Сигналы (UNIX)

Сигналы в UNIX, Unix-подобных и других POSIX-совместимых операционных системах являются одним из способов взаимодействия между процессами (англ. IPC, inter-process communication). Фактически, сигнал — это асинхронное уведомление процесса о каком-либо событии. Когда сигнал послан процессу, операционная система прерывает выполнение процесса. Если процесс установил собственный обработчик сигнала, операционная система запускает этот обработчик, передав ему информацию о сигнале. Если процесс не установил обработчик, то выполняется обработчик по умолчанию.

Названия сигналов «SIG…» являются числовыми константами (макроопределениями Си) со значениями, определяемыми в заголовочном файле signal.h. Числовые значения сигналов могут меняться от системы к системе, хотя основная их часть имеет в разных системах одни и те же значения. Утилита kill позволяет задавать сигнал как числом, так и символьным обозначением.

Посылка сигналов

Сигналы посылаются:

• с терминала, нажатием специальных клавиш или комбинаций (например, нажатие Ctrl-C генерирует SIGINT, а Ctrl-Z SIGTSTP);
• ядром системы:
  • при возникновении аппаратных исключений (недопустимых инструкций, нарушениях при обращении в память, системных сбоях и т. п.);
  • ошибочных системных вызовах;
  • для информирования о событиях ввода-вывода;
• одним процессом другому (или самому себе), с помощью системного вызова kill(), в том числе:
  • из шелла, утилитой /bin/kill.

Сигналы не могут быть посланы завершившемуся процессу, находящемуся в состоянии «зомби».

Обработка сигналов

Обработчик по умолчанию для большинства сигналов завершает выполнение процесса. Для альтернативной обработки всех сигналов, за исключением SIGKILL и SIGSTOP, процесс может назначить свой обработчик или игнорировать их возникновение модификацией своей сигнальной маски.

Безопасность

Процесс (или пользователь из шелла) с эффективным UID, не равным 0 (UID суперпользователя), может посылать сигналы только процессам с тем же UID.

Классификация сигналов

POSIX определяет 28 сигналов, которые можно классифицировать следующим образом:

Название	Действие по умолчанию	Описание	Тип
SIGABRT	Завершение с дампом памяти	Сигнал посылаемый функцией abort()	Управление
SIGALRM	Завершение	Сигнал истечения времени заданного alarm()	Уведомление
SIGBUS	Завершение с дампом памяти	Неправильное обращение в физическую память	Исключение
SIGCHLD	Игнорируется	Дочерний процесс завершен или остановлен	Уведомление
SIGCONT	Продолжить выполнение	Продолжить выполнение ранее остановленного процесса	Управление
SIGFPE	Завершение с дампом памяти	Ошибочная арифметическая операция	Исключение
SIGHUP	Завершение	Закрытие терминала	Уведомление
SIGILL	Завершение с дампом памяти	Недопустимая инструкция процессора	Исключение
SIGINT	Завершение	Сигнал прерывания (Ctrl-C) с терминала	Управление
SIGKILL	завершение	Безусловное завершение	управление
SIGPIPE	Завершение	Запись в разорванное соедиение (пайп, сокет)	Уведомление
SIGQUIT	Завершение с дампом памяти	Сигнал «Quit» с терминала	Управление
SIGSEGV	Завершение с дампом памяти	Нарушение при обращении в память	Исключение
SIGSTOP	остановка процесса	Остановка выполнения процесса	управление
SIGTERM	Завершение	Сигнал завершения (сигнал по умолчанию для утилиты kill)	Управление
SIGTSTP	Остановка процесса	Сигнал остановки с терминала (Ctrl-Z).	Управление
SIGTTIN	Остановка процесса	Попытка чтения с терминала фоновым процессом	Управление
SIGTTOU	Остановка процесса	Попытка записи на терминал фоновым процессом	Управление
SIGUSR1	Завершение	Пользовательский сигнал № 1	Пользовательский
SIGUSR2	Завершение	Пользовательский сигнал № 2	Пользовательский
SIGPOLL	Завершение	Событие отслеживаемое poll()	Уведомление
SIGPROF	Завершение	Истечение таймера профилирования	Отладка
SIGSYS	Завершение с дампом памяти	Неправильный системный вызов	Исключение
SIGTRAP	Завершение с дампом памяти	Ловушка трассировки или брейкпоинт	Отладка
SIGURG	Игнорируется	На сокете получены срочные данные	Уведомление
SIGVTALRM	Завершение	Истечение «виртуального таймера»	Уведомление
SIGXCPU	Завершение с дампом памяти	Процесс превысил лимит процессорного времени	Исключение
SIGXFSZ	Завершение с дампом памяти	Процесс превысил допустимый размер файла	Исключение

При обработке исключений и отладочных сигналов перед завершением процесс может записать в текущий каталог файл с дампом памяти процесса (англ. core image), используя который, отладчик может восстановить условия, при которых возникло данное исключение. Иногда (например, для программ, выполняемых от имени суперпользователя) дампа памяти не создаётся из соображений безопасности.

SA_SIGINFO

Обычно обработчик сигнала получает только один аргумент — номер сигнала (это позволяет использовать одну функцию-обработчик для нескольких сигналов). Если при задании обработчика сигнала (функцией sigaction()) указать опцию SA_SIGINFO, то в обработчик будут переданы ещё два аргумента:

1. указатель на структуру siginfo_t, включающую:
   • битовую маску дополнительных «кодов сигнала», определяющих причину его возникновения;
   • идентификатор процесса (PID), пославшего сигнал;
   • эффективный идентификатор пользователя (UID), от имени которого выполняется процесс (например, утилита kill), пославший сигнал;
   • адрес инструкции, в которой возникло исключение;
   • и т. п.
2. указатель на «машинный контекст» на момент возникновения сигнала (со «стеком сигнала» — дополнительными данными, которые помещаются в стек при вызове некоторых сигналов-исключений).

Большинство дополнительных кодов специфичны для каждого сигнала. Коды, общие для всех сигналов:

Код	Описание
SI_USER	Сигнал послан функцией kill() (или утилитой kill)
SI_QUEUE	Сигнал послан функцией sigqueue()
SI_TIMER	Сигнал послан по истечении времени, установленного функцией timer_settime()
SI_ASYNCIO	Сигнал послан по завершении запроса на «асинхронный ввод-вывод»
SI_MESGQ	Сигнал послан по появлению сообщения в пустой «очереди сообщений Unix»

См. также

• kill
• killall

Ссылки

• Signal Concepts(англ.) — Концепция сигналов (IEEE Std 1003.1, 2004 Edition)
• sighal.h(англ.) — Описание структур и констант, связанных с сигналами (IEEE Std 1003.1, 2004 Edition)
• Правила использования сигналов в Unix(рус.) — «Правила игры в сигналы Unix» (Сообщение в конференции RU.UNIX.PROG)