Книга: Операционная система UNIX

Надежные сигналы

Надежные сигналы

Стандарт POSIX. 1 определил новый набор функций управления сигналами. основанный на интерфейсе 4.2BSD UNIX и лишенный рассмотренных выше недостатков.

Модель сигналов, предложенная POSIX, основана на понятии набора сигналов (signal set), описываемого переменной типа sigset_t. Каждый бит этой переменной отвечает за один сигнал. Во многих системах тип sigset_t имеет длину 32 бита, ограничивая количество возможных сигналов числом 32.

Следующие функции позволяют управлять наборами сигналов:

#include <signal.h>
int sigempyset(sigset_t *set);
int siufillset(sigset_t *set);
int sigaddset(sigset_t *set, int signo);
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
int sigismember(sigset_t *set, int signo);

В отличие от функции signal(3C), изменяющей диспозицию сигналов, данные функции позволяют модифицировать структуру данных sigset_t, определенную процессом. Для управления непосредственно сигналами используются дополнительные функции, которые мы рассмотрим позже.

Функция sigemptyset(3C) инициализирует набор, очищая все биты. Если процесс вызывает sigfillset(3C), то набор будет включать все сигналы, известные системе. Функции sigaddset(3C) и sigdelset(3C) позволяют добавлять или удалять сигналы набора. Функция sigismember(3C) позволяет проверить, входит ли указанный параметром signo сигнал в набор.

Вместо функции signal(3C) стандарт POSIX. 1 определяет функцию sigaction(2), позволяющую установить диспозицию сигналов, узнать ее текущее значение или сделать и то и другое одновременно. Функция имеет следующее определение:

#include <signal.h>
int sigaction (int sig, const struct sigaction *act,
 struct sigaction *oact);

Вся необходимая для управлением сигналами информация передается через указатель на структуру sigaction, имеющую следующие поля:

void (*sa_handler)() Обработчик сигнала sig
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t*, void*) Обработчик сигнала sig при установленном флаге SA_SIGINFO
sigset_t sa_mask Маска сигналов
int sa_flags Флаги

Поле sa_handler определяет действие, которое необходимо предпринять при получении сигналов, и может принимать значения SIG_IGN, SIG_DFL или адреса функции-обработчика. Если значение sa_handler или sa_sigaction не равны NULL, то в поле sa_mask передается набор сигналов, которые будут добавлены к маске сигналов перед вызовом обработчика. Каждый процесс имеет установленную маску сигналов, определяющую сигналы, доставка которых должна быть заблокирована. Если определенный бит маски установлен, соответствующий ему сигнал будет заблокирован. После возврата из функции-обработчика значение маски возвращается к исходному значению. Заметим, что сигнал, для которого установлена функция-обработчик, также будет заблокирован перед ее вызовом. Такой подход гарантирует, что во время обработки, последующее поступление определенных сигналов будет приостановлено до завершения функции. Как правило, UNIX не поддерживает очередей сигналов, и это значит, что блокировка нескольких однотипных сигналов в конечном итоге вызовет доставку лишь одного.

Поле sa_flags определяет флаги, модифицирующие доставку сигнала. Оно может принимать следующие значения:

SA_ONSTACK Если определена функция-обработчик сигнала, и с помощью функции sigaltstack(2) задан альтернативный стек для функции-обработчика, то при обработке сигнала будет использоваться этот стек. Если флаг не установлен, будет использоваться обычный стек процесса.
SA_RESETHAND* Если определена функция-обработчик, то диспозиция сигнала будет изменена на SIG_DFL, и сигнал не будет блокироваться при запуске обработчика. Если флаг не установлен, диспозиция сигнала остается неизменной.
SA_NODEFER* Если определена функция-обработчик, то сигнал блокируется на время обработки только в том случае, если он явно указан в поле sa_mask. Если флаг не установлен, в процессе обработки данный сигнал автоматически блокируется.
SA_RESTART Если определена функция-обработчик, ряд системных вызовов, выполнение которых было прервано полученным сигналом, будут автоматически перезапущены после обработки сигнала.[25] Если флаг не установлен, системный вызов возвратит ошибку EINTR.
SA_SIGINFO* Если диспозиция указывает на перехват сигнала, вызывается функция, адресованная полем sa_sigaction. Если флаг не установлен, вызывается обработчик sa_handler.
SA_NOCLDWAIT* Если указанный аргументом sig сигнал равен SIGCHLD, при завершении потомки не будут переходить в состояние зомби. Если процесс в дальнейшем вызовет функции wait(2), wait3(2), waitid(2) или waitpid(2), их выполнение будет блокировано до завершения работы всех потомков данного процесса.
SA_NOCLDSTOP* Если указанный аргументом sig сигнал равен SIGCHLD, указанный сигнал не будет отправляться процессу при завершении или останове любого из его потомков.

*Данные флаги не определены для UNIX BSD.

В системах UNIX BSD 4.x структура sigaction имеет следующий вид:

struct sigaction {
 void (*sa_handler)();
 sigset_t sa_mask;
 int sa_flags;
};

где функция-обработчик определена следующим образом:

void handler(int signo, int code, struct sigcontext *scp);

В первом аргументе signo содержится номер сигнала, code определяет дополнительную информацию о причине поступления сигнала, a scp указывает на контекст процесса.

Для UNIX System V реализована следующая возможность получения более полной информации о сигнале. Если установлен флаг SA_SIGINFO, то при получении сигнала sig будет вызван обработчик, адресованный полем sa_sigaction. Помимо номера сигнала, обычно передаваемого обработчику сигнала, ему будет переданы указатель на структуру siginfo_t, содержащую информацию о причинах получения сигнала, а также указатель на структуру ucontext_t, содержащую контекст процесса.

Структура siginfo_t определена в файле <siginfo.h> и включает следующие поля:

int si_signo Номер сигнала
int si_errno Номер ошибки
int si_code Причина отправления сигнала

В поле si_signo хранится номер сигнала. Поле si_code имеет следующий смысл: если его значение меньше или равно нулю, значит сигнал был отправлен прикладным процессом, в этом случае структура siginfo_t содержит также следующие поля:

pid_t si_pid Идентификатор процесса PID
uid_t si_uid Идентификатор пользователя UID

которые адресуют процесс, пославший сигнал; если значение si_code больше нуля, то оно указывает на причину отправления сигнала. Список возможных значений si_code для некоторых сигналов, соответствующих полю si_signo, приведен в табл. 2.19

Таблица 2.19. Значения поля si_code структуры siginfo_t для некоторых сигналов

Значение поля si_signo Значение поля si_code Описание
SIGILL Попытка выполнения недопустимой инструкции
ILL_ILLOPC Недопустимый код операции (opcode)
ILL_ILLOPN Недопустимый операнд
ILL_ADR Недопустимый режим адресации
ILL_ILLTRP Недопустимая ловушка (trap)
ILL_PRVOPC Привилегированный код операции
ILL_PRVREG Привилегированный регистр
ILL_COPROC Ошибка сопроцессора
ILL_BADSTK Ошибка внутреннего стека
SIGFPE Особая ситуация операции с плавающей точкой
FPE_INTDIV Целочисленное деление на ноль
FPE_INTOVF Целочисленное переполнение
FPE_FLTDIV Деление на ноль с плавающей точкой
FPE_FLTOVF Переполнение с плавающей точкой
FPE_FLTUND Потеря точности с плавающей точкой (underflow)
FPE_FLTRES Неоднозначный результат операции с плавающей точкой
FPE_FLTINV Недопустимая операция с плавающей точкой
FPE_FLTSUB Индекс вне диапазона
SIGSEGV Нарушение сегментации
SEGV_MAPPER Адрес не отображается на объект
SEGV_ACCERR Недостаточно прав на отображаемый объект
SIGBUS Ошибка адресации
BUS_ADRALN Недопустимое выравнивание адреса
BUS_ADRERR Несуществующий физический адрес
BUS_OBJERR Аппаратная ошибка, связанная с объектом
SIGTRAP Ловушка
TRAP_BRKPT Процессом достигнута точка останова
TRAP_TRACE Ловушка трассирования процесса
SIGCHLD Завершение выполнения дочернего процесса
CLD_EXITED Дочерний процесс завершил выполнение
CLD_KILLED Дочерний процесс был "убит"
CLD_DUMPED Ненормальное завершение дочернего процесса
CLD_TRAPPED Трассируемый дочерний процесс находится в ловушке
CLD_STOPPED Выполнение дочернего процесса было остановлено
CLD_CONTINUED Выполнение остановленного дочернего процесса было продолжено
SIGPOLL Событие на опрашиваемом устройстве
POLL_IN Поступили данные для ввода
POLL_OUT Свободны буферы данных
POLL_MSG Сообщение ожидает ввода
POLL_ERR Ошибка ввода/вывода
POLL_PRI Высокоприоритетные данные ожидают ввода
POLL_HUP Устройство отключено

Уже отмечалось, что при получении сигнала от пользовательского процесса структура siginfo_t содержит дополнительные поля (табл. 2.20).

Таблица 2.20. Дополнительные поля структуры siginfo_t

Значение поля si_signo Дополнительные поля Значение
SIGILL SIGFPE caddr_t si_addr Адрес недопустимой инструкции
SIGSEGV SIGBUS caddr_t si_addr Адрес недопустимой области памяти
SIGCHLD pid_t si_pid Идентификатор дочернего процесса
int si_status Код возврата сигнала
SIGPOLL long si_band Ошибка канала (для модулей STREAMS)

Установить маску сигналов или получить текущую маску можно с помощью функции sigprocmask(2):

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, sigset_t *set, sigset_t *oset);

Маска сигналов изменяется в соответствии с аргументом how, который может принимать следующие значения:

SIG_BLOCK Результирующая маска получится путем объединения текущей маски и набора set
SIG_UNBLOCK Сигналы набора set будут удалены из текущей маски
SIG_SETMASK Текущая маска будет заменена на набор set

Если указатель set равен NULL, то аргумент how игнорируется. Если аргумент oset не равен NULL, то в набор, адресованный этим аргументом, помещается текущая маска сигналов.

Функция sigpending(2) используется для получения набора заблокированных сигналов, ожидающих доставки:

#include <signal.h>
int sigpending(int how, sigset_t *set, sigset_t *oset);

Список сигналов, ожидающих доставки, возвращается в наборе, адресованном аргументом set.

Системный вызов sigsuspend(2) замещает текущую маску набором, адресованным аргументом set, и приостанавливает выполнение процесса до получения сигналов, диспозиция которых установлена либо на завершение выполнения процесса, либо на вызов функции-обработчика сигнала.

#include <signal.h>
int sigsuspend(const sigset_t *set);

При получении сигнала, завершающего выполнение процесса, возврата из функции sigsuspend(2) не происходит. Если же диспозиция полученного сигнала установлена на вызов функции-обработчика, возврат из sisuspend(2) происходит сразу после завершения обработки сигнала. При этом восстанавливается маска, существовавшая до вызова sigsuspend(2).

Заметим, что в BSD UNIX вызов signal(3) является упрощенным интерфейсом к более общей функции sigaction(2), в то время как в ветви System V signal(3) подразумевает использование старой семантики ненадежных сигналов.

В заключение для иллюстрации изложенных соображений, приведем версию функции signal(), позволяющую использовать надежные сигналы. Похожая реализация используется в BSD UNIX. С помощью этой "надежной" версии мы повторим пример, рассмотренный нами выше, в измененном виде.

#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
/* Вариант "надежной" функции signal() */
void (*mysignal(int signo, void (*hndlr)(int)))(int) {
 struct sigaction act, oact;
 /* Установим маску сигналов */
 act.sa_handler = hndlr;
 sigemptyset(&act.sa_mask);
 act.sa_flags = 0;
 if (signo != SIGALRM)
  act.sa_flags = SA_RESTART;
 /* Установим диспозицию */
 if (sigaction(signo, &act, &oact) < 0)
  return SIG_ERR;
 return(oact.sa_handler);
}
/* Функция-обработчик сигнала */
static void sig_hndlr(int signo) {
 /* Эта часть кода нам уже не нужна
  mysignal(SIGINT, sig_hndlr);
 */
 printf("Получен сигнал SIGINTn");
}
main() {
 /* Установим диспозицию */
 mysignal(SIGINT, sig_hndlr);
 mysignal(SIGUSR2, SIG_IGN);
 /* Бесконечный цикл */
 while (1)
  pause();
}

Заметим, что при использовании надежных сигналов, не нужно восстанавливать диспозицию в функции-обработчике при получении сигнала.

Оглавление книги

Оглавление статьи/книги

Генерация: 0.265. Запросов К БД/Cache: 3 / 1
поделиться
Вверх Вниз