Zachowania sygnału¶

Każdy sygnał ma przypisane bieżące zachowanie, które określa reakcję procesu na dostarczony sygnał.

Wpisy w kolumnie "Akcja" tabeli określają domyślne zachowanie dla danego sygnału, jako jedno z następujących:

Term

Domyślną akcją jest przerwanie procesu.

Ign

Domyślną akcją jest zignorowanie sygnału.

Core

Domyślną akcją jest przerwanie procesu i zapisanie obrazu pamięci (patrz core(5)).

Stop

Domyślną akcją jest zatrzymanie procesu.

Cont

Domyślną akcją jest kontynuowanie procesu, jeżeli jest obecnie zatrzymany.

Proces może zmienić zachowanie się sygnału, używając sigaction(2) lub signal(2) (to drugie jest mniej przenośne, jeśli chodzi o ustawianie akcji obsługi sygnału; szczegóły opisano w signal(2)). Używając tych wywołań systemowych, proces może wybrać jedną z poniższych reakcji na dostarczenie sygnału: wykonać domyślną akcję, zignorować sygnał, przejąć sygnał wykonując akcję obsługi sygnału, czyli podaną przez programistę funkcję, wywoływaną automatycznie po dostarczeniu sygnału (Domyślnie procedura obsługi sygnału jest uruchamiana na normalnym stosie procesu. Można to zmienić, tak żeby używany był stos alternatywny; szczegóły, jak i po co to robić, można znaleźć w sigaltstack(2)).

Zachowanie sygnału jest atrybutem poszczególnych procesów: w aplikacji wielowątkowej zachowanie danego sygnału jest takie samo dla wszystkich wątków.

Dziecko utworzone przez fork(2) dziedziczy kopię ustawień sygnałów od swojego rodzica. Podczas wywołania execve(2) przywracane są wartości domyślne ustawień, z wyjątkiem ustawienia ignorowania sygnału, które nie jest zmieniane.

Wysyłanie sygnału¶

Następujące wywołania systemowe lub funkcje biblioteczne umożliwiają wysyłanie sygnałów:

raise(3)

Wysyła sygnał do wątku, który wywołał tę funckję.

kill(2)

Wysyła sygnał do podanego procesu lub do wszystich członków podanej grupy procesów, lub do wszystkich procesów w systemie.

killpg(2)

Wysyła sygnał do wszystkich członków podanej grupy procesów.

pthread_kill(3)

Wysyła sygnał do podanego wątku POSIX w tym samym procesie, co proces wywołujący.

tgkill(2)

Wysyła sygnał do podanego wątku w podanym procesie (Jest to używane do zaimplementowania pthread_kill(3)).

sigqueue(3)

Wysyła sygnał czasu rzeczywistego wraz z powiązanymi danymi do podanego procesu.

Oczekiwanie na przechwycenie sygnału¶

Następujące wywołania systemowe zawieszają wykonywanie wywołującego je procesu lub wątku do momentu obsłużenia sygnału (lub do momentu, w którym nieobsłużony sygnał spowoduje zakończenie procesu).

pause(2)

Zawiesza wykonywanie do momentu złapania sygnału.

sigsuspend(2)

Tymczasowo zmienia maskę sygnału (patrz niżej) i zawiesza wykonywanie do momentu przechwycenia jednego z niemaskowanych sygnałów.

Synchroniczne akceptowanie sygnału¶

Zamiast asynchronicznego przechwytywania sygnału przez procedurę jego obsługi, możliwe jest synchroniczne akceptowanie sygnałów, czyli blokowanie wykonywania do czasu dostarczenia sygnału, w którym to momencie jądro zwraca informacje o sygnale do funkcji wywołującej. W ogólności można to zrobić na dwa sposoby:

• sigwaitinfo(2), sigtimedwait(2) oraz sigwait(3) zawieszają wykonanie aż do chwili dostarczenia jednego z sygnałów należącego do podanego zbioru sygnałów. Każde z tych wywołań systemowych zwraca informacje o dostarczonym sygnale.
• signalfd(2) zwraca deskryptor pliku, którego można użyć do odczytania informacji o sygnałach dostarczanych do procesu wywołującego. Każda operacja odczytu za pomocą read(2) z tego deskryptora pliku jest blokowana do czasu dostarczenia do programu wywołującego jednego z sygnałów przekazanych w zbiorze signalfd(2). Bufor zwracany przez read(2) zawiera strukturę opisującą sygnał.

Maska sygnału i sygnały oczekujące¶

Sygnał może być zablokowany, co oznacza, że nie zostanie dostarczony, dopóki się go nie odblokuje. Sygnał jest nazywany oczekującym, jeżeli został już wygenerowany, ale nie został jeszcze dostarczony.

Każdy wątek procesu ma swoją niezależną maskę sygnałów, określającą zbiór sygnałów obecnie blokowanych przez wątek. Wątek może zmieniać maskę sygnałów, używając pthread_sigmask(3). Tradycyjna, jednowątkowa aplikacja może do tego celu użyć sigprocmask(2).

Dziecko utworzone przez fork(2) dziedziczy kopię maski sygnałów od swojego rodzica. Maska jest zachowywana podczas wywołań execve(2).

Sygnał może być wygenerowany (i w związku z tym oczekujący) dla procesu jako całości (np. wysłany za pomocą kill(2)) lub dla określonego wątku (np. niektóre sygnały, takie jak SIGSEGV lub SIGPFPE, generowane w konsekwencji użycia określonej instrukcji języka maszynowego oraz sygnały wysłane za pomocą pthread_kill(2), są skierowane do wątku). Sygnał skierowany do procesu może być dostarczony do któregokolwiek z jego wątków, który nie blokuje tego sygnału. Jeżeli więcej niż jeden wątek nie blokuje sygnału, to jądro dostarczy sygnał do przypadkowo wybranego wątku.

Wątek może pobrać zbiór obecnie oczekujących sygnałów, używając sigpending(2). Zbiór ten będzie zawierał sygnały oczekujące skierowane zarówno do całego procesu, jak i do wywołującego wątku.

Zbiór sygnałów oczekujących dziecka utworzonego przez fork(2) jest na samym początku pusty. Zbiór ten jest zachowywany podczas execve(2).

Sygnały standardowe¶

Linux wspiera wymienione poniżej sygnały standardowe. Numery niektórych sygnałów zależą od architektury, co pokazano w kolumnie "Wartość". (Jeżeli podano trzy wartości, to zazwyczaj pierwsza obowiązuje dla architektur alpha i sparc, środkowa dla ix86, ia64, ppc s390, arm i sh, a ostatnia dla mips. Znak - oznacza, że sygnał dla danej architektury nie występuje).

Najpierw sygnały opisane w pierwotnym standardzie POSIX.1-1990

Sygnałów SIGKILL oraz SIGSTOP nie można przechwycić, zablokować ani zignorować.

Następnie sygnały niewystępujące w standardzie POSIX.1-1990, ale opisane w SUSv2 i POSIX.1-2001.

Do wersji 2.2 Linuksa (włącznie) domyślne zachowanie dla sygnałów SIGSYS, SIGXCPU, SIGXFSZ oraz (na architekturach innych niż SPARC i MIPS) SIGBUS polegało na przerwaniu procesu (bez zrzutu pamięci). (W niektórych innych Uniksach domyślne zachowanie dla SIGXCPU i SIGXFSZ polega na przerwaniu procesu bez zrzutu pamięci). Linux 2.4 jest zgodny ze wymaganiami standardu POSIX.1-2001 dotyczącymi tych sygnałów i przerywa proces ze zrzutem pamięci.

A teraz różne inne sygnały.

(Sygnał 29 oznacza SIGINFO / SIGPWR na architekturze alpha, lecz SIGLOST na architekturze sparc).

SIGEMT nie jest wymieniony w POSIX.1-2001, lecz pomimo to pojawia się w większości innych Uniksów. Domyślną akcją dla tego sygnału jest zazwyczaj przerwanie procesu ze zrzutem pamięci.

SIGPWR (niewymieniony w POSIX.1-2001) jest zazwyczaj domyślnie ignorowany w tych Uniksach, w których występuje.

SIGIO (niewymieniony w POSIX.1-2001) jest domyślnie ignorowany w niektórych innych Uniksach.

Na większości architektur, jeśli SIGUNUSED jest zdefiniowany, to jest synonimem dla SIGSYS.

Sygnały czasu rzeczywistego¶

Linux wspiera sygnały czasu rzeczywistego zdefiniowane pierwotnie w rozszerzeniu dla czasu rzeczywistego POSIX.1b (a obecnie zawarte w POSIX.1-2001). Zakres obsługiwanych sygnałów czasu rzeczywistego jest definiowany przez makra SIGRTMIN i SIGRTMAX. POSIX.1-2001 wymaga od implementacji wspierania co najmniej _POSIX_RTSIG_MAX (8) sygnałów czasu rzeczywistego.

Jądro Linuksa wspiera 32 różne sygnały czasu rzeczywistego, o numerach od 33 do 64. Jednakże implementacja wątków POSIX w glibc używa dwóch (dla NPTL) lub trzech (dla LinuxThreads) z nich na swoje wewnętrzne potrzeby (patrz pthreads(7)), odpowiednio zmieniając także SIGRTMIN (na 34 lub 35). Ponieważ zakres dostępnych sygnałów czasu rzeczywistego zmienia się zależnie od implementacji wątków w glibc (różnice mogą występować również w czasie działania aplikacji, zależnie od wersji jądra i glibc) i tak naprawdę zakres ten różni się pomiędzy implementacjami Uniksa, programy nigdy nie powinny się odwoływać do sygnałów czasu rzeczywistego za pomocą liczb wpisanych na stałe, ale powinny zawsze się odwoływać do sygnałów czasu rzeczywistego używając notacji SIGRTMIN+n, i sprawdzać (podczas działania aplikacji), czy SIGRTMIN+n nie przekracza SIGRTMAX.

W odróżnieniu od sygnałów standardowych, sygnały czasu rzeczywistego nie mają predefiniowanego znaczenia: można wykorzystywać cały zestaw sygnałów czasu rzeczywistego do celów określonych w aplikacji.

Domyślą akcją na nieobsłużony sygnał czasu rzeczywistego jest przerwanie procesu, który go otrzymał.

Sygnały czasu rzeczywistego są rozpoznawane w następujący sposób:

1.

Można kolejkować wiele egzemplarzy sygnału czasu rzeczywistego. Dla odróżnienia, jeśli w czasie gdy standardowy sygnał jest blokowany zostanie doręczonych wiele egzemplarzy tego sygnału, tylko jeden egzemplarzy trafia do kolejki.

2.

Jeśli sygnał wysłano korzystając z sigqueue(3), można wysłać wraz z tym sygnałem wartość towarzyszącą (całkowitą lub wskaźnik). Jeśli proces otrzymujący ustanawia funkcję obsługi dla tego sygnału za pomocą znacznika SA_SIGACTION funkcji sigaction(2), to otrzymuje towarzyszącą mu daną za pośrednictwem pola si_value struktury siginfo_t przekazanej jako drugi argument funkcji obsługi. Ponadto, pola si_pid oraz si_uid tej struktury mogą służyć do otrzymania identyfikatora procesu oraz rzeczywistego identyfikatora użytkownika procesu wysyłającego sygnał.

3.

Sygnały czasu rzeczywistego są doręczane w zagwarantowanej kolejności. Sygnały czasu rzeczywistego jednego rodzaju są doręczane w takiej kolejności, w jakiej zostały wysłane. Jeśli do procesu zostaną wysłane różne sygnały czasu rzeczywistego, będą one doręczone począwszy od sygnału o najniższym numerze. (Tzn. sygnały o niskich numerach mają najwyższy priorytet). Sygnały standardowe zachowują się inaczej: jeśli kilka standardowych sygnałów oczekuje na proces, to kolejność dostarczenia nie jest określona.

POSIX nie określa, które z sygnałów powinny zostać doręczone jako pierwsze w sytuacji, gdy obsłużenia wymagają zarówno sygnały standardowe, jak i sygnały czasu rzeczywistego. Linux, podobnie do innych implementacji, daje w tym przypadku pierwszeństwo sygnałom standardowym.

Zgodnie z POSIX, implementacja powinna zezwalać na kolejkowanie do procesu co najmniej _POSIX_SIGQUEUE_MAX (32) sygnałów czasu rzeczywistego. Jednakże w Linuksie zostało to zaimplementowane inaczej. Aż do wersji jądra 2.6.7 (włącznie) Linux narzuca ogólnosystemowe ograniczenie liczby sygnałów czasu rzeczywistego kolejkowanych do wszystkich procesów. Ograniczenie to można zobaczyć, a także (przy odpowiednich uprawnieniach) zmienić za pośrednictwem pliku /proc/sys/kernel/rtsig-max. Podobnie, za pośrednictwem pliku /proc/sys/kernel/rtsig-nr można dowiedzieć się, ile sygnałów czasu rzeczywistego jest aktualnie w kolejce. W Linuksie 2.6.8 ten interfejs /proc został zastąpiony limitem zasobów RLIMIT_SIGPENDING, który określa limit kolejkowanych sygnałów dla poszczególnych użytkowników; patrz setrlimit(2) w celu uzyskania dalszych informacji.

Funkcje bezpieczne podczas asynchronicznego przetwarzania sygnałów¶

Funkcja obsługi sygnału musi być bardzo ostrożna, ponieważ przetwarzanie w innym miejscu może być przerwane w przypadkowym punkcie wykonywaniu programu. POSIX zawiera pojęcie "funkcji bezpiecznych". Jeśli sygnał przerwie przetwarzanie funkcji niebezpiecznej i procedura obsługi sygnału również wywoła funkcję niebezpieczną, to zachowanie programu jest niezdefiniowane.

POSIX.1-2004 (znany także jako POSIX.1-2001 Technical Corrigendum 2) wymaga implementacji sygnałów dających gwarancję, że następujące funkcje można bezpiecznie wywołać wewnątrz funkcji obsługi sygnału:

_Exit()
_exit()
abort()
accept()
access()
aio_error()
aio_return()
aio_suspend()
alarm()
bind()
cfgetispeed()
cfgetospeed()
cfsetispeed()
cfsetospeed()
chdir()
chmod()
chown()
clock_gettime()
close()
connect()
creat()
dup()
dup2()
execle()
execve()
fchmod()
fchown()
fcntl()
fdatasync()
fork()
fpathconf()
fstat()
fsync()
ftruncate()
getegid()
geteuid()
getgid()
getgroups()
getpeername()
getpgrp()
getpid()
getppid()
getsockname()
getsockopt()
getuid()
kill()
link()
listen()
lseek()
lstat()
mkdir()
mkfifo()
open()
pathconf()
pause()
pipe()
poll()
posix_trace_event()
pselect()
raise()
read()
readlink()
recv()
recvfrom()
recvmsg()
rename()
rmdir()
select()
sem_post()
send()
sendmsg()
sendto()
setgid()
setpgid()
setsid()
setsockopt()
setuid()
shutdown()
sigaction()
sigaddset()
sigdelset()
sigemptyset()
sigfillset()
sigismember()
signal()
sigpause()
sigpending()
sigprocmask()
sigqueue()
sigset()
sigsuspend()
sleep()
sockatmark()
socket()
socketpair()
stat()
symlink()
sysconf()
tcdrain()
tcflow()
tcflush()
tcgetattr()
tcgetpgrp()
tcsendbreak()
tcsetattr()
tcsetpgrp()
time()
timer_getoverrun()
timer_gettime()
timer_settime()
times()
umask()
uname()
unlink()
utime()
wait()
waitpid()
write()

POSIX.1-2008 usuwa z powyższej listy funkcje fpathconf(), pathconf() i sysconf() oraz dodaje następujące funkcje:

execl()
execv()
faccessat()
fchmodat()
fchownat()
fexecve()
fstatat()
futimens()
linkat()
mkdirat()
mkfifoat()
mknod()
mknodat()
openat()
readlinkat()
renameat()
symlinkat()
unlinkat()
utimensat()
utimes()

Przerywanie wywołań systemowych i funkcji bibliotecznych przez funkcje obsługi sygnałów¶

Jeśli procedura obsługi sygnału jest wywołana w trakcie wywołania systemowego lub wywołania funkcji bibliotecznej to wtedy albo:

• wywołanie jest automatycznie uruchamiane ponownie po zakończeniu funkcji obsługującej sygnał, albo
• wywołanie zwraca błąd EINTR.

To, które z powyższych wystąpi, zależy od interfejsu i od tego, czy podczas ustanawiania funkcji obsługi sygnału użyto znacznika SA_RESTART (patrz sigaction(2)). Szczegóły się różnią między różnymi Uniksami, poniżej podano szczegóły dotyczące Linuksa.

Jeśli blokowane wywołanie jednego z poniższych interfejsów zostanie przerwane przez procedurę obsługi sygnału, to wywołanie to zostanie automatycznie uruchomione ponownie, jeśli użyto znacznika SA_RESTART. W przeciwnym wypadku wywołanie zwróci błąd EINTR:

Następujące interfejsy nigdy nie są wznawiane po przerwaniu przez funkcję obsługi sygnału, niezależnie od tego, czy SA_RESTART zostało użyte. Jeśli zostaną przerwane przez funkcję obsługi sygnału, to zawsze kończą się niepowodzeniem, zwracając błąd EINTR:

Funkcja sleep(3) nigdy nie zostanie zrestartowana po przerwaniu przez sygnał i zawsze kończy się pomyślnie, zwracając liczbę pozostałych sekund, podczas których proces powinien był pauzować.

Przerywanie wywołań systemowych i funkcji bibliotecznych przez sygnały zatrzymujące proces¶

Pod Linuksem, nawet jeśli procedury obsługi sygnału nie zostaną ustawione, pewne interfejsy blokujące mogą się zakończyć niepowodzeniem i zwrócić błąd EINTR po tym, jak proces zostanie zatrzymany za pomocą jednego z sygnałów zatrzymujących (takich jak SIGSTOP), a następnie wznowiony za pomocą SIGCONT. POSIX.1 nie wspiera tego zachowania, nie występuje ono także na innych systemach.

Następujące interfejsy Linuksa zachowują się w ten sposób: