Операционная система UNIX

Прежде всего, каждый сигнал имеет уникальное символьное имя и соответствующий ему номер. Например, сигнал прерывания, посылаемый процессу при нажатии пользователем клавиши <Del> или <Ctrl>+<C>, имеет имя SIGINT. Сигнал, генерируемый комбинацией <Ctrl>+<\>, называется SIGQUIT. Седьмая редакция UNIX насчитывала 15 различных сигналов, а в современных версиях их число увеличилось вдвое.

Сигнал может быть отправлен процессу либо ядром, либо другим процессом с помощью системного вызова kill(2):

 #include <sys/types.h>
 #include <signal.h>

 int kill(pid_t pid, int sig);

Аргумент pid адресует процесс, которому посылается сигнал. Аргумент sig определяет тип отправляемого сигнала.

К генерации сигнала могут привести различные ситуации:

 Ядро отправляет процессу (или группе процессов) сигнал при нажатии пользователем определенных клавиш или их комбинаций. Например, нажатие клавиши <Del> (или <Ctrl>+<C>) приведет к отправке сигнала SIGINT, что используется для завершения процессов, вышедших из-под контроля. [24]

 Аппаратные особые ситуации, например, деление на 0, обращение к недопустимой области памяти и т.д., также вызывают генерацию сигнала. Обычно эти ситуации определяются аппаратурой компьютера, и ядру посылается соответствующее уведомление (например, в виде прерывания). Ядро реагирует на это отправкой соответствующего сигнала процессу, который находился в стадии выполнения, когда произошла особая ситуация.

24

Сигналы этого рода генерируются драйвером терминала. Настройка терминального драйвера позволяет связать условие генерации сигнала с любой клавишей.

 Определенные программные состояния системы или ее компонентов также могут вызвать отправку сигнала. В отличие от предыдущего случая, эти условия не связаны с аппаратной частью, а имеют чисто программный характер. В качестве примера можно привести сигнал SIGALRM, отправляемый процессу, когда срабатывает таймер, ранее установленный с помощью вызова alarm(2).

С помощью системного вызова kill(2) процесс может послать сигнал как самому себе, так и другому процессу или группе процессов. В этом случае процесс, посылающий сигнал, должен иметь те же реальный и эффективный идентификаторы, что и процесс, которому сигнал отправляется. Разумеется, данное ограничение не распространяется на процессы, обладающие привилегиями суперпользователя. Такие процессы имеют возможность отправлять сигналы любым процессам системы.

Как уже говорилось в предыдущей главе, процесс может выбрать одно из трех возможных действий при получении сигнала:

 игнорировать сигнал,

 перехватить и самостоятельно обработать

 позволить действие по умолчанию.

Текущее действие при получении сигнала называется диспозицией сигнала.

Напомним, что сигналы SIGKILL и SIGSTOP невозможно ни игнорировать, ни перехватить. Сигнал SIGKILL является силовым методом завершения выполнения "непослушного" процесса, а от работоспособности SIGSTOP зависит функционирование системы управления заданиями.

Условия генерации сигнала и действие системы по умолчанию приведены в табл. 2.18. Как видно из таблицы, при получении сигнала в большинстве случаев по умолчанию происходит завершение выполнения процесса. В ряде случаев в текущем рабочем каталоге процесса также создается файл core (в таблице такие случаи отмечены как "Завершить+core"), в котором хранится образ памяти процесса. Этот файл может быть впоследствии проанализирован программой-отладчиком для определения состояния процесса непосредственно перед завершением. Файл core не будет создан в следующих случаях:

 исполняемый файл процесса имеет установленный бит SUID, и реальный владелец-пользователь процесса не является владельцем- пользователем исполняемого файла;

 исполняемый файл процесса имеет установленный бит SGID, и реальный владелец-группа процесса не является владельцем-группой исполняемого файла;

 процесс не имеет права записи в текущем рабочем каталоге;

 размер файла core слишком велик (превышает допустимый предел RLIMIT_CORE, см. раздел "Ограничения" далее в этой главе).

Таблица 2.18. Сигналы

Название	Действие по умолчанию	Значение
SIGABRT	Завершить+core	Сигнал отправляется, если процесс вызывает системный вызов abort(2).
SIGALRM	Завершить	Сигнал отправляется, когда срабатывает таймер, ранее установленный с помощью системных вызовов alarm(2) или setitimer(2).
SIGBUS	Завершить+core	Сигнал свидетельствует о некоторой аппаратной ошибке. Обычно этот сигнал отправляется при обращении к допустимому виртуальному адресу, для которого отсутствует соответствующая физическая страница. Другой случай генерации этого сигнала упоминался при обсуждении файлов, отображаемых в память (сигнал отправляется процессу при попытке обращения к странице виртуальной памяти, лежащей за пределами файла).
SIGCHLD	Игнорировать	Сигнал, посылаемый родительскому процессу при завершении выполнения его потомка.
SIGEGV	Завершить+core	Сигнал свидетельствует о попытке обращения к недопустимому адресу или к области памяти, для которой у процесса недостаточно привилегий.
SIGFPE	Завершить+core	Сигнал свидетельствует о возникновении особых ситуаций, таких как деление на 0 или переполнение операции с плавающей точкой.
SIGHUP	Завершить	Сигнал посылается лидеру сеанса, связанному с управляющим терминалом, когда ядро обнаруживает, что терминал отсоединился (потеря линии). Сигнал также посылается всем процессам текущей группы при завершении выполнения лидера. Этот сигнал иногда используется в качестве простейшего средства межпроцессного взаимодействия. В частности, он применяется для сообщения демонам о необходимости обновить конфигурационную информацию. Причина выбора именно сигнала SIGHUP заключается в том, что демон по определению не имеет управляющего терминала и, соответственно, обычно не получает этого сигнала.
SIGILL	Завершить+core	Сигнал посылается ядром, если процесс попытался выполнить недопустимую инструкцию.
SIGINT	Завершить	Сигнал посылается ядром всем процессам текущей группы при нажатии клавиши прерывания (<Del> или <Ctrl>+<C>).
SIGKILL	Завершить	Сигнал, при получении которого выполнение процесса завершается. Этот сигнал нельзя ни перехватить, ни игнорировать.
SIGPIPE	Завершить	Сигнал посылается при попытке записи в канал или сокет, получатель данных которого завершил выполнение (закрыл соответствующий дескриптор).
SIGPOLL	Завершить	Сигнал отправляется при наступлении определенного события для устройства, которое является опрашиваемым.
SIGPWR	Игнорировать	Сигнал генерируется при угрозе потери питания. Обычно он отправляется, когда питание системы переключается на источник бесперебойного питания (UPS).
SIGQUIT	Завершить+core	Сигнал посылается ядром всем процессам текущей группы при нажатии клавиш <Ctrl>+<\>.
SIGSTOP	Остановить	Сигнал отправляется всем процессам текущей группы при нажатии пользователем клавиш <Ctrl>+<Z>. Получение сигнала вызывает останов выполнения процесса.
SIGSYS	Завершить+core	Сигнал отправляется ядром при попытке недопустимого системного вызова.
SIGTERM	Завершить	Сигнал обычно представляет своего рода предупреждение, что процесс вскоре будет уничтожен. Этот сигнал позволяет процессу соответствующим образом "подготовиться к смерти" — удалить временные файлы, завершить необходимые транзакции и т.д. Команда kill(1) по умолчанию отправляет именно этот сигнал.
SIGTTIN	Остановить	Сигнал генерируется ядром (драйвером терминала) при попытке процесса фоновой группы осуществить чтение с управляющего терминала.
SIGTTOU	Остановить	Сигнал генерируется ядром (драйвером терминала) при попытке процесса фоновой группы осуществить запись на управляющий терминал.
SIGUSR1	Завершить	Сигнал предназначен для прикладных задач как простейшее средство межпроцессного взаимодействия.
SIGUSR2	Завершить	Сигнал предназначен для прикладных задач как простейшее средство межпроцессного взаимодействия.

Простейшим интерфейсом к сигналам UNIX является устаревшая, но по-прежнему поддерживаемая в большинстве систем функция signal(3C). Эта функция позволяет изменить диспозицию сигнала, которая по умолчанию устанавливается ядром UNIX. Порожденный вызовом fork(2) процесс наследует диспозицию сигналов от своего родителя. Однако при вызове exec(2) диспозиция всех перехватываемых сигналов будет установлена на действие по умолчанию. Это вполне естественно, поскольку образ новой программы не содержит функции-обработчика, определенной диспозицией сигнала перед вызовом exec(2). Функция signal(3C) имеет следующее определение:

 #include <signal.h>
 void(*signal(int sig, void (*disp)(int)))(int);

Аргумент sig определяет сигнал, диспозицию которого нужно изменить.

Аргумент disp определяет новую диспозицию сигнала, которой может быть определенная пользователем функция-обработчик или одно из следующих значений:

SIG_DFL	Указывает ядру, что при получении процессом сигнала необходимо вызвать системный обработчик, т.е. выполнить действие по умолчанию.
SIG_IGN	Указывает, что сигнал следует игнорировать. Напомним, что не все сигналы можно игнорировать.

В случае успешного завершения signal(3C) возвращает предыдущую диспозицию — это может быть функция-обработчик сигнала или системные значения SIG_DFL или SIG_IGN. Возвращаемое значение может быть использовано для восстановления диспозиции в случае необходимости.

Использование функции signal(3C) подразумевает семантику устаревших или ненадежных сигналов. Процесс при этом имеет весьма слабые возможности управления сигналами. Во-первых, процесс не может заблокировать сигнал, т. е. отложить получение сигнала на период выполнения критического участка кода. Во-вторых, каждый раз при получении сигнала, его диспозиция устанавливается на действие по умолчанию. Данная функция и соответствующая ей семантика сохранены для поддержки старых версий приложений. В связи с этим в новых приложениях следует избегать использования функции signal(3C). Тем не менее для простейшей иллюстрации использования сигналов, приведенный ниже пример использует именно этот интерфейс: