X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?p=gapil.git;a=blobdiff_plain;f=signal.tex;h=ea8454e2555c90322f0e83db3d7db492d783e634;hp=4055c7a4f8e60d3c0f60134f71b1802c9218cad1;hb=017baa9ca8e1da7c8951d269125cfab35c427e08;hpb=f9ef318732546a3167cc632a56dc7aaa03f34c72 diff --git a/signal.tex b/signal.tex index 4055c7a..ea8454e 100644 --- a/signal.tex +++ b/signal.tex @@ -16,7 +16,7 @@ In questo capitolo esamineremo i vari aspetti della gestione dei segnali, partendo da una introduzione relativa ai concetti base con cui essi vengono realizzati, per poi affrontarne la classificazione a secondo di uso e modalità di generazione fino ad esaminare in dettaglio funzioni e le metodologie di -gestione. +gestione. \section{Introduzione} @@ -120,8 +120,8 @@ int sig_handler() Questa è la ragione per cui l'implementazione dei segnali secondo questa semantica viene chiamata \textsl{inaffidabile}; infatti la ricezione del segnale e la reinstallazione del suo manipolatore non sono operazioni -atomiche, e sono sempre possibili delle race condition (sull'argomento vedi -quanto detto in \secref{sec:proc_multi_prog}). +atomiche, e sono sempre possibili delle race condition\index{race condition} +(sull'argomento vedi quanto detto in \secref{sec:proc_multi_prog}). Un'altro problema è che in questa semantica non esiste un modo per bloccare i segnali quando non si vuole che arrivino; i processi possono ignorare il @@ -242,7 +242,8 @@ Un programma pu \secref{sec:sig_sigaction}). Se si è installato un manipolatore sarà quest'ultimo ad essere eseguito alla notifica del segnale. Inoltre il sistema farà si che mentre viene eseguito il manipolatore di un segnale, quest'ultimo -venga automaticamente bloccato (così si possono evitare race condition). +venga automaticamente bloccato (così si possono evitare race +condition\index{race condition}). Nel caso non sia stata specificata un'azione, viene utilizzata l'azione standard che (come vedremo in \secref{sec:sig_standard}) è propria di ciascun @@ -377,7 +378,7 @@ stato dello stack e delle variabili al momento della ricezione del segnale. \macro{SIGTTOU} &PL & D & Output sul terminale per un processo in background \\ \macro{SIGBUS} &SL & C & Errore sul bus (bad memory access) \\ - \macro{SIGPOLL} &SL & A & Pollable event (Sys V). + \macro{SIGPOLL} &SL & A & \textit{Pollable event} (Sys V). Sinonimo di \macro{SIGIO} \\ \macro{SIGPROF} &SL & A & Timer del profiling scaduto \\ \macro{SIGSYS} &SL & C & Argomento sbagliato per una subroutine (SVID) \\ @@ -411,9 +412,9 @@ tipologia, verr \label{sec:sig_prog_error} Questi segnali sono generati quando il sistema, o in certi casi direttamente -l'hardware (come per i page fault non validi) rileva un qualche errore -insanabile nel programma in esecuzione. In generale la generazione di questi -segnali significa che il programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha +l'hardware (come per i \textit{page fault} non validi) rileva un qualche +errore insanabile nel programma in esecuzione. In generale la generazione di +questi segnali significa che il programma ha dei gravi problemi (ad esempio ha dereferenziato un puntatore non valido o ha eseguito una operazione aritmetica proibita) e l'esecuzione non può essere proseguita. @@ -662,11 +663,11 @@ segnali sono: situazione precedente. \item[\macro{SIGXCPU}] Sta per \textit{CPU time limit exceeded}. Questo segnale è generato quando un processo eccede il limite impostato per il - tempo di CPU disponibile, vedi \secref{sec:sys_xxx}. + tempo di CPU disponibile, vedi \secref{sec:sys_resource_limit}. \item[\macro{SIGXFSZ}] Sta per \textit{File size limit exceeded}. Questo segnale è generato quando un processo tenta di estendere un file oltre le dimensioni specificate dal limite impostato per le dimensioni massime di un - file, vedi \secref{sec:sys_xxx}. + file, vedi \secref{sec:sys_resource_limit}. \end{basedescript} @@ -682,8 +683,8 @@ classificabili in maniera omogenea. Questi segnali sono: implementare una comunicazione elementare fra processi diversi, o per eseguire a richiesta una operazione utilizzando un manipolatore. L'azione di default è terminare il processo. -\item[\macro{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} ed è - generato da molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in +\item[\macro{SIGWINCH}] Il nome sta per \textit{window (size) change} e viene + generato in molti sistemi (GNU/Linux compreso) quando le dimensioni (in righe e colonne) di un terminale vengono cambiate. Viene usato da alcuni programmi testuali per riformattare l'uscita su schermo quando si cambia dimensione a quest'ultimo. L'azione di default è di essere ignorato. @@ -714,7 +715,7 @@ di \func{strsignal}. Nel caso si debba mantenere traccia del messaggio sar necessario copiarlo. La seconda funzione deriva da BSD ed è analoga alla funzione \func{perror} -descritta in \secref{sec:sys_strerror}; il suo prototipo è: +descritta sempre in \secref{sec:sys_strerror}; il suo prototipo è: \begin{prototype}{signal.h}{void psignal(int sig, const char *s)} Stampa sullo standard error un messaggio costituito dalla stringa \param{s}, seguita da due punti ed una descrizione del segnale indicato da \param{sig}. @@ -750,7 +751,7 @@ processo alla loro occorrenza. \subsection{Il comportamento generale del sistema.} - \label{sec:sig_gen_beha} +\label{sec:sig_gen_beha} Abbiamo già trattato in \secref{sec:sig_intro} le modalità con cui il sistema gestisce l'interazione fra segnali e processi, ci resta da esaminare però il @@ -778,28 +779,29 @@ manipolatore; viene mantenuto invece ogni eventuale settaggio dell'azione a programmi eseguiti in background, che altrimenti sarebbero interrotti da una successiva pressione di \texttt{C-c} o \texttt{C-y}. -Per quanto riguarda tutte le altre system call esse vengono tradizionalmente -classificate, proprio in base al loro comportamento nei confronti dei segnali, -in \textsl{lente} (\textit{slow}) e \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran -parte appartiene a quest'ultima categoria che non è influenzata dall'arrivo di -un segnale. In tal caso un eventuale manipolatore viene sempre eseguito dopo -che la system call è stata completata. Esse sono dette \textsl{veloci} proprio -in quanto la loro esecuzione è sostanzialmente immediata e attendere per -eseguire un manipolatore non comporta nessun inconveniente. - -Esistono però dei casi in cui questo non è possibile perché renderebbe -impossibile una risposta pronta al segnale. In generale questo avviene tutte -le volte che si ha a che fare con system call che possono bloccarsi -indefinitamente, (quelle che, per questo, vengono chiamate \textsl{lente}). Un -elenco dei casi in cui si presenta questa situazione è il seguente: +Per quanto riguarda il comportamento di tutte le altre system call si danno +sostanzialmente due casi, a seconda che esse siano \textsl{lente} +(\textit{slow}) o \textsl{veloci} (\textit{fast}). La gran parte di esse +appartiene a quest'ultima categoria, che non è influenzata dall'arrivo di un +segnale. Esse sono dette \textsl{veloci} in quanto la loro esecuzione è +sostanzialmente immediata; la risposta al segnale viene sempre data dopo che +la system call è stata completata, in quanto attendere per eseguire un +manipolatore non comporta nessun inconveniente. + +In alcuni casi però alcune system call (che per questo motivo vengono chiamate +\textsl{lente}) possono bloccarsi indefinitamente. In questo caso non si può +attendere la conclusione della sistem call, perché questo renderebbe +impossibile una risposta pronta al segnale, per cui il manipolatore viene +eseguito prima che la system call sia ritornata. Un elenco dei casi in cui si +presenta questa situazione è il seguente: \begin{itemize} -\item lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora - presenti (come per certi file di dispositivo, la rete o le pipe). -\item scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere +\item la lettura da file che possono bloccarsi in attesa di dati non ancora + presenti (come per certi file di dispositivo, i socket o le pipe). +\item la scrittura sugli stessi file, nel caso in cui dati non possano essere accettati immediatamente. -\item apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non immediate - per una una risposta. -\item operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere +\item l'apertura di un file di dispositivo che richiede operazioni non + immediate per una una risposta. +\item le operazioni eseguite con \func{ioctl} che non è detto possano essere eseguite immediatamente. \item le funzioni di intercomunicazione che si bloccano in attesa di risposte da altri processi. @@ -996,6 +998,18 @@ termini di \func{kill}, ed standard ISO C, non esiste in alcune vecchie versioni di Unix, in generale l'uso di \func{kill} finisce per essere più portabile. +Una seconda funzione che può essere definita in termini di \func{kill} è +\func{killpg}, che è sostanzialmente equivalente a +\code{kill(-pidgrp, signal)}; il suo prototipo è: +\begin{prototype}{signal.h}{int killpg(pid\_t pidgrp, int signal)} + + Invia il segnale \param{signal} al process group \param{pidgrp}. + \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di + errore, gli errori sono gli stessi di \func{kill}.} +\end{prototype} +e che permette di inviare un segnale a tutto un \textit{process group} (vedi +\secref{sec:sess_xxx}). + Solo l'amministratore può inviare un segnale ad un processo qualunque, in tutti gli altri casi il \textit{real user id} o l'\textit{effective user id} del processo chiamante devono corrispondere al \textit{real user id} o al @@ -1108,7 +1122,7 @@ illustrati in precedenza usare; i possibili valori sono riportati in Il valore della struttura specificata \param{value} viene usato per settare il timer, se il puntatore \param{ovalue} non è nullo il precedente valore viene salvato qui. I valori dei timer devono essere indicati attraverso una -struttura \var{itimerval}, definita in \figref{fig:file_stat_struct}. +struttura \type{itimerval}, definita in \figref{fig:file_stat_struct}. La struttura è composta da due membri, il primo, \var{it\_interval} definisce il periodo del timer; il secondo, \var{it\_value} il tempo mancante alla @@ -1129,16 +1143,10 @@ struct itimerval struct timeval it_interval; /* next value */ struct timeval it_value; /* current value */ }; - -struct timeval -{ - long tv_sec; /* seconds */ - long tv_usec; /* microseconds */ -}; \end{lstlisting} \end{minipage} \normalsize - \caption{La struttura \var{itimerval}, che definisce i valori dei timer di + \caption{La struttura \type{itimerval}, che definisce i valori dei timer di sistema.} \label{fig:sig_itimerval} \end{figure} @@ -1324,9 +1332,9 @@ Lo standard richiede che la funzione sia implementata in maniera del tutto indipendente da \func{alarm}\footnote{nel caso di Linux questo è fatto utilizzando direttamente il timer del kernel.} e sia utilizzabile senza interferenze con l'uso di \macro{SIGALRM}. La funzione prende come parametri -delle strutture di tipo \var{timespec}, la cui definizione è riportata in -\figref{fig:sig_timespec_def}, che permettono di specificare un tempo con una -precisione (teorica) fino al nanosecondo. +delle strutture di tipo \var{timespec}, la cui definizione è riportata in +\figref{fig:sys_timeval_struct}, che permettono di specificare un tempo con +una precisione (teorica) fino al nanosecondo. La funzione risolve anche il problema di proseguire l'attesa dopo l'interruzione dovuta ad un segnale; infatti in tal caso in \param{rem} viene @@ -1343,21 +1351,6 @@ sia scarico ed il processa venga immediatamente rimesso in esecuzione); per questo motivo il valore restituito in \param{rem} è sempre arrotondato al multiplo successivo di 1/\macro{HZ}. -\begin{figure}[!htb] - \footnotesize \centering - \begin{minipage}[c]{15cm} - \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{} -struct timespec { - time_t tv_sec; /* seconds */ - long tv_nsec; /* nanoseconds */ -}; - \end{lstlisting} - \end{minipage} - \normalsize - \caption{La struttura \var{timespec} di \func{nanosleep}.} - \label{fig:sig_timespec_def} -\end{figure} - In realtà è possibile ottenere anche pause più precise del centesimo di secondo usando politiche di scheduling real time come \macro{SCHED\_FIFO} o \macro{SCHED\_RR}; in tal caso infatti il meccanismo di scheduling ordinario @@ -1403,13 +1396,13 @@ la creazione di zombie. \footnotesize \centering \begin{minipage}[c]{15cm} \begin{lstlisting}{} -#include /* error simbol definitions */ +#include /* error symbol definitions */ #include /* signal handling declarations */ #include #include #include "macro.h" -void Hand_CHLD(int sig) +void sigchld_hand(int sig) { int errno_save; int status; @@ -1461,7 +1454,7 @@ presenta tutte le volte che un segnale viene bloccato: per quanti siano i segnali emessi durante il periodo di blocco, una volta che quest'ultimo sarà rimosso sarà recapitato un solo segnale. -Allora nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse +Allora, nel caso della terminazione dei processi figli, se si chiamasse \func{waitpid} una sola volta, essa leggerebbe lo stato di terminazione per un solo processo, anche se i processi terminati sono più di uno, e gli altri resterebbero in stato di zombie per un tempo indefinito. @@ -1480,8 +1473,9 @@ tutti gli stati di terminazione sono stati ricevuti. Le funzioni esaminate finora fanno riferimento ad alle modalità più elementari della gestione dei segnali; non si sono pertanto ancora prese in -considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie race condition -che i segnali possono generare e alla natura asincrona degli stessi. +considerazione le tematiche più complesse, collegate alle varie race +condition\index{race condition} che i segnali possono generare e alla natura +asincrona degli stessi. Affronteremo queste problematiche in questa sezione, partendo da un esempio che le evidenzi, per poi prendere in esame le varie funzioni che permettono di @@ -1501,43 +1495,44 @@ versione di \func{sleep} potrebbe essere quella illustrata in Dato che è nostra intenzione utilizzare \macro{SIGALRM} il primo passo della nostra implementazione di sarà quello di installare il relativo manipolatore -salvando il precedente (\texttt{\small 4-7}). Si effettuerà poi una chiamata -ad \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del segnale a -cui segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma (\texttt{\small - 8-9}) fino alla sua ricezione. Al ritorno di \func{pause}, causato dal -ritorno del manipolatore (\texttt{\small 15-23}), si ripristina il -manipolatore originario (\texttt{\small 10-11}) restituendo l'eventuale tempo -rimanente (\texttt{\small 12-13}) che potrà essere diverso da zero qualora +salvando il precedente (\texttt{\small 14-17}). Si effettuerà poi una +chiamata ad \func{alarm} per specificare il tempo d'attesa per l'invio del +segnale a cui segue la chiamata a \func{pause} per fermare il programma +(\texttt{\small 17-19}) fino alla sua ricezione. Al ritorno di \func{pause}, +causato dal ritorno del manipolatore (\texttt{\small 1-9}), si ripristina il +manipolatore originario (\texttt{\small 20-21}) restituendo l'eventuale tempo +rimanente (\texttt{\small 22-23}) che potrà essere diverso da zero qualora l'interruzione di \func{pause} venisse causata da un altro segnale. \begin{figure}[!htb] \footnotesize \centering \begin{minipage}[c]{15cm} \begin{lstlisting}{} +void alarm_hand(int sig) { + /* check if the signal is the right one */ + if (sig != SIGALRM) { /* if not exit with error */ + printf("Something wrong, handler for SIGALRM\n"); + exit(1); + } else { /* do nothing, just interrupt pause */ + return; + } +} unsigned int sleep(unsigned int seconds) { - signandler_t prev_handler; + sighandler_t prev_handler; + /* install and check new handler */ if ((prev_handler = signal(SIGALRM, alarm_hand)) == SIG_ERR) { - printf("Cannot set handler for alarm\n"); - exit(1); + printf("Cannot set handler for alarm\n"); + exit(-1); } - alarm(second); + /* set alarm and go to sleep */ + alarm(seconds); pause(); /* restore previous signal handler */ signal(SIGALRM, prev_handler); - /* remove alarm, return remaining time */ + /* return remaining time */ return alarm(0); } -void alarm_hand(int sig) -{ - /* check if the signal is the right one */ - if (sig != SIGALRM) { /* if not exit with error */ - printf("Something wrong, handler for SIGALRM\n"); - exit(1); - } else { /* do nothing, just interrupt pause */ - return; - } -} \end{lstlisting} \end{minipage} \normalsize @@ -1547,13 +1542,13 @@ void alarm_hand(int sig) Questo codice però, a parte il non gestire il caso in cui si è avuta una precedente chiamata a \func{alarm} (che si è tralasciato per brevità), -presenta una pericolosa race condition. Infatti se il processo viene -interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause} può capitare (ad -esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa scada prima -dell'esecuzione quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo l'arrivo di -\macro{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un deadlock, in -quanto \func{pause} non verrebbe mai più interrotta (se non in caso di un -altro segnale). +presenta una pericolosa race condition\index{race condition}. Infatti se il +processo viene interrotto fra la chiamata di \func{alarm} e \func{pause} può +capitare (ad esempio se il sistema è molto carico) che il tempo di attesa +scada prima dell'esecuzione quest'ultima, cosicché essa sarebbe eseguita dopo +l'arrivo di \macro{SIGALRM}. In questo caso ci si troverebbe di fronte ad un +deadlock, in quanto \func{pause} non verrebbe mai più interrotta (se non in +caso di un altro segnale). Questo problema può essere risolto (ed è la modalità con cui veniva fatto in SVr2) usando la funzione \func{longjmp} (vedi \secref{sec:proc_longjmp}) per @@ -1602,7 +1597,7 @@ void alarm_hand(int sig) In questo caso il manipolatore (\texttt{\small 18-26}) non ritorna come in \figref{fig:sig_sleep_wrong}, ma usa \func{longjmp} (\texttt{\small 24}) per rientrare nel corpo principale del programma; dato che in questo caso il -valore di uscita di \func{setjmp} è 1 grazie alla condizione in +valore di uscita di \func{setjmp} è 1, grazie alla condizione in (\texttt{\small 9-12}) si evita comunque che \func{pause} sia chiamata a vuoto. @@ -1618,7 +1613,7 @@ Un secondo esempio qualche forma di evento; in genere quello che si fa in questo caso è settare nel manipolatore un opportuno flag da controllare nel corpo principale del programma (con un codice del tipo di quello riportato in -\secref{fig:sig_event_wrong}. +\figref{fig:sig_event_wrong}). \begin{figure}[!htb] \footnotesize \centering @@ -1657,19 +1652,20 @@ quale potr segnale, e prendere le relative azioni conseguenti (\texttt{\small 6-11}). Questo è il tipico esempio di caso, già citato in \secref{sec:proc_race_cond}, -in cui si genera una race condition; se infatti il segnale arriva -immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small 6}) ma prima -della cancellazione del flag (\texttt{\small 7}), la sua occorrenza sarà -perduta. +in cui si genera una race condition\index{race condition}; se infatti il +segnale arriva immediatamente dopo l'esecuzione del controllo (\texttt{\small + 6}) ma prima della cancellazione del flag (\texttt{\small 7}), la sua +occorrenza sarà perduta. Questi esempi ci mostrano che per una gestione effettiva dei segnali occorrono -funzioni più sofisticate della semplice interfaccia dei primi sistemi Unix, -che permettano di gestire tutti i possibili aspetti con cui un processo deve +funzioni più sofisticate di quelle illustrate finora, che hanno origine dalla +interfaccia semplice, ma poco sofisticata, dei primi sistemi Unix, in modo da +consentire la gestione di tutti i possibili aspetti con cui un processo deve reagire alla ricezione di un segnale. -\subsection{I \textit{signal set}} +\subsection{Gli \textsl{insiemi di segnali} o \textit{signal set}} \label{sec:sig_sigset} Come evidenziato nel paragrafo precedente, le funzioni di gestione dei segnali @@ -1741,13 +1737,13 @@ insieme. \label{sec:sig_sigaction} La funzione principale dell'interfaccia standard POSIX.1 per i segnali è -\func{sigaction}, essa ha sostanzialemente le stesse funzioni di -\func{signal}, permette cioè di specificare come un segnale può essere gestito +\func{sigaction}, essa ha sostanzialemente lo stesso uso di \func{signal}, +permette cioè di specificare le modalità con cui un segnale può essere gestito da un processo. Il suo prototipo è: \begin{prototype}{signal.h}{int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact)} - Installa un nuovo manipolatore per il segnale \param{signum}. + Installa una nuova azione per il segnale \param{signum}. \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori: @@ -1762,11 +1758,12 @@ da un processo. Il suo prototipo La funzione serve ad installare una nuova \textsl{azione} per il segnale \param{signum}; si parla di \textsl{azione} e non di \textsl{manipolatore} come nel caso di \func{signal}, in quanto la funzione consente di specificare -le varie caratteristiche della risposta al segnale, non solo la funzione del -manipolatore. Per questo lo standard raccomanda di usare sempre questa -funzione al posto di \func{signal} (che in genere viene definita tramite -essa), in quanto offre un controllo completo su tutti gli aspetti della -gestione di un segnale, sia pure al prezzo di una maggiore complessità d'uso. +le varie caratteristiche della risposta al segnale, non solo la funzione che +verrà eseguita alla sua occorrenza. Per questo lo standard raccomanda di +usare sempre questa funzione al posto di \func{signal} (che in genere viene +definita tramite essa), in quanto permette un controllo completo su tutti gli +aspetti della gestione di un segnale, sia pure al prezzo di una maggiore +complessità d'uso. Se il puntatore \param{act} non è nullo, la funzione installa la nuova azione da esso specificata, se \param{oldact} non è nullo il valore dell'azione @@ -1800,32 +1797,24 @@ struct sigaction \label{fig:sig_sigaction} \end{figure} -Come si può notare da quanto riportato in \figref{fig:sig_sigaction} in Linux -\func{sigaction} permette di specificare il manipolatore in due forme diverse, -indicate dai campi \var{sa\_handler} e \var{sa\_sigaction}; esse devono essere -usate in maniera alternativa (in certe implementazioni questi vengono -specificati come \ctyp{union}): la prima è quella classica usata anche con -\func{signal}, la seconda permette invece di usare un manipolatore in grado di -ricevere informazioni più dettagliate dal sistema (ad esempio il tipo di -errore in caso di \macro{SIGFPE}), attraverso dei parametri aggiuntivi; per i -dettagli si consulti la man page di \func{sigaction}). - Il campo \var{sa\_mask} serve ad indicare l'insieme dei segnali che devono essere bloccati durante l'esecuzione del manipolatore, ad essi viene comunque sempre aggiunto il segnale che ne ha causato la chiamata, a meno che non si -sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. +sia specificato con \var{sa\_flag} un comportamento diverso. Quando il +manipolatore ritorna comunque la maschera dei segnali bloccati (vedi +\secref{sec:sig_sigmask}) viene ripristinata al valore precedente +l'invocazione. L'uso di questo campo permette ad esempio di risolvere il problema residuo dell'implementazione di \code{sleep} mostrata in -\secref{fig:sig_sleep_incomplete}: in quel caso infatti se il segnale di -allarme interrompe un altro manipolatore questo non sarà eseguito -correttamente, la cosa può essere prevenuta installando quest'ultimo usando -\var{sa\_mask} per bloccare \macro{SIGALRM} durante la sua esecuzione. - -Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari aspetti del -comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo ai vari -segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati in -\tabref{tab:sig_sa_flag}. +\secref{fig:sig_sleep_incomplete}. In quel caso infatti se il segnale di +allarme avesse interrotto un altro manipolatore questo non sarebbe stato +eseguito correttamente; la cosa poteva essere prevenuta installando gli altri +manipolatori usando \var{sa\_mask} per bloccare \macro{SIGALRM} durante la +loro esecuzione. Il valore di \var{sa\_flag} permette di specificare vari +aspetti del comportamento di \func{sigaction}, e della reazione del processo +ai vari segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati +in \tabref{tab:sig_sa_flag}. \begin{table}[htb] \footnotesize @@ -1857,13 +1846,88 @@ segnali; i valori possibili ed il relativo significato sono riportati in \var{sa\_sigaction} al posto di \var{sa\_handler}.\\ \macro{SA\_ONSTACK} & Stabilisce l'uso di uno stack alternativo per l'esecuzione del manipolatore (vedi - \secref{sec:sig_xxx}).\\ + \secref{sec:sig_specific_features}).\\ \hline \end{tabular} \caption{Valori del campo \var{sa\_flag} della struttura \var{sigaction}.} \label{tab:sig_sa_flag} \end{table} +Come si può notare in \figref{fig:sig_sigaction} \func{sigaction} +permette\footnote{La possibilità è prevista dallo standard POSIX.1b, ed è + stata aggiunta nei kernel della serie 2.1.x con l'introduzione dei segnali + real-time (vedi \secref{sec:sig_real_time}). In precedenza era possibile + ottenere alcune informazioni addizionali usando \var{sa\_handler} con un + secondo parametro addizionale di tipo \var{struct sigcontext}, che adesso è + deprecato.} di utilizzare due forme diverse di manipolatore, da +specificare, a seconda dell'uso o meno del flag \macro{SA\_SIGINFO}, +rispettivamente attraverso i campi \var{sa\_sigaction} o \var{sa\_handler}, +(che devono essere usati in maniera alternativa, in certe implementazioni +questi vengono addirittura definiti come \ctyp{union}): la prima è quella +classica usata anche con \func{signal}, la seconda permette invece di usare un +manipolatore in grado di ricevere informazioni più dettagliate dal sistema, +attraverso la struttura \type{siginfo\_t}, riportata in +\figref{fig:sig_siginfo_t}. + +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{} +siginfo_t { + int si_signo; /* Signal number */ + int si_errno; /* An errno value */ + int si_code; /* Signal code */ + pid_t si_pid; /* Sending process ID */ + uid_t si_uid; /* Real user ID of sending process */ + int si_status; /* Exit value or signal */ + clock_t si_utime; /* User time consumed */ + clock_t si_stime; /* System time consumed */ + sigval_t si_value; /* Signal value */ + int si_int; /* POSIX.1b signal */ + void * si_ptr; /* POSIX.1b signal */ + void * si_addr; /* Memory location which caused fault */ + int si_band; /* Band event */ + int si_fd; /* File descriptor */ +} + \end{lstlisting} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{La struttura \type{siginfo\_t}.} + \label{fig:sig_siginfo_t} +\end{figure} + +Installando un manipolatore di tipo \var{sa\_sigaction} diventa allora +possibile accedere alle informazioni restituite attraverso il puntatore a +questa struttura. Tutti i segnali settano i campi \var{si\_signo}, che riporta +il numero del segnale ricevuto, \var{si\_errno}, che riporta, quando diverso +da zero, il codice dell'errore associato al segnale, e \var{si\_code}, che +viene usato dal kernel per specificare maggiori dettagli riguardo l'evento che +ha causato l'emissione del segnale. + +In generale \var{si\_code} contiene, per i segnali generici, per quelli +real-time e per tutti quelli inviati tramite \func{kill}, informazioni circa +l'origine del segnale (se generato dal kernel, da un timer, da \func{kill}, +ecc.). Alcuni segnali però usano \var{si\_code} per fornire una informazione +specifica: ad esempio i vari segnali di errore (\macro{SIGFPE}, +\macro{SIGILL}, \macro{SIGBUS} e \macro{SIGSEGV}) lo usano per fornire +maggiori dettagli riguardo l'errore (come il tipo di errore aritmetico, di +istruzione illecita o di violazione di memoria) mentre alcuni segnali di +controllo (\macro{SIGCHLD}, \macro{SIGTRAP} e \macro{SIGPOLL}) forniscono +altre informazioni speecifiche. In tutti i casi il valore del campo è +riportato attraverso delle costanti (le cui definizioni si trovano +\file{bits/siginfo.h}) il cui elenco dettagliato è disponibile nella man page +di \func{sigaction}. + +Il resto della struttura è definito come \ctyp{union} ed i valori +eventualmente presenti dipendono dal segnale, così \macro{SIGCHLD} ed i +segnali real-time (vedi \secref{sec:sig_real_time}) inviati tramite +\func{kill} avvalorano \var{si\_pid} e \var{si\_uid} coi valori corrispondenti +al processo che ha emesso il segnale, \macro{SIGILL}, \macro{SIGFPE}, +\macro{SIGSEGV} e \macro{SIGBUS} avvalorano \var{si\_addr} con l'indirizzo cui +è avvenuto l'errore, \macro{SIGIO} (vedi \secref{sec:file_asyncronous_io}) +avvalora \var{si\_fd} con il numero del file descriptor e \var{si\_band} per i +dati urgenti su un socket. + Benché sia possibile usare nello stesso programma sia \func{sigaction} che \func{signal} occorre molta attenzione, in quanto le due funzioni possono interagire in maniera anomala. Infatti l'azione specificata con @@ -1877,22 +1941,58 @@ Per questo ripristinare correttamente un manipolatore precedente, anche se questo è stato installato con \func{signal}. In generale poi non è il caso di usare il valore di ritorno di \func{signal} come campo \var{sa\_handler}, o viceversa, dato -che in certi sistemi questi possono essere diversi. In generale dunque, a meno -che non si sia vincolati allo standard ISO C, è sempre il caso di evitare -l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}. +che in certi sistemi questi possono essere diversi. In definitiva dunque, a +meno che non si sia vincolati all'aderenza stretta allo standard ISO C, è +sempre il caso di evitare l'uso di \func{signal} a favore di \func{sigaction}. +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \begin{lstlisting}{} +typedef void SigFunc(int); +inline SigFunc * Signal(int signo, SigFunc *func) +{ + struct sigaction new_handl, old_handl; + new_handl.sa_handler=func; + /* clear signal mask: no signal blocked during execution of func */ + if (sigemptyset(&new_handl.sa_mask)!=0){ /* initialize signal set */ + perror("cannot initializes the signal set to empty"); /* see mess. */ + exit(1); + } + new_handl.sa_flags=0; /* init to 0 all flags */ + /* change action for signo signal */ + if (sigaction(signo,&new_handl,&old_handl)){ + perror("sigaction failed on signal action setting"); + exit(1); + } + return (old_handl.sa_handler); +} + \end{lstlisting} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{Una funzione equivalente a \func{signal} definita attraverso + \func{sigaction}.} + \label{fig:sig_Signal_code} +\end{figure} +Per questo motivo si è provveduto, per mantenere un'interfaccia semplificata +che abbia le stesse caratteristiche di \func{signal}, a definire una funzione +equivalente attraverso \func{sigaction}; la funzione è \code{Signal}, e si +trova definita come \code{inline} nel file \file{wrapper.h} (nei sorgenti +allegati), riportata in \figref{fig:sig_Signal_code}. La riutilizzeremo spesso +in seguito. -\subsection{La gestione del blocco dei segnali} +\subsection{La gestione della \textsl{maschera dei segnali} o + \textit{signal mask}} \label{sec:sig_sigmask} Come spiegato in \secref{sec:sig_semantics} tutti i moderni sistemi unix-like permettono si bloccare temporaneamente (o di eliminare completamente, settando \macro{SIG\_IGN} come azione) la consegna dei segnali ad un processo. Questo è -fatto specificando la \textsl{maschera dei segnali} (o \textit{signal mask}) -del processo\footnote{nel caso di Linux essa è mantenuta dal campo - \var{blocked} della \var{task\_struct} del processo.} cioè l'insieme dei -segnali la cui consegna è bloccata. Abbiamo accennato in +fatto specificando la cosiddetta \textsl{maschera dei segnali} (o +\textit{signal mask}) del processo\footnote{nel caso di Linux essa è mantenuta + dal campo \var{blocked} della \var{task\_struct} del processo.} cioè +l'insieme dei segnali la cui consegna è bloccata. Abbiamo accennato in \secref{sec:proc_fork} che la \textit{signal mask} viene ereditata dal padre alla creazione di un processo figlio, e abbiamo visto al paragrafo precedente che essa può essere modificata, durante l'esecuzione di un manipolatore, @@ -1900,7 +2000,7 @@ attraverso l'uso dal campo \var{sa\_mask} di \var{sigaction}. Uno dei problemi evidenziatisi con l'esempio di \secref{fig:sig_event_wrong} è che in molti casi è necessario proteggere delle sezioni di codice (nel caso in -questoine la sezione fra il controllo e la eventuale cancellazione del flag +questione la sezione fra il controllo e la eventuale cancellazione del flag che testimoniava l'avvenuta occorrenza del segnale) in modo da essere sicuri che essi siano eseguiti senza interruzioni. @@ -1924,9 +2024,9 @@ segnali; il suo prototipo La funzione usa l'insieme di segnali dato all'indirizzo \param{set} per modificare la maschera dei segnali del processo corrente. La modifica viene -effettuta a seconda del valore dell'argomento \param{how}, secondo le modalità +effettuata a seconda del valore dell'argomento \param{how}, secondo le modalità specificate in \tabref{tab:sig_procmask_how}. Qualora si specifichi un valore -non nullo per \param{oldset} la mashera dei segnali corrente viene salvata a +non nullo per \param{oldset} la maschera dei segnali corrente viene salvata a quell'indirizzo. \begin{table}[htb] @@ -1957,9 +2057,21 @@ critica. La funzione permette di risolvere problemi come quelli mostrati in \secref{fig:sig_event_wrong}, proteggendo la sezione fra il controllo del flag e la sua cancellazione. -Un altro problema che abbiamo visto presentarsi con l'uso di \func{pause} è -quello relativo - +La funzione può essere usata anche all'interno di un manipolatore, ad esempio +per riabilitare la consegna del segnale che l'ha invocato, in questo caso però +occorre ricordare che qualunque modifica alla maschera dei segnali viene +perduta alla conclusione del terminatore. + +Benché con l'uso di \func{sigprocmask} si possano risolvere la maggior parte +dei casi di race condition\index{race condition} restano aperte alcune +possibilità legate all'uso di \func{pause}; il caso è simile a quello del +problema illustrato nell'esempio di \secref{fig:sig_sleep_incomplete}, e cioè +la possibilità che il processo riceva il segnale che si intende usare per +uscire dallo stato di attesa invocato con \func{pause} immediatamente prima +dell'esecuzione di quest'ultima. Per poter effettuare atomicamente la modifica +della maschera dei segnali (di solito attivandone uno specifico) insieme alla +sospensione del processo lo standard POSIX ha previsto la funzione +\func{sigsuspend}, il cui prototipo è: \begin{prototype}{signal.h} {int sigsuspend(const sigset\_t *mask)} @@ -1973,8 +2085,391 @@ quello relativo \end{errlist}} \end{prototype} +Come esempio dell'uso di queste funzioni proviamo a riscrivere un'altra volta +l'esempio di implementazione di \code{sleep}. Abbiamo accennato in +\secref{sec:sig_sigaction} come con \func{sigaction} sia possibile bloccare +\macro{SIGALRM} nell'installazione dei manipolatori degli altri segnali, per +poter usare l'implementazione vista in \secref{fig:sig_sleep_incomplete} senza +interferenze. Questo però comporta una precauzione ulteriore al semplice uso +della funzione, vediamo allora come usando la nuova interfaccia è possibile +ottenere un'implementazione, riportata in \figref{fig:sig_sleep_ok} che non +presenta neanche questa necessità. + +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \begin{lstlisting}{} +void alarm_hand(int); +unsigned int sleep(unsigned int seconds) +{ + struct sigaction new_action, old_action; + sigset_t old_mask, stop_mask, sleep_mask; + /* set the signal handler */ + sigemptyset(&new_action.sa_mask); /* no signal blocked */ + new_action.sa_handler = alarm_hand; /* set handler */ + new_action.sa_flags = 0; /* no flags */ + sigaction(SIGALRM, &new_action, &old_action); /* install action */ + /* block SIGALRM to avoid race conditions */ + sigemptyset(&stop_mask); /* init mask to empty */ + sigaddset(&stop_mask, SIGALRM); /* add SIGALRM */ + sigprocmask(SIG_BLOCK, &stop_mask, &old_mask); /* add SIGALRM to blocked */ + /* send the alarm */ + alarm(seconds); + /* going to sleep enabling SIGALRM */ + sleep_mask = old_mask; /* take mask */ + sigdelset(&sleep_mask, SIGALRM); /* remove SIGALRM */ + sigsuspend(&sleep_mask); /* go to sleep */ + /* restore previous settings */ + sigprocmask(SIG_SETMASK, &old_mask, NULL); /* reset signal mask */ + sigaction(SIGALRM, &old_action, NULL); /* reset signal action */ + /* return remaining time */ + return alarm(0); +} +void alarm_hand(int sig) +{ + return; /* just return to interrupt sigsuspend */ +} + \end{lstlisting} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{Una implementazione completa di \func{sleep}.} + \label{fig:sig_sleep_ok} +\end{figure} + +Per evitare i problemi di interferenza con gli altri segnali in questo caso +non si è usato l'approccio di \figref{fig:sig_sleep_incomplete} evitando l'uso +di \func{longjmp}. Come in precedenza il manipolatore (\texttt{\small 35-37}) +non esegue nessuna operazione, limitandosi a ritornare per interrompere il +programma messo in attesa. + +La prima parte della funzione (\texttt{\small 11-15}) provvede ad installare +l'opportuno manipolatore per \macro{SIGALRM}, salvando quello originario, che +sarà ripristinato alla conclusione della stessa (\texttt{\small 28}); il passo +successivo è quello di bloccare \macro{SIGALRM} (\texttt{\small 17-19}) per +evitare che esso possa essere ricevuto dal processo fra l'esecuzione di +\func{alarm} (\texttt{\small 21}) e la sospensione dello stesso. Nel fare +questo si salva la maschera corrente dei segnali, che sarà ripristinata alla +fine (\texttt{\small 27}), e al contempo si prepara la maschera dei segnali +\var{sleep\_mask} per riattivare \macro{SIGALRM} all'esecuzione di +\func{sigsuspend}. + +In questo modo non sono più possibili race condition\index{race condition} +dato che \macro{SIGALRM} viene disabilitato con \func{sigprocmask} fino alla +chiamata di \func{sigsuspend}. Questo metodo è assolutamente generale e può +essere applicato a qualunque altra situazione in cui si deve attendere per un +segnale, i passi sono sempre i seguenti: +\begin{enumerate*} +\item Leggere la maschera dei segnali corrente e bloccare il segnale voluto + con \func{sigprocmask}. +\item Mandare il processo in attesa con \func{sigsuspend} abilitando la + ricezione del segnale voluto. +\item Ripristinare la maschera dei segnali originaria. +\end{enumerate*} +Per quanto possa sembrare strano bloccare la ricezione di un segnale per poi +riabilitarla immediatamente dopo, in questo modo si evita il deadlock dovuto +all'arrivo del segnale prima dell'esecuzione di \func{sigsuspend}. + + +\subsection{Ulteriori funzioni di gestione} +\label{sec:sig_specific_features} + +In questa ultimo paragrafo esamineremo varie funzioni di gestione dei segnali +non descritte finora, relative agli aspetti meno utilizzati. La prima di esse +è \func{sigpending}, anch'essa introdotta dallo standard POSIX.1; il suo +prototipo è: +\begin{prototype}{signal.h} +{int sigpending(sigset\_t *set)} + +Scrive in \param{set} l'insieme dei segnali pendenti. + + \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un + errore.} +\end{prototype} + +La funzione permette di ricavare quali sono i segnali pendenti per il processo +in corso, cioè i segnali che sono stato inviati dal kernel ma non sono stati +ancora ricevuti dal processo in quanto bloccati. Non esiste una funzione +equivalente nella vecchia interfaccia, ma essa è tutto sommato poco utile, +dato che essa può solo assicurare che un segnale è stato inviato, dato che +escluderne l'avvenuto invio al momento della chiamata non significa nulla +rispetto a quanto potrebbe essere in un qualunque momento successivo. + +Una delle caratteristiche di BSD, disponibile anche in Linux, è la possibilità +di usare uno stack alternativo per i segnali; è cioè possibile fare usare al +sistema un altro stack (invece di quello relativo al processo, vedi +\secref{sec:proc_mem_layout}) solo durante l'esecuzione di un +manipolatore. L'uso di uno stack alternativo è del tutto trasparente ai +manipolatori, occorre però seguire una certa procedura: +\begin{enumerate*} +\item Allocare un'area di memoria di dimensione sufficiente da usare come + stack alternativo. +\item Usare la funzione \func{sigaltstack} per rendere noto al sistema + l'esistenza e la locazione dello stack alternativo. +\item Quando si installa un manipolatore occorre usare \func{sigaction} + specificando il flag \macro{SA\_ONSTACK} (vedi \tabref{tab:sig_sa_flag}) per + dire al sistema di usare lo stack alternativo durante l'esecuzione del + manipolatore. +\end{enumerate*} + +In genere il primo passo viene effettuato allocando un'opportuna area di +memoria con \code{malloc}; in \file{signal.h} sono definite due costanti, +\macro{SIGSTKSZ} e \macro{MINSIGSTKSZ}, che possono essere utilizzate per +allocare una quantità di spazio opportuna, in modo da evitare overflow. La +prima delle due è la dimensione canonica per uno stack di segnali e di norma è +sufficiente per tutti gli usi normali. La seconda è lo spazio che occorre al +sistema per essere in grado di lanciare il manipolatore e la dimensione di uno +stack alternativo deve essere sempre maggiore di questo valore. Quando si +conosce esattamente quanto è lo spazio necessario al manipolatore gli si può +aggiungere questo valore per allocare uno stack di dimensione sufficiente. + +Come accennato per poter essere usato lo stack per i segnali deve essere +indicato al sistema attraverso la funzione \func{sigaltstack}; il suo +prototipo è: +\begin{prototype}{signal.h} +{int sigaltstack(const stack\_t *ss, stack\_t *oss)} + +Installa un nuovo stack per i segnali. + + \bodydesc{La funzione restituisce zero in caso di successo e -1 per un + errore, nel qual caso \var{errno} assumerà i valori: + + \begin{errlist} + \item[\macro{ENOMEM}] La dimensione specificata per il nuovo stack è minore + di \macro{MINSIGSTKSZ}. + \item[\macro{EPERM}] Uno degli indirizzi non è valido. + \item[\macro{EFAULT}] Si è cercato di cambiare lo stack alternativo mentre + questo è attivo (cioè il processo è in esecuzione su di esso). + \item[\macro{EINVAL}] \param{ss} non è nullo e \var{ss\_flags} contiene un + valore diverso da zero che non è \macro{SS\_DISABLE}. + \end{errlist}} +\end{prototype} + +La funzione prende come argomenti puntatori ad una struttura di tipo +\var{stack\_t}, definita in \figref{fig:sig_stack_t}. I due valori \param{ss} +e \param{oss}, se non nulli, indicano rispettivamente il nuovo stack da +installare e quello corrente (che viene restituito dalla funzione per un +successivo ripristino). +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{} +typedef struct { + void *ss_sp; /* Base address of stack */ + int ss_flags; /* Flags */ + size_t ss_size; /* Number of bytes in stack */ +} stack_t; + \end{lstlisting} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{La struttura \var{stack\_t}.} + \label{fig:sig_stack_t} +\end{figure} + +Il campo \var{ss\_sp} di \var{stack\_t} indica l'indirizzo base dello stack, +mentre \var{ss\_size} ne indica la dimensione; il campo \var{ss\_flags} invece +indica lo stato dello stack. Nell'indicare un nuovo stack occorre +inizializzare \var{ss\_sp} e \var{ss\_size} rispettivamente al puntatore e +alla dimensione della memoria allocata, mentre \var{ss\_flags} deve essere +nullo. Se invece si vuole disabilitare uno stack occorre indicare +\macro{SS\_DISABLE} come valore di \var{ss\_flags} e gli altri valori saranno +ignorati. + +Se \param{oss} non è nullo verrà restituito dalla funzione indirizzo e +dimensione dello stack corrente nei relativi campi, mentre \var{ss\_flags} +potrà assumere il valore \macro{SS\_ONSTACK} se il processo è in esecuzione +sullo stack alternativo (nel qual caso non è possibile cambiarlo) e +\macro{SS\_DISABLE} se questo non è abilitato. + +In genere si installa uno stack alternativo per i segnali quando si teme di +avere problemi di esaurimento dello stack standard o di superamento di un +limite imposto con chiamata de tipo \code{setrlimit(RLIMIT\_STACK, \&rlim)}. +In tal caso infatti si avrebbe un segnale di \macro{SIGSEGV}, che potrebbe +essere gestito soltanto avendo abilitato uno stack alternativo. + +Si tenga presente che le funzioni chiamate durante l'esecuzione sullo stack +alternativo continueranno ad usare quest'ultimo, che, al contrario di quanto +avviene per lo stack ordinario dei processi, non si accresce automaticamente +(ed infatti eccederne le dimensioni può portare a conseguenze imprevedibili). +Si ricordi infine che una chiamata ad una funzione della famiglia +\func{exec} cancella ogni stack alternativo. + +Abbiamo visto in \secref{fig:sig_sleep_incomplete} come si possa usare +\func{longjmp} per uscire da un manipolatore rientrando direttamente nel corpo +del programma; sappiamo però che nell'esecuzione di un manipolatore il segnale +che l'ha invocato viene bloccato, e abbiamo detto che possiamo ulteriormente +modificarlo con \func{sigprocmask}. + +Resta quindi il problema di cosa succede alla maschera dei segnali quando si +esce da un manipolatore usando questa funzione. Il comportamento dipende +dall'implementazione; in particolare BSD ripristina la maschera dei segnali +precedente l'invocazione, come per un normale ritorno, mentre System V no. Lo +standard POSIX.1 non specifica questo comportamento per \func{setjmp} e +\func{longjmp}, ed il comportamento delle \acr{glibc} dipende da quale delle +caratteristiche si sono abilitate con le macro viste in +\secref{sec:intro_gcc_glibc_std}. + +Lo standard POSIX però prevede anche la presenza di altre due funzioni +\func{sigsetjmp} e \func{siglongjmp}, che permettono di decidere quale dei due +comportamenti il programma deve assumere; i loro prototipi sono: +\begin{functions} + \headdecl{setjmp.h} + + \funcdecl{int sigsetjmp(sigjmp\_buf env, int savesigs)} Salva il contesto + dello stack per un salto non locale. + + \funcdecl{void siglongjmp(sigjmp\_buf env, int val)} Esegue un salto non + locale su un precedente contesto. + + \bodydesc{Le due funzioni sono identiche alle analoghe \func{setjmp} e + \func{longjmp} di \secref{sec:proc_longjmp}, ma consentono di specificare + il comportamento sul ripristino o meno della maschera dei segnali.} +\end{functions} + +Le due funzioni prendono come primo argomento la variabile su cui viene +salvato il contesto dello stack per permettere il salto non locale; nel caso +specifico essa è di tipo \type{sigjmp\_buf}, e non \type{jmp\_buf} come per le +analoghe di \secref{sec:proc_longjmp} in quanto in questo caso viene salvata +anche la maschera dei segnali. + +Nel caso di \func{sigsetjmp} se si specifica un valore di \param{savesigs} +diverso da zero la maschera dei valori sarà salvata in \param{env} e +ripristinata in un successivo \func{siglongjmp}; quest'ultima funzione, a +parte l'uso di \type{sigjmp\_buf} per \param{env}, è assolutamente identica a +\func{longjmp}. + + + +\subsection{I segnali real-time} +\label{sec:sig_real_time} + + +Lo standard POSIX.1b, nel definire una serie di nuove interfacce per i servizi +real-time, ha introdotto una estensione del modello classico dei segnali che +presenta dei significativi miglioramenti,\footnote{questa estensione è stata + introdotta in Linux a partire dal kernel 2.1.43(?), e dalle \acr{glibc} + 2.1(?).} in particolare sono stati superati tre limiti fondamentali dei +segnali classici: +\begin{description} +\item[I segnali non sono accumulati] + + se più segnali vengono generati prima dell'esecuzione di un manipolatore + questo sarà eseguito una sola volta, ed il processo non sarà in grado di + accorgersi di quante volte l'evento che ha generato il segnale è accaduto. +\item[I segnali non trasportano informazione] + + i segnali classici non prevedono prevedono altra informazione sull'evento + che li ha generati se non il fatto che sono stati emessi (tutta + l'informazione che il kernel associa ad un segnale è il suo numero). +\item[I segnali non hanno un ordine di consegna] + + l'ordine in cui diversi segnali vengono consegnati è casuale e non + prevedibile. Non è possibile stabilire una priorità per cui la reazione a + certi segnali ha la precedenza rispetto ad altri. +\end{description} + + +Per poter superare queste limitazioni lo standard ha introdotto delle nuove +caratteristiche, che sono state associate ad una nuova classe di segnali, che +vengono chiamati \textsl{segnali real-time}, in particolare: + +\begin{itemize*} +\item i segnali sono inseriti in una coda che permette di consegnare istanze + multiple dello stesso segnale qualora esso venga inviato più volte prima + dell'esecuzione del manipolatore; si assicura così che il processo riceva un + segnale per ogni occorrenza dell'evento che lo genera. +\item è stata introdotta una priorità nella consegna dei segnali: i segnali + vengono consegnati in ordine a seconda del loro valore, partendo da quelli + con un numero minore, che pertanto hanno una priorità maggiore. +\item è stata introdotta la possibilità di restituire dei dati al + manipolatore, attraverso l'uso di un campo apposito nella struttura + \type{siginfo\_t} accessibile tramite manipolatori di tipo + \var{sa\_sigaction}. +\end{itemize*} + +Queste nuove caratteristiche (eccetto l'ultima, che, come visto in +\secref{sec:sig_sigaction}, è parzialmente disponibile anche con i segnali +ordinari) si applicano solo ai nuovi segnali real-time; questi ultimi sono +accessibili in un range di valori specificati dalle due macro \macro{SIGRTMIN} +e \macro{SIGRTMAX},\footnote{in Linux di solito il primo valore è 32, ed il + secondo \code{\_NSIG-1}, che di norma è 63, per un totale di 32 segnali + disponibili, contro gli almeno 8 richiesti da POSIX.1b.} che specificano il +numero minimo e massimo associato ad un segnale real-time. + +I segnali con un numero più basso hanno una priorità maggiore e vengono +consegnati per primi, inoltre i segnali real-time non possono interrompere +l'esecuzione di un manipolatore di un segnale a priorità più alta; la loro +azione di default è quella di terminare il programma. I segnali ordinari +hanno tutti la stessa priorità, che è più alta di quella di qualunque segnale +real-time. + +Si tenga presente che questi nuovi segnali non sono associati a nessun evento +sepcifico (a meno di non utilizzarli, come vedremo in +\secref{sec:file_asyncronous_io}, per l'I/O asincrono) e devono essere inviati +esplicitamente. Tutti i segnali real-time restituiscono al manipolatore, oltre +ai campi \var{si\_pid} e \var{si\_uid} di \type{siginfo\_t} una struttura +\type{sigval} (riportata in \figref{fig:sig_sigval}) in cui può essere +restituito al processo un valore o un indirizzo, che costituisce il meccanismo +con cui il segnale è in grado di inviare una ulteriore informazione al +processo. + +\begin{figure}[!htb] + \footnotesize \centering + \begin{minipage}[c]{15cm} + \begin{lstlisting}[labelstep=0]{}%,frame=,indent=1cm]{} +union sigval { + int sival_int; + void *sival_ptr; +} + \end{lstlisting} + \end{minipage} + \normalsize + \caption{La struttura \type{sigval}, usata dai segnali real time per + restituire dati al manipolatore.} + \label{fig:sig_sigval} +\end{figure} + +A causa di queste loro caratteristiche, la funzione \func{kill} non è adatta +ad inviare un segnale real time, in quanto non è in grado di fornire alcun +valore per \var{sigval}; per questo motivo lo standard ha previsto una nuova +funzione, \func{sigqueue}, il cui prototipo è: +\begin{prototype}{signal.h} + {int sigqueue(pid\_t pid, int signo, const union sigval value)} + + Invia il segnale \param{signo} al processo \param{pid}, restituendo al + manipolatore il valore \param{value}. + + \bodydesc{La funzione restituisce 0 in caso di successo e -1 in caso di + errore, nel qual caso \var{errno} viene settata ai valori: + \begin{errlist} + \item[\macro{EAGAIN}] La coda è esarita, ci sono già \macro{SIGQUEUE\_MAX} + segnali in attesa si consegna. + \item[\macro{EPERM}] Non si hanno privilegi appropriati per inviare il + segnale al processo specificato. + \item[\macro{ESRCH}] Il processo \param{pid} non esiste. + \item[\macro{EINVAL}] Si è specificato un valore non valido per + \param{signo}. + \end{errlist} + ed inoltre \macro{ENOMEM}.} +\end{prototype} +Il comportamento della funzione è analogo a quello di \func{kill}, ed i +privilegi occorrenti ad inviare il segnale ad un determinato processo sono gli +stessi; un valore nullo di \func{signo} permette di verificare le condizioni +di errore senza inviare nessun segnale. + +Se il segnale è bloccato la funzione ritorna immediatamente, se si è +installato un manipolatore con \macro{SA\_SIGINFO} e ci sono risorse +disponibili, vale a dire che c'è posto nella coda\footnote{la profondità della + coda è indicata dalla costante \macro{SIGQUEUE\_MAX}, una della tante + costanti di sistema definite dallo standard POSIX, che non abbiamo riportato + esplicitamente in \secref{sec:sys_limits}. Il suo valore minimo secondo lo + standard, \macro{\_POSIX\_SIGQUEUE\_MAX}, è pari a 32.}, esso viene inserito +e diventa pendente; una volta consegnato riporterà nel campo \var{si\_code} di +\var{siginfo} il valore \macro{SI\_QUEUE} e il campo \var{si\_value} riceverà +quanto inviato con \param{value}. Se invece si è installato un manipolatore +nella forma classica il segnale sarà generato, ma in caso di emissioni +multiple prima dell'esecuzione del manipolatore, sarà ricevuto una sola volta.