Linux сигнал остановки процесса

Сигналы, группы, сеансы

Сигналы в Unix указывают ядру, что надо прервать нормальное планирование процесса и завершить/остановить его, или, вместо продолжения выполнения процесса с места остановки, выполнить функцию — обработчик сигнала, и лишь затем продолжить выполнение основного кода.

Сигналы, предназначенные процессу, создаются (отправляются) в нескольких ситуациях: при аппаратных сбоях, при срабатывании особого таймера, при обработке спецсимволов (Ctrl C, Ctrl Z) драйвером управляющего терминала, с помощью системного вызова kill(). В зависимости от причины, отправляются сигналы разных типов. Тип сигнала обозначается целым числом (номером). В Linux сигналы нумеруются от 1 до 64. Сигнал может быть отправлен отдельной нити процесса, процессу в целом или группе процессов.

Для каждого номера сигнала в процессе (нити) предусмотрено некоторое действие (действие по умолчанию, игнорирование или вызов пользовательской функции). Доставка сигнала заключается в выполнении этого действия.

Между отправкой сигнала и его доставкой проходит некоторое непредсказуемое время, поскольку, обычно, сигналы обрабатываются (доставляются) при выходе из системных вызовов или в тот момент, когда планировщик назначает процесс на выполнение. Исключением является доставка сигнала SIGKILL остановленным процессам. Для большинства сигналов можно явно приостановить доставку с помощью установки маски блокирования доставки sigprocmask() , и, в случае необходимости, удалить сигнал без обработки с помощью sigwait() .

Сигналы SIGKILL и SIGSTOP не могут быть заблокированы или проигнорированы и на них нельзя установить свой обработчик.

Действия по умолчанию:

• SIGSTOP, SIGTSTP, SIGTTIN, SIGTTOU — остановка процесса
• SIGCONT — запуск остановленного процесса
• SIGCHLD — игнорируется
• SIGQUIT, SIGILL, SIGTRAP, SIGABRT, SIGFPE, SIGSEGV — сохранение дампа памяти и завершение (Linux)
• остальные — завершение процесса

Сигнал, маска, обработчик

В упрощенном виде структуру в ядре, обеспечивающую доставку сигналов процессу, можно представить как таблицу:

Номер	Есть Сигнал?	Маска	Обработчик
1	1	1	SIG_DFL
2	0	0	SIG_IGN
3	0	0	sig_func()
.	.	.	.

• Есть сигнал? — битовое поле, указывающее наличие недоставленного сигнала
• Маска — битовое поле, указывающее временный запрет на доставку сигнала
• Обработчик — указатель на действие, выполняемое при доставке сигнала. Может принимать значения: SIG_DFL — действие по умолчанию, SIG_IGN — игнорирование сигнала или указатель на функцию — обработчика сигнала.

Традиционно, при отправке процессу нескольких однотипных обычных сигналов, обработчик будет вызван лишь раз. Начиная с POSIX 1003.1, кроме обычных сигналов, поддерживаются сигналы реального времени, для которых создаётся очередь недоставленных сигналов, которая кроме номера сигнала, содержит значение (целое или адрес), которое уникально для каждого экземпляра сигнала.

Примеры использования сигналов

SIGKILL, SIGTERM, SIGINT, SIGHUP — завершение процесса. SIGKILL — не может быть проигнорирован, остальные могут. SIGTERM — оповещение служб о завершении работы ОС, SIGINT — завершение программы по нажатию Ctrl C, SIGHUP — оповещение программ, запущенных через модемное соединение, об обрыве связи (в настоящее время практически не используется).

SIGILL, SIGFPE, SIGBUS, SIGSEGV — аппаратный сбой. SIGILL — недопустимая инструкция CPU, SIGFPE — ошибка вычислений с плавающей точкой (деление на ноль), SIGBUS — физический сбой памяти, SIGSEGV — попытка доступа к несуществующим (защищенным) адресам памяти.

SIGSTOP, SIGCONT — приостановка и продолжение выполнения процесса

SIGPIPE — попытка записи в канал или сокет, у которого нет читателя

SIGCHLD — оповещение о завершении дочернего процесса.

Список сигналов

Особый сигнал с номером 0 фактически не доставляется, а используется в вызове kill() для проверки возможности доставки сигнала определённому процессу.

В Linux используется 64 сигнала. Список можно посмотреть в терминале командой kill -l

Posix.1-1990

Источник — man 7 signal

Отправка сигнала

int kill(pid_t pid, int signum);

Для отправка сигнала необходимо, чтобы uid или euid текущего процесса был равен 0 или совпадал с uid процесса получателя.

Получатель сигнала зависит от величины и знака параметра pid :

• pid > 0 — сигнал отправляется конкретному процессу
• pid == 0 — сигнал отправляется всем членам группы
• pid == -1 — сигнал отправляется всем процессам кроме init (в Linux’е еще кроме себя)
• pid int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);

Аналогично kill() , но выполняется по правилам сигналов реального времени. Сигнал и связанная с ним дополнительная информация (целое или адрес) value помещаются в очередь сигналов (FIFO). Таким образом процессу можно отправить несколько однотипных сигналов с разными значениями value .

Отправка сигнала текущему процессу. Эквивалент kill(getpid(),signum);

Убирает из маски сигналов сигнала SIGABRT и отправляет его текущему процессу . Если сигнал перехватывается или игнорируется, то после возвращения из обработчика abort() завершает программу. Выхода из функции abort() не предусмотрено. Единственный способ продолжить выполнение — не выходить из обработчика сигнала.

Отправка сигнала SIGALRM себе через time секунд. Возвращает 0 если ранее alarm не был установлен или число секунд остававшихся до срабатывания предыдущего alarma. Таймер управляющий alarm’ами один. Соответственно установка нового alarm’а отменяет старый. Параметр time==0 позволяет получить оставшееся до alarm’а время без установки нового.

Исторический способ обработки сигнала — signal

Установка реакции на сигнал через функцию signal() не до конца стандартизована и сохраняется для совместимости с историческими версиями Unix. Не рекомендуется к использованию. В стандарте POSIX signal() заменен на вызов sigaction(), сохраняющий для совместимости эмуляцию поведения signal().

sighandler — адрес функции обработчика void sighandler(int) или один из двух макросов: SIG_DFL (обработчик по умолчанию) или SIG_IGN (игнорирование сигнала).

signal(. ) возвращает предыдущее значение обработчика или SIG_ERR в случае ошибки.

В Linux и SysV при вызове sighandler обработчик сбрасывается в SIG_DFL и возможна доставка нового сигнала во время работы sighandler . Такое поведение заставляет первой строкой в sighandler восстанавливать себя в качестве обработчика сигнала, и, даже в этом случае, не гарантирует от вызова обработчика по умолчанию. В BSD системах сброс не происходит, доставка новых сигнала блокируется до выхода из sighandler .

Реакция на сигнал — sigaction

Параметры для установки обработчика сигнала через sigaction()

Данные, передаваемые в обработчик сигнала sa_sigaction()

В Linux структура siginfo_t содержит больше полей, но они служат для совместимости и не заполняются.

Блокирование сигналов

Все функции блокирования сигналов работают с маской сигналов типа sigset_t. В Linux это 64 бита, т.е. два слова в 32х разрядной архитектуре или одно в 64х разрядной. Выставленный бит в маске сигналов означает, что доставка сигнала с соответствующим номером будет заблокирована. Сигналы SIGKILL и SIGSTOP заблокировать нельзя.

Манипулирование маской

Параметр how определяет операцию над текущей маской. Значения SIG_BLOCK, SIG_UNBLOCK, SIG_SETMASK.

Проверка наличия заблокированных сигналов

Очистка заблокированных сигналов

sigwait ожидает блокировки какого-либо из сигналов, указанных в маске, удаляет этот сигнал и возвращает его номер в параметр sig . Если реализация сигналов предусматривает очередь сигналов, то удаляется только один элемент из очереди.

Управляющий терминал, сеанс, группы

Управляющий терминал, сеанс, группы

Для организации диалоговой работы пользователей в Unix вводится понятие терминальной сессии. С точки зрения пользователя — это процесс работы с текстовым терминалом с момента ввода имени и пароля и до выхода из системы командой logout ( exit , нажатие ^D в пустой строке). Во время терминальной сессии может быть запущено несколько программ, которые будут параллельно выполнятся в фоновом режиме и между которыми можно переключаться в диалоговом режиме. После завершения терминальной сессии возможно принудительное завершение всех запущенных в ней фоновых процессов.

С точки зрения ядра — терминальная сессия — это группа процессов, имеющих один идентификатор сеанса sid. С идентификатором sid связан драйвер управляющего терминала, доступный всем членам сеанса как файл символьного устройства /dev/tty. Для каждого сеанса существует свой /dev/tty. Управляющий терминал взаимодействует с процессами сеанса с помощью отправки сигналов.

В рамках одного сеанса могут существовать несколько групп процессов. С каждым процессом связан идентификатор группы pgid. Одна из групп в сеансе может быть зарегистрирована в драйвере управляющего терминала как группа фоновых процессов. Процессы могут переходить из группы в группу самостоятельно или переводить из группы в группу другие процессы сеанса. Перейти в группу другого сеанса нельзя, но можно создать свой собственный сеанс из одного процесса со своей группой в этом сеансе. Вернуться в предыдущий сеанс уже не получится.

Группа процессов

Группа процессов — инструмент для доставки сигнала нескольким процессам, а также способ арбитража при доступе к терминалу. Идентификатор группы pgid равен pid создавшего её процесса — лидера группы. Процесс может переходить из группы в группу внутри одного сеанса.

Сеанс

Сеанс — средство для контроля путем посылки сигналов над несколькими группами процессов со стороны терминального драйвера. Как правило соответствует диалоговой пользовательской сессии. Идентификатор сеанса sid равняется идентификатору pid, создавшего его процесса — лидера сеанса. Одновременно с сеансом создаётся новая группа с pgid равным pid лидера сеанса. Поскольку переход группы из сеанса в сеанс невозможен, то создающий сеанс процесс не может быть лидером группы.

Создание собственного сеанса рекомендуется начать с fork, чтобы гарантировать, что процесс не является лидером группы.

Фоновая группа сеанса

Процессы в фоновой группе выполняются до тех пор, пока не попытаются осуществить чтение или запись через файловый дескриптор управляющего терминала. В этот момент они получают сигнал SIGTTIN или SIGTTOU соответственно. Действие по умолчанию для данного сигнала — приостановка выполнения процесса.

Назначение фоновой группы:

Управляющий терминал

Некоторые сочетания клавиш позволяют посылать сигналы процессам сеанса:

• ^C — SIGINT — завершение работы
• ^Z — SIGTSTP — приостановка выполнения. bash отслеживает остановку дочерних процессов и вносит их в списки своих фоновых процессов. Остановленный процесс может быть продолжен командой fg n , где n — порядковый нрмер процесса в списке фоновых процессов

Источник

Основы Linux от основателя Gentoo. Часть 2 (3/5): Управление процессами

В этом отрывке рассмотрены команды управления процессами. Вы научитесь замораживать процессы, размораживать, отправлять в фоновый режим, изменять приоритет, просматривать запущенные процессы и жестоко их убивать. Введено понятие сигналов. Рассмотрены такие команды, как bg, fg, jobs, kill, nohup, nice, renice, ps и top.

Навигация по основам Linux от основателя Gentoo:

Часть I

1. BASH: основы навигации (вступление)
2. Управление файлами и директориями
3. Ссылки, а также удаление файлов и директорий
4. Glob-подстановки (итоги и ссылки)

Часть II

Управление процессами

Запуск xeyes

Для изучения управления процессами, какой-нибудь процесс необходимо сначала запустить. Убедитесь, что у вас запущен X (графический сервер — прим. пер.) и выполните следующую команду:

$ xeyes -center red

Вы увидите всплывающее окошко xeyes и красные глаза, следящие за курсором мыши. Также, обратите внимание, что у вас не появилось приглашения для ввода команд в терминале.

Остановка процесса

Чтобы вернуть приглашение, вы должны нажать Control-C (часто пишется как Ctrl-C или ^C):

Вы получили назад свое приглашение, но и окно xeyes исчезло. Фактически, процесс был «убит». Вместо завершения по Control-C, мы можем просто остановить процесс с помощью Control-Z:

На этот раз вы получите приглашение bash’a, а окно xeyes останется сверху. Если вы с ним немного поиграете, возможно заметите, что глаза заморожены на одном месте. Если окно xeyes будет перекрыто другим окном и затем снова открыто, вы увидите, что оно даже не перерисовалось. Процесс не делает ничего. Он на самом деле остановлен.

fg и bg

Чтобы процесс «растормошить» и запустить обратно, мы можем вывести его на передний план используя команду fg (от англ. foreground — прим. пер.):

$ fg
(test it out, then stop the process again)
Control-Z
$

А теперь продолжим его в фоне с помощью команды bg (от англ. backgroud — прим. пер.):

Прекрасно! Процесс xeyes сейчас запущен в фоновом режиме, а мы снова имеем приглашение bash.

Использование «&»

Если нам нужно сразу запустить xeyes в фоновом режиме (вместо использования Control-Z и bg), мы можем просто добавить «&amp» (амперсанд) в конец команды xeyes:

$ xeyes -center blue &amp
[2] 16224

Несколько фоновых процессов

Теперь в фоне у нас одновременно работают красные и синие xeyes. Мы можем просмотреть список заданий с помощью jobs:

Число в левой колонке — это порядковый номер задания, который bash присваивает ему при запуске. Плюс (+) у второго задания значит, что это «текущее задание», оно будет выведено на передний план при вводе fg. Вы также можете вывести на передний план конкретное задание указывая его номер; например, fg 1 сделает таковым красный xeyes. Следующая колонка это идентификатор процесса или сокращенно pid, любезно добавленный в вывод благодаря опции -l. Наконец, состояние обоих процессов «Running» (выполняется) и их командная строка справа.

Введение в сигналы

Чтобы убить, остановить, или продолжить процесс, Linux использует специальную форму взаимодействия, называемую сигналы. Отправляя сигнал некоторому процессу, вы можете его завершить, остановить, или сделать что-нибудь еще. Это то, что происходит на самом деле, когда вы нажимаете Control-C, Control-Z, или используете bg и fg — вы указываете bash отправить процессу определенный сигнал. Сигналы также можно отправить с помощью команды kill указав ей как параметр id процесса (pid):

Как можно заметить, kill не обязательно «убивает» процесс, хотя может и это. Используя опцию -s, kill может отправить процессу любой сигнал. Linux убивает, останавливает или продолжает процессы когда они получают SIGINT, SIGSTOP, или SIGCONT сигнал соответственно. Есть и другие сигналы, которые вы можете отправить процессам; некоторые сигналы могут обрабатываться внутри самих программ. Вы можете узнать о сигналах которые обрабатывает конкретная программа поискав в ее man’е секцию SIGNALS.

SIGTERM и SIGINT

Если вы хотите убить процесс, есть несколько вариантов. По-умолчанию, kill отправляет SIGTERM, который отличается от SIGINT отправляемого по Control-C, но обычно имеет тот же эффект:

Полное убийство

Процесс может игнорировать оба сигнала, SIGTERM и SIGINT, либо по своему усмотрению, либо потому, что он остановлен, либо еще как-то «застрял». В этом случае, может быть необходимо использование большого молотка — сигнала SIGKILL. Процесс не может игнорировать SIGKILL:

nohup

Терминал в котором вы запускаете задания, называется терминалом управления заданиями. Некоторые шеллы (но не bash по-умолчанию), отправляют сигнал SIGHUP фоновым заданиям когда вы выходите, заставляя их завершаться. Для защиты процессов от такого поведения, используйте nohup когда запускаете процесс:

Используем ps для вывода списка процессов

Команда jobs, которую мы использовали ранее выводит только те процессы, которые были запущены в вашей сессии bash. Чтобы увидеть все процессы в вашей системе, используйте ps совместно с опциями a и x:

Здесь приведены только первые 5 процессов, поскольку обычно список процессов очень длинный. Команда дает вам «слепок» всего, что в данный момент выполняется на машине, однако в нем много лишней информации. Если бы вы, не указали ax, вы бы получили список только тех процессов, которые принадлежат вам, и которые есть в управляющем терминале. Команда ps x покажет все ваши процессы, даже те, которых нет в управляющем терминале. Если использовать ps a, то будет получен список процессов из терминалов всех пользователей.

Просмотр «леса» и «деревьев»

Вы также можете просмотреть и другую информацию о каждом процессе. Опция —forest позволяет легко просмотреть иерархию процессов и даст вам представление о том, как различные процессы в системе взаимосвязаны между собой. Если один процесс запускает другой процесс, то запущенный будет называться его потомком. В выводе —forest, родители находятся слева, а потомки появляются как ветки справа:

«u» и «l» опции ps

Опции u и l могут быть использованы в любой комбинации с опциями a, x с целью получения более подробной информации о процессах:

Использование top

Если вы обнаружили, что запускаете ps несколько раз подряд, пытаясь рассмотреть происходящие изменения, возможно вам стоит воспользоваться top. Программа top отображает постоянно обновляющийся список процессов, наряду с другой полезной информацией:

Каждый процесс имеет свое значение приоритета, которое Linux использует для разделения времени CPU. Вы можете указать приоритет процесса при его запуске, с помощью команды nice:

$ nice -n 10 oggenc /tmp/song.wav

С тех пор, как приоритет стал называться nice, он стал легче для запоминания, так, большее значение nice делает «хорошо» (nice — хорошо, замечательно; прим. пер.) другим процессам, позволяя им получить более приоритетный доступ к времени CPU. По-умолчанию, процессы запускаются с приоритетом 0, поэтому установка приоритета в 10 для oggenc значит, что он будет давать больше времени поработать другим процессам. Как правило, это означает, что oggenc даст возможность другим процессам выполняться со своей обычной скоростью, не зависимо от того, сколько времени процессора хочет сам oggenc. Вы могли видеть эти «уровни любезности» в колонке NI у ps и top ранее.

renice

Команда nice может изменять приоритет процессов только во время их запуска. Если вам необходимо изменить приоритет работающего процесса, воспользуйтесь командой renice:

$ renice 10 641
641: old priority 0, new priority 10

Спасибо Dmitry Minsky (Dmitry.Minsky@gmail.com) за перевод.

Об авторах

Daniel Robbins

Дэниэль Роббинс — основатель сообщества Gentoo и создатель операционной системы Gentoo Linux. Дэниэль проживает в Нью-Мехико со свой женой Мэри и двумя энергичными дочерьми. Он также основатель и глава Funtoo, написал множество технических статей для IBM developerWorks, Intel Developer Services и C/C++ Users Journal.

Chris Houser

Крис Хаусер был сторонником UNIX c 1994 года, когда присоединился к команде администраторов университета Тэйлора (Индиана, США), где получил степень бакалавра в компьютерных науках и математике. После он работал во множестве областей, включая веб-приложения, редактирование видео, драйвера для UNIX и криптографическую защиту. В настоящий момент работает в Sentry Data Systems. Крис также сделал вклад во множество свободных проектов, таких как Gentoo Linux и Clojure, стал соавтором книги The Joy of Clojure.

Aron Griffis

Эйрон Гриффис живет на территории Бостона, где провел последнее десятилетие работая в Hewlett-Packard над такими проектами, как сетевые UNIX-драйвера для Tru64, сертификация безопасности Linux, Xen и KVM виртуализация, и самое последнее — платформа HP ePrint. В свободное от программирования время Эйрон предпочитает размыщлять над проблемами программирования катаясь на своем велосипеде, жонглируя битами, или болея за бостонскую профессиональную бейсбольную команду «Красные Носки».

Источник