Unix - статьи



         

Сигналы


Статья из серии "Программирование для Linux", журнал Linux Format

,



We know when to kiss

And we know when to kill

If we can`t have it all

Then nobody will

 Garbage. The World is not Enough

Главное отличие сигналов от других средств взаимодействия между процессами заключается в том, что их обработка программой обычно происходит сразу же после поступления сигнала (или не происходит вообще), независимо от того, что программа делает в данный момент. Сигнал прерывает нормальный порядок выполнения инструкций в программе и передает управление специальной функции – обработчику сигнала. Если обработка сигнала не приводит к завершению процесса, то по выходе из функции-обработчика выполнение процесса возобновляется с той точки, в которой оно было прервано. У программ также есть возможность приостановить обработку поступающих сигналов временно, на период выполнения какой-либо важной операции. В традиционной терминологии приостановка получения определенных сигналов называется блокированием. Если для поступившего сигнала было установлено блокирование, сигнал будет передан программе, как только она разблокирует данный тип сигналов. Этим блокирование отличается от игнорирования сигнала, при котором сигналы соответствующего типа никогда не передаются программе. Следует помнить, что не все сигналы могут быть проигнорированы. Например, при получении программой сигнала принудительного завершения SIGKILL система ничего не сообщает программе, а просто прекращает ее работу. Таким образом, преимущество сигналов перед другими средствами взаимодействия с программой заключается в том, что посылать программе сигналы можно в любой момент ее работы, не дожидаясь наступления каких-то особых условий. Источником сигналов может быть как сам операционная система, так и другие программы пользователя. Если вам показалось, что сигналы похожи на прерывания, то вы совершенно правы. Для реализации сигналов действительно используются программные прерывания.

Нужно ли обрабатывать сигналы в вашей программе? Большинство программ не делают этого. В случае программирования для графических оболочек многие функции сигналов берут на себя механизмы сообщений графической оболочки. Тем не менее, есть целый ряд программ (например, демоны и консольные многопоточные приложения), в которых обработка сигналов необходима. Большинству сигналов системы присвоена конкретная роль и, хотя у программиста существует возможность использовать сигналы для передачи произвольной информации, не соответствующей их стандартному назначению, делать этого не рекомендуется. Собственно говоря, с помощью сигналов можно передать не так уж и много информации – только номер сигнала (хотя на платформе x86, например, можно было бы организовать и передачу дополнительных параметров). Скудость данных, передаваемых сигналами, не удивительна, если учесть, что по умолчанию большинство сигналов просто завершают работу программы. При этом в некоторых случаях на диске сохраняется образ памяти выгруженной программы (знаменитый файл core dump). Соответственно и программа-источник сигнала обычно не ждет никакого ответа от программы-приемника.

Номерам сигналов соответствуют константы, определенные в файле <signal.h>. Имена всех этих констант начинаются с префикса SIG, за которыми следует сокращенное название сигнала. Стандарт POSIX определяет две группы сигналов – «классические» сигналы Unix и сигналы реального времени. В отличие от классических сигналов сигналы реального времени всегда буферизуются, так что программа получит все посланные ей сигналы. В этой статье мы рассмотрим только классические сигналы Unix, каковых в Linux насчитывается 31. Этим сигналам назначены номера с 1 до 31 (номер 0, так называемый null-сигнал имеет особый смысл). Полный список сигналов можно получить из заголовочного файла signal.h. Мы рассмотрим несколько наиболее интересных сигналов.

Сигнал SIGHUP (номер 1) изначально был предназначен для того, чтобы информировать программу о потере связи с управляющим терминалом (терминалы часто подключались к системе с помощью модемов, так что название сигнала происходит от hung up – повесить трубку). Сигнал SIGHUP посылается приложению так же и в том случае, если процесс-лидер сессии завершил свою работу. Многие программы-демоны, у которых нет лидера сессии, так же обрабатывают этот сигнал. В ответ на получение SIGHUP демон обычно перезапускается (или просто повторно читает файл конфигурации). По умолчанию программа, получившая этот сигнал, завершается.

Сигнал SIGINT (номер 2) обычно посылается процессу, если пользователь терминала дал команду прервать процесс (обычно эта команда – сочетание клавиш Ctrl-C) .

Сигнал SIGABRT (номер 6) посылается программе в результате вызова функции abort(3). В результате программа завершается с сохранением на диске образа памяти.

Сигнал SIGKILL (номер 9) завершает работу программы. Программа не может ни обработать, ни игнорировать этот сигнал.

Сигнал SIGSEGV (номер 11) посылается процессу, который пытается обратиться к не принадлежащей ему области памяти. Если обработчик сигнала не установлен, программа завершается с сохранением на диске образа памяти.

Сигнал SIGTERM (номер 15) вызывает «вежливое» завершение программы. Получив этот сигнал, программа может выполнить необходимые перед завершением операции (например, высвободить занятые ресурсы). Получение SIGTERM свидетельствует не об ошибке в программе, а о желании ОС или пользователя завершить ее.

Сигнал SIGCHLD (номер 17) посылается процессу в том случае, если его дочерний процесс завершился или был приостановлен. Родительский процесс также получит этот сигнал, если он установил режим отслеживания сигналов дочернего процесса и дочерний процесс получил какой-либо сигнал. По умолчанию сигнал SIGCHLD игнорируется.

Сигнал SIGCONT (номер 18) возобновляет выполнение процесса, остановленного сигналом SIGSTOP.

Сигнал SIGSTOP (номер 19) приостанавливает выполнение процесса. Как и SIGKILL, этот сигнал не возможно перехватить или игнорировать.

Сигнал SIGTSTP (номер 20) приостанавливает процесс по команде пользователя (обычно эта команда – сочетание клавиш Ctrl-Z).

Сигнал SIGIO/SIGPOLL (в Linux обе константы обозначают один сигнал – номер 29) сообщает процессу, что на одном из дескрипторов, открытых асинхронно, появились данные. По умолчанию этот сигнал, как ни странно, завершает работу программы.

В стандартной системе Unix определены два сигнала, SIGUSR1 (в Linux – номер 10) и SIGUSR2 (номер 12), предназначенные для передачи произвольной информации, но использование этих сигналов не приветствуется. Одной из причин негативного отношения программистов Unix к пользовательским сигналам является то, что сигналы, вообще говоря, представляют собой ограниченный ресурс, совместное использование которого может вызвать конфликты (например, если программист задействовал эти сигналы в своей программе и при этом использует стороннюю библиотеку, в которой эти сигналы также задействованы). Если вы не знали, то вам, возможно, будет интересно узнать, что обработка сигналов является частью стандарта языка Си и, как таковая, поддерживается даже на платформе Microsoft Windows. Однако, стандартный интерфейс сигналов Си, основанный на функции signal(), довольно неуклюж (недостатки интерфейса сигналов Си подробно описаны в книге []), так что мы воспользуемся более совершенным вариантом интерфейса, основанным на функции sigaction(2). Для демонстрации работы обработки сигналов мы напишем небольшую программу (файл sigdemo.c в ).




Содержание    Вперед