Signály

16. 7. 2004 | Rastislav Stanik

Články - Signály  

Tento článok hovorí o signáloch. Hoci budeme spomínať volania jadra a knižničné funkcie, to čo sa tu dočítate sa bude hodiť aj neprogramátorom.

Jadro operačného systému spravuje procesy. Rozhoduje o ich vzniku a zániku, pozastavení, pokračovaní a striedaní. Na túto prácu potrebuje udržiavať o procesoch rôzne druhy informácií. Tou, ktoré nás teraz bude zaujímajať, je informácia o tom, kde sa naposledy prerušilo vykonávanie procesu (a teda, kde by sa nabudúce malo pokračovať), potom pole príznakov s hodnotou áno/nie a tabuľka sighandlers udržujúca ukazovatele na funkcie. Každý príznak v poli príznakov má zodpovedajúci ukazovateľ v sighandlers. Keď jadro rozhodne o tom, že je vhodné, aby nejaký proces dostal na chvíľu slovo, najprv sa pozrie, či je niektorý z príznakov nastavený na 'áno'. Ak je, tak namiesto toho, aby riadenie odovzdalo na miesto, kde bol program naposledy prerušený, zavolá funkciu, na ktorú ukazuje zodpovedajúci ukazovateľ zo sighandlers. Ak proces nebol prerušený, ale práve bežal, tak jadro preruší jeho vykonávanie a takisto riadenie odovzdá do funkcie odkazovanej zo sighandlers.

Poslanie signálu

alebo Ako vraždiť bez obáv z polície

Signál môže proces dostať z troch dôvodov:

1. Niekto spustí príkaz kill a ako parameter mu odovzdá číslo procesu:

   $ kill 1234

   Príkaz kill môže alternatívne dostať cez parameter aj typ signálu, ktorý má danému procesu poslať. Typ signálu možno určiť buď číslom:

   $ kill -2 1234

   alebo symbolickým menom:

   $ kill -INT 1234

2. Druhá varianta poslania signálu je vlastne to isté, ale s použitím volania knižničnej funkcie kill():

   int ok; ok=kill(1234, 2);

3. Posledná možnosť je, že program urobí niečo ilegálne a signál mu pošle jadro. To sa môže stať napríklad pri delení nulou, či prístupe do pamäti cez nesprávne nastavený ukazovateľ a podobne.

Handler

alebo Čo číha na procesy a ich sebaobrana

Všetky položky v poli príznakov sú inicálne nastavené na nie. Na druhej strane všetky položky v tabuľke sighandlers nejaké nastavenie majú. Za normálnych okolností na väčšinu signálov proces zvyčajne zareaguje tým, že skončí. Toto správanie ale môže program ovplyvniť tým, že zavolá funkciu signal(2) (funkcia signal() je definovaná v norme ANSI, novšie systémy odporúčajú použiť podobnú funkciu sigaction(2)):

signal(SIGFPE,newhandler); sigaction(SIGFPE,struct_newhandler,struct_oldhandler);

kde newhandler() musí byť deklarovaná takto:

void newhandler(int arg)

struct_newhandler a struct_oldhandler sú štruktúry, ktoré okrem iného obsahujú ukazovateľ na funkciu deklarovanú ako newhandler().

Ako druhý parameter funkcii signal() možno (okrem ukazovateľa na novú obslužnú funkciu) poslať aj preddefinované hodnoty SIG_IGN, ktorá znamená ignorovanie signálu a SIG_DFL, ktorá znamená nastavenie signálu na výchozú obslužnú funkciu. Zavolaním funkcie signal() môže proces preddefinovať, ako zareaguje na nejaký signál. Po prijatí signálu sa ďalšie signály tohoto typu buď obsluhujú výchozou obslužnou funkciou (to platí pre staršie systémy) alebo sú blokované. Samozrejme obslužná funkcie môže obsluhu signálu opäť prestaviť. V prípade, že procesu je poslaných viacero signálov prv než sa vobec dostane k slovu, tak sa tieto signály radia do fronty a budú spracované v takom poradí, v akom boli poslané. Výchozí akcie nájdete v manuálovej stránke signal(7) a v nasledovnej tabuľke:

Meno signálu	Výchozí obsluha	Komentár
SIGHUP	Zánik riadiaceho (rodičovského) procesu	Démony ho často používajú ako signál, ktorým môže správca požiadať o znovunačítanie konfigurácie
SIGINT	Prerušenie z klávesnice	Tento signál dostane proces, ak na jeho riadiacom termináli stlačíte Ctrl-C. (Kombináciu kláves umožňuje predefinovať program stty)
SIGQUIT	Signál Quit z klávesnice	Podobne ako predchádzajúci signál ho možno poslať z klávesnice. Zvyčajne stlačením Ctrl-\ (Opäť preddefinovateľné pomocou stty)
SIGILL	Ilegálna inštrukcia	Program vykonal ilegálnu inštrukciu
SIGABRT	Abort signál od funkcie abort(3)	Funkciu abort() môže program zavolať, ak chce okamžite ukončiť svoju činnosť - napríklad v dôsledku chyby - bez toho, aby sa vrátil zo všetkých funkcií
SIGFPE	Výnimka pri operácii s rádovou čiarkou	Napríklad delenie nulou
SIGKILL	Zabíjajúci signál	Bezpodmienečné zabitie procesu. Obsluhu tohoto signálu nemožno preddefinovať/ignorovať pomocou signal()
SIGSEGV	Porušenie segmentácie pamäte	Neinicializovaný pointer, či pretečenie poľa a podobne.
SIGPIPE	Zápis do rúry, z ktorej nikto nečíta	Ak dva procesy spolu komunikujú cez rúru (pipe()) a ten čo číta, zanikne, ten druhý sa o tom môže dozvedieť odchytením signálu SIGPIPE
SIGALRM	Signál poslaný funkciou alarm(2)	Funkcia alarm(), požiada aby jadro poslalo procesu signál SIGALRM za N sekúnd
SIGTERM	Ukončujúci signál od terminálu	Poslaný pri zániku riadiaceho terminálu
SIGUSR1, SIGUSR2	Užívateľské signály	Tieto signály môže programátor preddefinovať na svoje vlastné a špecifické akcie - napríklad zvýšenie a zníženie úrovne logovania
SIGSTOP	Pozastavenie procesu	Tento signál možno zvyčajne poslať pomocou Ctrl-Z (preddefinovateľné pomocou stty) - takýto proces môžete poslať do pozadia, alebo nechať pokračovať pomocou vstavaných príkazov shellu - bg a fg. Nemožno ho odchytiť/ignorovať pomocou signal()
SIGCONT	Pokračovanie pozastaveného procesu	Povolí pokračovanie procesu pozastaveného pomocou SIGSTOP

Spomínané signály definuje norma POSIX. Linux (a aj iné OS) pozná ešte ďalšie - viz signal(7).

Ako som spomínal, niektoré signály možno poslať z terminálu. To, akou klávesou alebo kombináciou kláves sa ten ktorý signál pošle, možno nadefinovať programom stty. Ten umožňuje aj zistiť aktuálne nastavenie:

$ stty -a ... intr = ^C; quit = ^\; erase = ^?; kill = ^U; ...; start = ^Q; stop = ^S; susp = ^Z; ... $ stty intr ^k $ stty -a ... intr = ^K;...

Signály SIGQUIT, SIGILL, SIGABRT, SIGFPE a SIGSEGV spôsobia vytvorenie súboru core. Je to obraz pamäte procesu v okamihu, keď dostal signál. Vytváranie core súboru môže ovplyvniť vstavaný príkaz shellu - ulimits.

Posielanie signálov prirodzene podlieha prístupovým právam. Užívateľ, ktorý nie je root, môže poslať signál len procesom, ktoré sám naštartoval alebo ich vlastní. V manuálovej stránke funkcie kill(2) sa tiež dočítate o možnostiach posielania signálov skupine procesov naraz (ak pid je 0, -1, alebo menšie ako 0)

Hoci signál SIGKILL nemožno blokovať, môže sa stať, že proces nereaguje ani na najmocneší zo signálov. Je to vtedy, ak jadro nerozhodlo o pridelení procesorového času tomuto procesu, alebo proces čaká na dokončenie vstupno-výstupnej operácie.

Operačný systém ponecháva proces v tabuľke procesov dovtedy, kým ich rodičovský proces nespracuje SIGCLD poslaný po zániku procesu-potomka. Počkať na tento signál môže program pomocou systémového volania wait(2) alebo waitpid(2). Ak to rodičovský proces neurobí, jeho potomok vidno vo výpise procesov ako zombie. Zvláštne; keď sa chcete zbaviť zombie, musíte si na ňu počkať .

Diskuse k tomuto článku

[Lukáš Bařinka]

Zdravím,

článek je sice hezky napsaný, ale skoncil tak nějak uprostřed.

Pro pokračování tabulky signálů bych doporučil např. "man 7 signal". Trohu mi v článku chybí informace o dalších signálech (> 31) TRxxx, k čemu slouží, jak se dají využít, jaká jsou úskalí atd. Za zmínku by jistě stála i problematika threadů v souvislosti se signály (např. posun SIGRTMIN).

Rad bych se tedy zeptal, jestli nějaké pokračování bude. Díky.

[jose2]

Muzete mi pls vysvetlit tu posledni vetu? ... "Zvláštne; keď sa chcete zbaviť zombie, musíte si na ňu počkať"

Na koho, ze se musi cekat? Asi nejaky sum v debugovani slovenstiny

[Maude Lebowski]

... autor timto clankem vyrobil zombie a my tedka musime pockat az ji zrusi v dalsim clanku...:)

[jose2]

joj...ach tak:))

[palo]

loooooooooool

[rastos]

Proces potomok pri svojom zaniku posle rodicovi SIGCLD a stane sa z neho zombie - v tabulke procesov ho stale vidno (v ps tusim v stave 'Z'). V tomto stave zostane az kym rodic neurobi wait()/waitpid(): wait == pockat (angl.). Hm?

[jose2]

Nebo ho muzes zabit sam.

[Michal Marek (twofish)]

Prave ze ne ;)

[jose2]

Melo by to jit .. http://packetstorm.trustica.cz/groups/netric/zkill.c

[Martin Čížek]

Zombie proces se odstrani z tabulky procesu bud:
a) tim, ze na nej rodic zavola syscall wait nebo waitpid
b) zabitim rodice

zkill realizuje moznost a) tim, ze modifikuje kod procesu rodice (coz evidentne neni v praxi prilis prakticke, ale zrejme by se dala najit situace, kdy by se to hodilo pri vyvoji).

[jd]

autor smichal dva signaly: 1) SIGSTOP - neda se odchytit, stopne v kazdem pripade 2) SIGTSTP - stop z terminalu, lze odchytit, standartni akce je zastaveni