Linux программирование в примерах - Арнольд Роббинс

10.8.2. Сигналы, управляющие заданиями

Несколько сигналов используются для реализации управления заданиями — возможностью начинать и останавливать задания и перемещать их из фонового режима на передний план и обратно. На уровне пользователя вы, несомненно, проделывали это: использовали CTRL-Z для остановки задания, bg для помещения его в фоновый режим, а иногда использовали fg для перемещения фонового или остановленного задания на передний план.

Секция 9.2.1 «Обзор управления заданиями» описывает в общем, как осуществляется управление заданиями. Данный раздел завершает обзор, описав сигналы управления заданиями. поскольку иногда может понадобиться перехватить их непосредственно:

SIGTSTP

Этот сигнал осуществляет «остановку терминала». Это сигнал, который ядро посылает процессу, когда пользователь за терминалом (или окном, эмулирующим терминал) набирает определенный ключ. Обычно это CTRL-Z, аналогично тому, как CTRL-C обычно посылает SIGINT.

Действием по умолчанию для SIGTSTP является остановка (переход в приостановленное состояние) процесса. Однако, вы можете перехватить этот сигнал, как любой другой. Хорошая мысль сделать это, если ваша программа изменяет состояние терминала. Например, рассмотрите экранные редакторы vi или Emacs, которые переводят терминал в посимвольный режим. По получении SIGTSTP, они должны восстановить терминал в его нормальный построчный режим, а затем приостановиться сами.

SIGSTOP

Этот сигнал также останавливает процесс, но он не может быть перехвачен, заблокирован или проигнорирован. Он может быть использован в качестве последнего средства вручную (посредством команды kill) или программным путем. Например, только что обсужденный обработчик SIGTSTP после восстановления состояния терминала мог бы затем использовать для остановки процесса 'raise (SIGSTOP)'.

SIGTTIN, SIGTTOU

Ранее эти сигналы были определены как «фоновое чтение из tty» и «фоновая запись в tty». tty является устройством терминала. В системах управления заданиями процессы, работающие в фоновом режиме, заблокированы от попыток чтения с терминала или записи в него. Когда процесс пытается осуществить любую из этих операций, ядро посылает ему соответствующий сигнал. Для обоих действием по умолчанию является остановка процесса. При желании можно перехватить эти сигналы, но для этого редко бывает необходимость.

SIGCONT

Этот сигнал вновь запускает остановленный процесс. Если процесс не остановлен, он игнорируется. При желании его можно перехватить, но опять-таки для большинства программ мало причин для осуществления этого. Продолжая наш пример, обработчик SIGCONT для экранного редактора должен перед возвращением вернуть терминал обратно в посимвольный режим.

Когда процесс остановлен, любые другие посланные ему сигналы становятся ожидающими. Исключением является SIGKILL, который всегда доставляется процессу и который не может быть перехвачен, заблокирован или проигнорирован. В предположении, что были посланы сигналы кроме SIGKILL, по получении SIGCONT ожидающие сигналы доставляются, а процесс продолжает выполнение после того, как они будут обработаны.

10.8.3. Родительский надзор: три различные стратегии

Как описано в разделе 9.1.1 «Создание процесса: fork()», одним побочным эффектом вызова fork() является создание между процессами отношений родитель-потомок. Родительский процесс может ждать завершения одного или более из своих потомков и получить статус завершения порожденного процесса посредством одного из семейства системных вызовов wait().

Завершившиеся порожденные процессы, которых никто не ожидал, называются зомби (zombies). Обычно каждый раз при завершении порожденного процесса ядро посылает родительскому процессу сигнал SIGCHLD[112]. Действием по умолчанию является игнорирование этого сигнала. В этом случае процессы зомби накапливаются до тех пор, пока родитель не вызовет wait() или не закончится сам. В последнем случае процессы зомби получают в качестве нового родителя системный процесс init (PID 1), который получает от них результаты как часть своей обычной работы. Сходным образом, активные потомки также получают родителем init, и их результаты будут собраны при их завершении.

SIGCHLD используется для большего, чем уведомление о завершении потомка. Каждый раз при остановке потомка (посредством одного из обсужденных ранее сигналов управления заданиями) родителю также посылается SIGCHLD. Стандарт POSIX указывает, что SIGCHLD «может быть послан» также, когда помок вновь запускается; очевидно, среди оригинальных Unix-систем имеются различия.

Сочетание флагов для поля sa_flags  в struct sigation и использование SIG_IGN в качестве действия для SIGCHLD позволяет изменить способ обработки ядром остановок, возобновления или завершения потомков.

Как и с сигналами в общем, описанные здесь интерфейсы и механизмы сложны, поскольку они развивались с течением времени.

10.8.3.1. Плохие родители: полное игнорирование потомков

Простейшим действием, которое вы можете сделать, является изменение действия для SIGCHLD на SIG_IGN. В этом случае завершившиеся потомки не становятся зомби. Вместо этого статус их завершения отбрасывается, и они полностью удаляются из системы.

Другой возможностью, дающей такой же результат, является использование флага SA_NOCLDWAIТ. В коде:

/* Старый стиль: */        /* Новый стиль: */

signal(SIGCHLD, SIG_IGN);  struct sigaction sa;

                           sa.sa_handler = SIG_IGN;

                           sa.sa_flags = SA_NOCLDWAIT;

                           sigemptyset(&sa.sa_mask);

                           sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL);

10.8.3.2. Снисходительные родители: минимальный надзор

В качестве альтернативы можно беспокоиться лишь о завершении потомка и не интересоваться простыми изменениями состояния (остановке и возобновлении). В этом случае используйте флаг SA_NOCLDSTOP и установите обработчик сигнала, вызывающий wait() (или родственную ей функцию) для получения данных процесса.

В общем вы не можете ожидать получать по одному сигналу SIGCHLD на каждого завершающегося потомка. Следует считать, что SIGCHLD означает «завершился по крайней мере один потомок» и быть готовым собрать при обработке SIGCHLD сведения о как можно большем числе потомков.

Следующая программа, ch10-reap1.с, блокирует SIGCHLD до тех пор, пока не будет готова восстановить потомков.

1  /* ch10-reap1.с --- демонстрирует управление SIGCHLD с использованием цикла */

2

3  #include <stdio.h>

4  #include <errno.h>

5  #include <signal.h>

6  #include <string.h>

7  #include <sys/types.h>

8  #include <sys/wait.h>

9

10 #define MAX_KIDS 42

11 #define NOT_USED -1

12

13 pid_t kids[MAX_KIDS];

14 size_t nkids = 0;

Массив потомков отслеживает ID порожденных процессов. Если элемент содержит NOT_USED, он не представляет необработанного потомка. (Его инициализируют строки 89–90 внизу) nkids указывает, сколько значений в kids следует проверить.

16 /* format_num --- вспомогательная функция, поскольку нельзя использовать [sf]printf() */

17

18 const char *format_num(int num)

19 {

20 #define NUMSIZ 30

21  static char buf[NUMSIZ];

22  int i;

23

24  if (num <= 0) {

25   strcpy(buf, "0");

26   return buf;

27  }

28

29  i = NUMSIZ - 1;

30  buf[i--] = '';

31

32  /* Преобразует цифры обратно в строку. */

33  do {

34   buf[i--] = (num % 10) + '0';

35   num /= 10;

36  } while (num > 0);

37

38  return &buf[i+1];

39 }

Поскольку обработчики сигналов не должны вызывать функции семейства printf(), мы предусмотрели для преобразования десятичного сигнала или номера PID в строку простую «вспомогательную» функцию format_num(). Это примитивно, но работает.

41 /* childhandler --- перехват SIGCHLD, сбор сведений со всех доступных потомков */

42

43 void childhandler(int sig)

44 {

45  int status, ret;

46  int i;

47  char buf[100];

48  static const char entered[] = "Entered childhandlern" ;

49  static const char exited[] = "Exited childhandlern";

50

51  writed, entered, strlen(entered));