7 Лабораторная работа №7 интерфейс прикладного программирования ос unix: сигналы и управление процессами

7.1 Цель работы

Изучение программного интерфейса сигналов, а также механизмов посылки, получения и обработки сигналов процессами.

7.2 Теоретические сведения

Сигналы в ОС UNIX являются средством оповещения процесса о внешних или внутренних по отношению к процессу событиях. Собственно посылка сигнала осуществляется ядром ОС путем установки соответствующего сигналу бита в специальной переменной контекста процесса. Процесс обрабатывает полученные сигналы при переходе из режима ядра в режим задачи. Сигналы различают по номерам, обычно их в системе не более 32. Список использующихся в системе сигналов обычно можно посмотреть в системе помощи "man" или "info". Например, сигналы ОС Linux описаны в 7-ой секции "man". Сигналы некоторых типов могут быть сгенерированы ядром ОС при возникновении соответствующих событий, кроме того, процесс может с помощью ядра послать сигнал другому процессу или группе процессов (если имеет на это право). Реакция процесса на получение конкретного сигнала задается с помощью системных вызовов signal() и sigaction(). Посылка или проверка полномочий на посылку сигнала осуществляется системным вызовом kill() (или raise() - самому себе). Во многих системах процесс может блокировать получение сигналов (кроме SIGKILL и SIGSTOP) с помощью, так называемой сигнальной маски, которая устанавливается и опрашивается вызовом sigprocmask().

Пользовательский обработчик сигнала должен представлять собой функцию, получающую в качестве параметра номер пришедшего сигнала и указатель на структуру с дополнительной информацией (только если обработчик был установлен с помощью sigaction()). При получении сигнала ядро ОС может восстановить для процесса реакцию по-умолчанию на этот сигнал, кроме того, выполнение функции-обработчика может быть "прервано" таким же или другим сигналом. Такое поведение системы зависит от реализации и обычно может быть задано параметрами sigaction().

При получении большинства сигналов стандартной реакцией процесса является завершение работы, а при получении некоторых - еще и создание файла 'core' в текущем каталоге. Файл 'core' представляет собой образ процесса на момент получения сигнала и может быть передан в качестве параметра отладчику для выяснения причин возникновения сигнала. Поведение программы при перехвате таких сигналов зависит от реализации системы.

Перечень основных сигналов приведен в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Описание сигналов

Имя	Номер	Реакция	Описание (причина)
SIGHUP	1	безусловное завершение	обрыв линии управляющего терминала или завершение управляющего процесса
SIGINT	2	безусловное завершение	клавиатурное прерывание (Ctrl+C)
SIGQUIT	3	безусловное завершение core dump	клавиатурное завершение (Ctrl+\)
SIGILL	4	безусловное завершение core dump	недопустимая машинная команда
SIGKILL	9	безусловное завершение	сигнал безусловного завершения, его нельзя заблокировать, игнорировать или переопределить
SIGSEGV	11	безусловное завершение core dump	нарушение границ сегмента памяти
SIGPIPE	13	безусловное завершение	запись в канал, из которого никто не читает (+чтение)
SIGBUS	7	безусловное завершение core dump	на шине адреса программа выставила неправильный адрес (напр. чтение слова с нечетного адреса)
SIGALRM	14	безусловное завершение	сигнал от таймера, установленного вызовом alarm() или sleep()
SIGTERM	15	безусловное завершение	сигнал завершения
SIGUSR1	10	безусловное завершение	пользовательский сигнал №1
SIGUSR2	12	безусловное завершение	пользовательский сигнал №2
SIGCHLD	17	игнорирование	завершение или остановка потомка
SIGCONT	18	запуск	продолжить выполнение
SIGSTOP	19	остановка	сигнал безусловной остановки, нельзя заблокировать, игнорировать или переопределить
SIGTSTP	20	остановка	клавиатурная остановка (Ctrl+Z)
SIGTTIN	21	остановка	попытка чтения с терминала в фоновом процессе
SIGTTOU	22	остановка	попытка записи на терминал в фоновом процессе

Синтаксис функций и структур которые использовались в лабораторной работе приведен ниже:

Структура sigaction имеет следующий формат:

struct sigaction {

void (*sa_handler)(int);

void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);

sigset_t sa_mask;

int sa_flags;

void (*sa_restorer)(void);

}

• sa_mask задает маску сигналов, которые должны блокироваться при обработке сигнала.

• sa_flags содержит набор флагов, которые могут влиять на поведение процесса при обработке сигнала.

• sa_sigaction используется в случае установки флага(SA_SIGINFO), так же задает обработчик для процесса

• sa_handler задает тип действий процесса, связанный с сигналом signum.

Для получения детальной информации о сигнале использовалась структура

siginfo_t структура имеет следующий вид:

siginfo_t {

int si_signo; /* Номер сигнала */

int si_errno; /* Значение errno */

int si_code; /* Код сигнала */

pid_t si_pid; /* Идентификатор процесса, пославшего сигнал */

uid_t si_uid; /* Реальный идентификатор пользователя процесса, пославшего сигнал */

int si_status; /* Выходное значение или номер сигнала */

clock_t si_utime; /* Занятое пользователем время */

clock_t si_stime; /* Использованное системное время */

sigval_t si_value; /* Значение сигнала */

int si_int; /* Сигнал POSIX.1b */

void * si_ptr; /* Сигнал POSIX.1b */

void * si_addr; /* Адрес в памяти, приводящий к ошибке */

int si_band; /* Общее событие */

int si_fd; /* Описатель файла */

}

Синтаксис основных функций которые использовались в лабораторной работе приведен ниже:

int kill(pid_t pid, int sig); //посылка сигнала. если pid=0, сигнал посылается всем процессам группы

void (* signal(int sig, void(*func)(int nsig)))(int nsig2); //установка реакции на сигналы

//SIG_IGN - игнорировать

//SIG_DFL – установить реакцию по умолчанию

int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact); //расширенная обработка сигналов, например, процесс-получатель может определить процесс-отправителя

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset); //маскирование и демаскирование сигналов