifiche. In tutti i casi il valore del campo è
1930 riportato attraverso delle costanti (le cui definizioni si trovano
1931 \file{bits/siginfo.h}) il cui elenco dettagliato è disponibile nella pagina di
1932 manuale di di \func{sigaction}.
1934 Il resto della struttura è definito come \ctyp{union} ed i valori
1935 eventualmente presenti dipendono dal segnale, così \const{SIGCHLD} ed i
1936 segnali real-time (vedi \secref{sec:sig_real_time}) inviati tramite
1937 \func{kill} avvalorano \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti
1938 al processo che ha emesso il segnale, \const{SIGILL}, \const{SIGFPE},
1939 \const{SIGSEGV} e \const{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr} con l'indirizzo cui
1940 è avvenuto l'errore, \const{SIGIO} (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io})
1941 avvalora \var{si\_fd} con il numero del file descriptor e \var{si\_band} per i
1942 dati urgenti su un socket\index{socket}.
1944 Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che
1945 \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono
1946 interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con
1947 \struct{sigaction} contiene un maggior numero di informazioni rispetto al
1948 semplice indirizzo del gestore restituito da \func{signal}. Per questo motivo
1949 se si usa quest'ultima per installare un gestore sostituendone uno
1950 precedentemente installato con \func{sigaction}, non sarà possibile effettuare
1951 un ripristino corretto dello stesso.
1953 Per questo è sempre opportuno usare \func{sigaction}, che è in grado di
1954 ripristinare correttamente un gestore precedente, anche se questo è stato
1955 installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore
1956 di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato
1957 che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a
1958 meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è
1959 sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}.
1961 \begin{figure}[!htb]
1963 \begin{lstlisting}{}
1964 typedef void SigFunc(int);
1965 inline SigFunc * Signal(int signo, SigFunc *func)
1967 struct sigaction new_handl, old_handl;
1968 new_handl.sa_handler = func;
1969 /* clear signal mask: no signal blocked during execution of func */
1970 if (sigemptyset(&new_handl.sa_mask)!=0){ /* initialize signal set */
1973 new_handl.sa_flags=0; /* init to 0 all flags */
1974 /* change action for signo signal */
1975 if (sigaction(signo, &new_handl, &old_handl)){
1978 return (old_handl.sa_handler);
1982 \caption{Una funzione equivalente a \func{signal} definita attraverso
1984 \label{fig:sig_Signal_code}
1987 Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata
1988 che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire attraverso
1989 \func{sigaction} una funzione equivalente, il cui codice è riportato in
1990 \figref{fig:sig_Signal_code} (il codice completo si trova nel file
1991 \file{SigHand.c} nei sorgenti allegati). Si noti come, essendo la funzione
1992 estremamente semplice, è definita come \direct{inline}.\footnote{la direttiva
1993 \direct{inline} viene usata per dire al compilatore di trattare la funzione
1994 cui essa fa riferimento in maniera speciale inserendo il codice direttamente
1995 nel testo del programma. Anche se i compilatori più moderni sono in grado
1996 di effettuare da soli queste manipolazioni (impostando le opportune
1997 ottimizzazioni) questa è una tecnica usata per migliorare le prestazioni per
1998 le funzioni piccole ed usate di frequente (in particolare nel kernel, dove
1999 in certi casi le ottimizzazioni dal compilatore, tarate per l'uso in user
2000 space, non sono sempre adatte). In tal caso infatti le istruzioni per creare
2001 un nuovo frame nello stack per chiamare la funzione costituirebbero una
2002 parte rilevante del codice, appesantendo inutilmente il programma.
2003 Originariamente questo comportamento veniva ottenuto con delle macro, ma
2004 queste hanno tutta una serie di problemi di sintassi nel passaggio degli
2005 argomenti (si veda ad esempio \cite{PratC}) che in questo modo possono
2012 \subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o
2013 \textit{signal mask}}
2014 \label{sec:sig_sigmask}
2016 Come spiegato in \secref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi unix-like
2017 permettono si bloccare temporaneamente (o di eliminare completamente,
2018 impostando \const{SIG\_IGN} come azione) la consegna dei segnali ad un
2019 processo. Questo è fatto specificando la cosiddetta \textsl{maschera dei
2020 segnali} (o \textit{signal mask}) del processo\footnote{nel caso di Linux
2021 essa è mantenuta dal campo \var{blocked} della \struct{task\_struct} del
2022 processo.} cioè l'insieme dei segnali la cui consegna è bloccata. Abbiamo
2023 accennato in \secref{sec:proc_fork} che la \textit{signal mask} viene
2024 ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo visto al
2025 paragrafo precedente che essa può essere modificata, durante l'esecuzione di
2026 un gestore, attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \struct{sigaction}.
2028 Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di \secref{fig:sig_event_wrong} è
2029 che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice (nel caso in
2030 questione la sezione fra il controllo e la eventuale cancellazione del flag
2031 che testimoniava l'avvenuta occorrenza del segnale) in modo da essere sicuri
2032 che essi siano eseguiti senza interruzioni.
2034 Le operazioni più semplici, come l'assegnazione o il controllo di una
2035 variabile (per essere sicuri si può usare il tipo \type{sig\_atomic\_t}) di
2036 norma sono atomiche, quando occorrono operazioni più complesse si può invece
2037 usare la funzione \funcd{sigprocmask} che permette di bloccare uno o più
2038 segnali; il suo prototipo è:
2039 \begin{prototype}{signal.h}
2040 {int sigprocmask(int how, const sigset\_t *set, sigset\_t *oldset)}
2042 Cambia la \textsl{maschera dei segnali} del processo corrente.
2044 \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2045 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
2047 \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
2048 \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
2052 La funzione usa l'insieme di segnali dato all'indirizzo \param{set} per
2053 modificare la maschera dei segnali del processo corrente. La modifica viene
2054 effettuata a seconda del valore dell'argomento \param{how}, secondo le modalità
2055 specificate in \tabref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore
2056 non nullo per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a
2062 \begin{tabular}[c]{|l|p{8cm}|}
2064 \textbf{Valore} & \textbf{Significato} \\
2067 \const{SIG\_BLOCK} & L'insieme dei segnali bloccati è l'unione fra
2068 quello specificato e quello corrente.\\
2069 \const{SIG\_UNBLOCK} & I segnali specificati in \param{set} sono rimossi
2070 dalla maschera dei segnali, specificare la
2071 cancellazione di un segnale non bloccato è legale.\\
2072 \const{SIG\_SETMASK} & La maschera dei segnali è impostata al valore
2073 specificato da \param{set}.\\
2076 \caption{Valori e significato dell'argomento \param{how} della funzione
2077 \func{sigprocmask}.}
2078 \label{tab:sig_procmask_how}
2081 In questo modo diventa possibile proteggere delle sezioni di codice bloccando
2082 l'insieme di segnali voluto per poi riabilitarli alla fine della sezione
2083 critica. La funzione permette di risolvere problemi come quelli mostrati in
2084 \secref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo la sezione fra il controllo del flag
2085 e la sua cancellazione.
2087 La funzione può essere usata anche all'interno di un gestore, ad esempio
2088 per riabilitare la consegna del segnale che l'ha invocato, in questo caso però
2089 occorre ricordare che qualunque modifica alla maschera dei segnali viene
2090 perduta alla conclusione del terminatore.
2092 Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte
2093 dei casi di race condition\index{race condition} restano aperte alcune
2094 possibilità legate all'uso di \func{pause}; il caso è simile a quello del
2095 problema illustrato nell'esempio di \secref{fig:sig_sleep_incomplete}, e cioè
2096 la possibilità che il processo riceva il segnale che si intende usare per
2097 uscire dallo stato di attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima
2098 dell'esecuzione di quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica
2099 della maschera dei segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla
2100 sospensione del processo lo standard POSIX ha previsto la funzione
2101 \funcd{sigsuspend}, il cui prototipo è:
2102 \begin{prototype}{signal.h}
2103 {int sigsuspend(const sigset\_t *mask)}
2105 Imposta la \textit{signal mask} specificata, mettendo in attesa il processo.
2107 \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2108 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
2110 \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un numero di segnale invalido.
2111 \item[\errcode{EFAULT}] Si sono specificati indirizzi non validi.
2115 Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta
2116 l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in
2117 \secref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare
2118 \const{SIGALRM} nell'installazione dei gestori degli altri segnali, per
2119 poter usare l'implementazione vista in \secref{fig:sig_sleep_incomplete} senza
2120 interferenze. Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso
2121 della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile
2122 ottenere un'implementazione, riportata in \figref{fig:sig_sleep_ok} che non
2123 presenta neanche questa necessità.
2125 \begin{figure}[!htb]
2127 \begin{lstlisting}{}
2128 void alarm_hand(int);
2129 unsigned int sleep(unsigned int seconds)
2131 struct sigaction new_action, old_action;
2132 sigset_t old_mask, stop_mask, sleep_mask;
2133 /* set the signal handler */
2134 sigemptyset(&new_action.sa_mask); /* no signal blocked */
2135 new_action.sa_handler = alarm_hand; /* set handler */
2136 new_action.sa_flags = 0; /* no flags */
2137 sigaction(SIGALRM, &new_action, &old_action); /* install action */
2138 /* block SIGALRM to avoid race conditions */
2139 sigemptyset(&stop_mask); /* init mask to empty */
2140 sigaddset(&stop_mask, SIGALRM); /* add SIGALRM */
2141 sigprocmask(SIG_BLOCK, &stop_mask, &old_mask); /* add SIGALRM to blocked */
2142 /* send the alarm */
2144 /* going to sleep enabling SIGALRM */
2145 sleep_mask = old_mask; /* take mask */
2146 sigdelset(&sleep_mask, SIGALRM); /* remove SIGALRM */
2147 sigsuspend(&sleep_mask); /* go to sleep */
2148 /* restore previous settings */
2149 sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL); /* reset signal mask */
2150 sigaction(SIGALRM, &old_action, NULL); /* reset signal action */
2151 /* return remaining time */
2154 void alarm_hand(int sig)
2156 return; /* just return to interrupt sigsuspend */
2160 \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.}
2161 \label{fig:sig_sleep_ok}
2164 Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso
2165 non si è usato l'approccio di \figref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando l'uso
2166 di \func{longjmp}. Come in precedenza il gestore (\texttt{\small 35-37})
2167 non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per interrompere il
2168 programma messo in attesa.
2170 La prima parte della funzione (\texttt{\small 11-15}) provvede ad installare
2171 l'opportuno gestore per \const{SIGALRM}, salvando quello originario, che
2172 sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 28}); il passo
2173 successivo è quello di bloccare \const{SIGALRM} (\texttt{\small 17-19}) per
2174 evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di
2175 \func{alarm} (\texttt{\small 21}) e la sospensione dello stesso. Nel fare
2176 questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla
2177 fine (\texttt{\small 27}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali
2178 \var{sleep\_mask} per riattivare \const{SIGALRM} all'esecuzione di
2181 In questo modo non sono più possibili race condition\index{race condition}
2182 dato che \const{SIGALRM} viene disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla
2183 chiamata di \func{sigsuspend}. Questo metodo è assolutamente generale e può
2184 essere applicato a qualunque altra situazione in cui si deve attendere per un
2185 segnale, i passi sono sempre i seguenti:
2187 \item Leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto
2188 con \func{sigprocmask}.
2189 \item Mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la
2190 ricezione del segnale voluto.
2191 \item Ripristinare la maschera dei segnali originaria.
2193 Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi
2194 riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il
2195 deadlock\index{deadlock} dovuto all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione
2196 di \func{sigsuspend}.
2199 \subsection{Ulteriori funzioni di gestione}
2200 \label{sec:sig_specific_features}
2202 In questo ultimo paragrafo esamineremo le rimanenti funzioni di gestione dei
2203 segnali non descritte finora, relative agli aspetti meno utilizzati e più
2204 ``\textsl{esoterici}'' della interfaccia.
2206 La prima di queste funzioni è \funcd{sigpending}, anch'essa introdotta dallo
2207 standard POSIX.1; il suo prototipo è:
2208 \begin{prototype}{signal.h}
2209 {int sigpending(sigset\_t *set)}
2211 Scrive in \param{set} l'insieme dei segnali pendenti.
2213 \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2217 La funzione permette di ricavare quali sono i segnali pendenti per il processo
2218 in corso, cioè i segnali che sono stato inviati dal kernel ma non sono stati
2219 ancora ricevuti dal processo in quanto bloccati. Non esiste una funzione
2220 equivalente nella vecchia interfaccia, ma essa è tutto sommato poco utile,
2221 dato che essa può solo assicurare che un segnale è stato inviato, dato che
2222 escluderne l'avvenuto invio al momento della chiamata non significa nulla
2223 rispetto a quanto potrebbe essere in un qualunque momento successivo.
2225 Una delle caratteristiche di BSD, disponibile anche in Linux, è la possibilità
2226 di usare uno stack alternativo per i segnali; è cioè possibile fare usare al
2227 sistema un altro stack (invece di quello relativo al processo, vedi
2228 \secref{sec:proc_mem_layout}) solo durante l'esecuzione di un
2229 gestore. L'uso di uno stack alternativo è del tutto trasparente ai
2230 gestori, occorre però seguire una certa procedura:
2232 \item Allocare un'area di memoria di dimensione sufficiente da usare come
2234 \item Usare la funzione \func{sigaltstack} per rendere noto al sistema
2235 l'esistenza e la locazione dello stack alternativo.
2236 \item Quando si installa un gestore occorre usare \func{sigaction}
2237 specificando il flag \const{SA\_ONSTACK} (vedi \tabref{tab:sig_sa_flag}) per
2238 dire al sistema di usare lo stack alternativo durante l'esecuzione del
2242 In genere il primo passo viene effettuato allocando un'opportuna area di
2243 memoria con \code{malloc}; in \file{signal.h} sono definite due costanti,
2244 \const{SIGSTKSZ} e \const{MINSIGSTKSZ}, che possono essere utilizzate per
2245 allocare una quantità di spazio opportuna, in modo da evitare overflow. La
2246 prima delle due è la dimensione canonica per uno stack di segnali e di norma è
2247 sufficiente per tutti gli usi normali. La seconda è lo spazio che occorre al
2248 sistema per essere in grado di lanciare il gestore e la dimensione di uno
2249 stack alternativo deve essere sempre maggiore di questo valore. Quando si
2250 conosce esattamente quanto è lo spazio necessario al gestore gli si può
2251 aggiungere questo valore per allocare uno stack di dimensione sufficiente.
2253 Come accennato per poter essere usato lo stack per i segnali deve essere
2254 indicato al sistema attraverso la funzione \funcd{sigaltstack}; il suo
2256 \begin{prototype}{signal.h}
2257 {int sigaltstack(const stack\_t *ss, stack\_t *oss)}
2259 Installa un nuovo stack per i segnali.
2261 \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un
2262 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori:
2265 \item[\errcode{ENOMEM}] La dimensione specificata per il nuovo stack è minore
2266 di \const{MINSIGSTKSZ}.
2267 \item[\errcode{EPERM}] Uno degli indirizzi non è valido.
2268 \item[\errcode{EFAULT}] Si è cercato di cambiare lo stack alternativo mentre
2269 questo è attivo (cioè il processo è in esecuzione su di esso).
2270 \item[\errcode{EINVAL}] \param{ss} non è nullo e \var{ss\_flags} contiene un
2271 valore diverso da zero che non è \const{SS\_DISABLE}.
2275 La funzione prende come argomenti puntatori ad una struttura di tipo
2276 \var{stack\_t}, definita in \figref{fig:sig_stack_t}. I due valori \param{ss}
2277 e \param{oss}, se non nulli, indicano rispettivamente il nuovo stack da
2278 installare e quello corrente (che viene restituito dalla funzione per un
2279 successivo ripristino).
2281 \begin{figure}[!htb]
2282 \footnotesize \centering
2283 \begin{minipage}[c]{15cm}
2284 \begin{lstlisting}[stepnumber=0]{}
2286 void *ss_sp; /* Base address of stack */
2287 int ss_flags; /* Flags */
2288 size_t ss_size; /* Number of bytes in stack */
2293 \caption{La struttura \structd{stack\_t}.}
2294 \label{fig:sig_stack_t}
2297 Il campo \var{ss\_sp} di \struct{stack\_t} indica l'indirizzo base dello stack,
2298 mentre \var{ss\_size} ne indica la dimensione; il campo \var{ss\_flags} invece
2299 indica lo stato dello stack. Nell'indicare un nuovo stack occorre
2300 inizializzare \var{ss\_sp} e \var{ss\_size} rispettivamente al puntatore e
2301 alla dimensione della memoria allocata, mentre \var{ss\_flags} deve essere
2302 nullo. Se invece si vuole disabilitare uno stack occorre indicare
2303 \const{SS\_DISABLE} come valore di \var{ss\_flags} e gli altri valori saranno
2306 Se \param{oss} non è nullo verrà restituito dalla funzione indirizzo e
2307 dimensione dello stack corrente nei relativi campi, mentre \var{ss\_flags}
2308 potrà assumere il valore \const{SS\_ONSTACK} se il processo è in esecuzione
2309 sullo stack alternativo (nel qual caso non è possibile cambiarlo) e
2310 \const{SS\_DISABLE} se questo non è abilitato.
2312 In genere si installa uno stack alternativo per i segnali quando si teme di
2313 avere problemi di esaurimento dello stack standard o di superamento di un
2314 limite imposto con chiamata de tipo \code{setrlimit(RLIMIT\_STACK, \&rlim)}.
2315 In tal caso infatti si avrebbe un segnale di \const{SIGSEGV}, che potrebbe
2316 essere gestito soltanto avendo abilitato uno stack alternativo.
2318 Si tenga presente che le funzioni chiamate durante l'esecuzione sullo stack
2319 alternativo continueranno ad usare quest'ultimo, che, al contrario di quanto
2320 avviene per lo stack ordinario dei processi, non si accresce automaticamente
2321 (ed infatti eccederne le dimensioni può portare a conseguenze imprevedibili).
2322 Si ricordi infine che una chiamata ad una funzione della famiglia
2323 \func{exec} cancella ogni stack alternativo.
2325 Abbiamo visto in \secref{fig:sig_sleep_incomplete} come si possa usare
2326 \func{longjmp} per uscire da un gestore rientrando direttamente nel corpo
2327 del programma; sappiamo però che nell'esecuzione di un gestore il segnale
2328 che l'ha invocato viene bloccato, e abbiamo detto che possiamo ulteriormente
2329 modificarlo con \func{sigprocmask}.
2331 Resta quindi il problema di cosa succede alla maschera dei segnali quando si
2332 esce da un gestore usando questa funzione. Il comportamento dipende
2333 dall'implementazione; in particolare BSD ripristina la maschera dei segnali
2334 precedente l'invocazione, come per un normale ritorno, mentre System V no. Lo
2335 standard POSIX.1 non specifica questo comportamento per \func{setjmp} e
2336 \func{longjmp}, ed il comportamento delle \acr{glibc} dipende da quale delle
2337 caratteristiche si sono abilitate con le macro viste in
2338 \secref{sec:intro_gcc_glibc_std}.
2340 Lo standard POSIX però prevede anche la presenza di altre due funzioni
2341 \funcd{sigsetjmp} e \funcd{siglongjmp}, che permettono di decidere quale dei
2342 due comportamenti il programma deve assumere; i loro prototipi sono:
2346 \funcdecl{int sigsetjmp(sigjmp\_buf env, int savesigs)} Salva il contesto
2347 dello stack per un salto non-locale\index{salto non-locale}.
2349 \funcdecl{void siglongjmp(sigjmp\_buf env, int val)} Esegue un salto
2350 non-locale su un precedente contesto.
2352 \bodydesc{Le due funzioni sono identiche alle analoghe \func{setjmp} e
2353 \func{longjmp} di \secref{sec:proc_longjmp}, ma consentono di specificare
2354 il comportamento sul ripristino o meno della maschera dei segnali.}
2357 Le due funzioni prendono come primo argomento la variabile su cui viene
2358 salvato il contesto dello stack per permettere il salto non-locale
2359 \index{salto non-locale}; nel caso specifico essa è di tipo
2360 \type{sigjmp\_buf}, e non \type{jmp\_buf} come per le analoghe di
2361 \secref{sec:proc_longjmp} in quanto in questo caso viene salvata anche la
2362 maschera dei segnali.
2364 Nel caso di \func{sigsetjmp} se si specifica un valore di \param{savesigs}
2365 diverso da zero la maschera dei valori sarà salvata in \param{env} e
2366 ripristinata in un successivo \func{siglongjmp}; quest'ultima funzione, a
2367 parte l'uso di \type{sigjmp\_buf} per \param{env}, è assolutamente identica a
2372 \subsection{I segnali real-time}
2373 \label{sec:sig_real_time}
2376 Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi
2377 real-time, ha introdotto una estensione del modello classico dei segnali che
2378 presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa estensione è stata
2379 introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43(?), e dalle \acr{glibc}
2380 2.1(?).} in particolare sono stati superati tre limiti fondamentali dei
2382 \begin{basedescript}{\desclabelwidth{1cm}\desclabelstyle{\nextlinelabel}}
2383 \item[I segnali non sono accumulati]
2384 se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un gestore
2385 questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di
2386 accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto.
2387 \item[I segnali non trasportano informazione]
2388 i segnali classici non prevedono prevedono altra informazione sull'evento
2389 che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta
2390 l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero).
2391 \item[I segnali non hanno un ordine di consegna]
2392 l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non
2393 prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a
2394 certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri.
2398 Per poter superare queste limitazioni lo standard ha introdotto delle nuove
2399 caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di segnali, che
2400 vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare le funzionalità
2404 \item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze
2405 multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima
2406 dell'esecuzione del gestore; si assicura così che il processo riceva un
2407 segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera.
2408 \item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali
2409 vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli
2410 con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore.
2411 \item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al gestore,
2412 attraverso l'uso di un apposito campo \var{si\_value} nella struttura
2413 \struct{siginfo\_t}, accessibile tramite gestori di tipo
2414 \var{sa\_sigaction}.
2417 Queste nuove funzionalità (eccetto l'ultima, che, come vedremo, è parzialmente
2418 disponibile anche con i segnali ordinari) si applicano solo ai nuovi segnali
2419 real-time; questi ultimi sono accessibili in un range di valori specificati
2420 dalle due macro \const{SIGRTMIN} e \const{SIGRTMAX},\footnote{in Linux di
2421 solito il primo valore è 32, ed il secondo \code{\_NSIG-1}, che di norma è
2422 63, per un totale di 32 segnali disponibili, contro gli almeno 8 richiesti
2423 da POSIX.1b.} che specificano il numero minimo e massimo associato ad un
2426 I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono
2427 consegnati per primi, inoltre i segnali real-time non possono interrompere
2428 l'esecuzione di un gestore di un segnale a priorità più alta; la loro azione
2429 predefinita è quella di terminare il programma. I segnali ordinari hanno
2430 tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque segnale
2433 Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento
2434 specifico, a meno di non utilizzarli in meccanismi di notifica come quelli per
2435 l'I/O asincrono (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io}) o per le code di
2436 messaggi POSIX (vedi \secref{sec:ipc_posix_mq}); pertanto devono essere
2437 inviati esplicitamente.
2439 Inoltre per poter usufruire della capacità di restituire dei dati i relativi
2440 gestori devono essere installati con \func{sigaction} specificando la modalità
2441 \const{SA\_SIGINFO} che permette di utilizzare la forma estesa
2442 \var{sa\_sigaction} (vedi \secref{sec:sig_sigaction}). In questo modo tutti i
2443 segnali real-time possono restituire al gestore una serie di informazioni
2444 aggiuntive attraverso l'argomento \struct{siginfo\_t} (la cui definizione è
2445 riportata in \figref{fig:sig_siginfo_t}).
2447 In particolare i campi utilizzati dai segnali real-time sono \var{si\_pid} e
2448 \var{si\_uid} in cui vengono memorizzati rispettivamente \acr{pid} e userid
2449 effettivo del processo che ha inviato il segnale, mentre per la restituzione
2450 dei dati viene usato il campo \var{si\_value}, questo è una \ctyp{union} di
2451 tipo \struct{sigval\_t} (la sua definizione è in \figref{fig:sig_sigval}) in
2452 cui può essere memorizzato o un valore numerico o un indirizzo,\footnote{un
2453 campo di tipo \struct{sigval\_t} è presente anche nella struttura
2454 \struct{sigevent} che viene usata dai meccanismi di notifica come quelli per
2455 l'I/O asincrono (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io}) o le code di
2456 messaggi POSIX (vedi \secref{sec:ipc_posix_mq}).}
2458 \begin{figure}[!htb]
2459 \footnotesize \centering
2460 \begin{minipage}[c]{15cm}
2461 \begin{lstlisting}[stepnumber=0]{}
2469 \caption{La struttura \structd{sigval\_t}, una \ctyp{union} usata dai
2470 segnali real-time e dai meccanismi di notifica per restituire dati al
2471 gestore, (in alcune definizione essa viene identificata anche come
2472 \code{union sigval}).}
2473 \label{fig:sig_sigval}
2476 A causa delle loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta ad
2477 inviare segnali real-time, poichè non è in grado di fornire alcun valore
2478 per \struct{sigval\_t}; per questo motivo lo standard ha previsto una nuova
2479 funzione, \funcd{sigqueue}, il cui prototipo è:
2480 \begin{prototype}{signal.h}
2481 {int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const sigval\_t value)}
2483 Invia il segnale \param{signo} al processo \param{pid}, restituendo al
2484 gestore il valore \param{value}.
2486 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
2487 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2489 \item[\errcode{EAGAIN}] La coda è esaurita, ci sono già \const{SIGQUEUE\_MAX}
2490 segnali in attesa si consegna.
2491 \item[\errcode{EPERM}] Non si hanno privilegi appropriati per inviare il
2492 segnale al processo specificato.
2493 \item[\errcode{ESRCH}] Il processo \param{pid} non esiste.
2494 \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per
2497 ed inoltre \errval{ENOMEM}.}
2500 Il comportamento della funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i
2501 privilegi occorrenti ad inviare il segnale ad un determinato processo sono gli
2502 stessi; un valore nullo di \func{signo} permette di verificare le condizioni
2503 di errore senza inviare nessun segnale.
2505 Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è
2506 installato un gestore con \const{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse disponibili,
2507 (vale a dire che c'è posto\footnote{la profondità della coda è indicata dalla
2508 costante \const{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante costanti di sistema definite
2509 dallo standard POSIX, che non abbiamo riportato esplicitamente in
2510 \secref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo standard,
2511 \const{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32.} nella coda) esso viene
2512 inserito e diventa pendente; una volta consegnato riporterà nel campo
2513 \var{si\_code} di \struct{siginfo} il valore \const{SI\_QUEUE} e il campo
2514 \var{si\_value} riceverà quanto inviato con \param{value}. Se invece si è
2515 installato un gestore nella forma classica il segnale sarà generato, ma tutte
2516 le caratteristiche tipiche dei segnali real-time (priorità e coda) saranno
2519 Lo standard POSIX.1b definisce inoltre delle nuove funzioni che permettono di
2520 gestire l'attesa di segnali specifici su una coda, esse servono in particolar
2521 modo nel caso dei thread, in cui si possono usare i segnali real-time come
2522 meccanismi di comunicazione elementare; la prima di queste funzioni è
2523 \funcd{sigwait}, il cui prototipo è:
2524 \begin{prototype}{signal.h}
2525 {int sigwait(const sigset\_t *set, int *sig)}
2527 Attende che uno dei segnali specificati in \param{set} sia pendente.
2529 \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di
2530 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori:
2532 \item[\errcode{EINTR}] La funzione è stata interrotta.
2533 \item[\errcode{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per
2536 ed inoltre \errval{EFAULT}.}
2539 La funzione estrae dall'insieme dei segnali pendenti uno qualunque dei segnali
2540 specificati da \param{set}, il cui valore viene restituito in \param{sig}. Se
2541 sono pendenti più segnali, viene estratto quello a priorità più alta (cioè con
2542 il numero più basso). Se, nel caso di segnali real-time, c'è più di un segnale
2543 pendente, ne verrà estratto solo uno. Una volta estratto il segnale non verrà
2544 più consegnato, e se era in una coda il suo posto sarà liberato. Se non c'è
2545 nessun segnale pendente il processo viene bloccato fintanto che non ne arriva
2548 Per un funzionamento corretto la funzione richiede che alla sua chiamata i
2549 segnali di \param{set} siano bloccati. In caso contrario si avrebbe un
2550 conflitto con gli eventuali gestori: pertanto non si deve utilizzare per
2551 lo stesso segnale questa funzione e \func{sigaction}. Se questo non avviene il
2552 comportamento del sistema è indeterminato: il segnale può sia essere
2553 consegnato che essere ricevuto da \func{sigwait}, il tutto in maniera non
2556 Lo standard POSIX.1b definisce altre due funzioni, anch'esse usate
2557 prevalentemente con i thread; \funcd{sigwaitinfo} e \funcd{sigtimedwait}, i
2558 relativi prototipi sono:
2562 \funcdecl{int sigwaitinfo(const sigset\_t *set, siginfo\_t *info)}
2564 Analoga a \func{sigwait}, ma riceve anche le informazioni associate al
2565 segnale in \param{info}.
2567 \funcdecl{int sigtimedwait(const sigset\_t *set, siginfo\_t *value, const
2568 struct timespec *info)}
2570 Analoga a \func{sigwaitinfo}, con un la possibilità di specificare un
2571 timeout in \param{timeout}.
2574 \bodydesc{Le funzioni restituiscono 0 in caso di successo e -1 in caso di
2575 errore, nel qual caso \var{errno} assumerà uno dei valori già visti per
2576 \func{sigwait}, ai quali si aggiunge, per \func{sigtimedwait}:
2578 \item[\errcode{EAGAIN}] Si è superato il timeout senza che un segnale atteso
2584 Entrambe le funzioni sono estensioni di \func{sigwait}. La prima permette di
2585 ricevere, oltre al numero del segnale, anche le informazioni ad esso associate
2586 tramite \param{info}; in particolare viene restituito il numero del segnale
2587 nel campo \var{si\_signo}, la sua causa in \var{si\_code}, e se il segnale è
2588 stato immesso sulla coda con \func{sigqueue}, il valore di ritorno ad esso
2589 associato viene riportato in \var{si\_value}, che altrimenti è indefinito.
2591 La seconda è identica alla prima ma in più permette di specificare un timeout,
2592 scaduto il quale ritornerà con un errore. Se si specifica un puntatore nullo
2593 il comportamento sarà identico a \func{sigwaitinfo}, se si specifica un tempo
2594 di timeout nullo, e non ci sono segnali pendenti la funzione ritornerà
2595 immediatamente; in questo modo si può eliminare un segnale dalla coda senza
2596 dover essere bloccati qualora esso non sia presente.
2598 L'uso di queste funzioni è principalmente associato alla gestione dei segnali
2599 com i thread. In genere esse vengono chiamate dal thread incaricato della
2600 gestione, che al ritorno della funzione esegue il codice che usualmente
2601 sarebbe messo nel gestore, per poi ripetere la chiamata per mettersi in attesa
2602 del segnale successivo. Questo ovviamente comporta che non devono essere
2603 installati gestori, che solo il thread di gestione deve usare \func{sigwait} e
2604 che, per evitare che venga eseguita l'azione predefinita, i segnali gestiti in
2605 questa maniera devono essere mascherati per tutti i thread, compreso quello
2606 dedicato alla gestione, che potrebbe riceverlo fra due chiamate successive.
2609 %%% Local Variables:
2611 %%% TeX-master: "gapil"
2612 %%% TeX-master: "gapil"