Geração e manuseio de sinais do Linux explicados

O mecanismo de sinalização no kernel do Linux permite que aplicativos em execução notifiquem de forma assíncrona o sistema quando um novo evento ocorrer. Devido à sua natureza, esse mecanismo de sinalização é geralmente conhecido como interrupções de software. Assim como as interrupções de hardware, os sinais interrompem o fluxo normal de um aplicativo e é imprevisível quando um aplicativo receberá um sinal.

Vamos mergulhar fundo no mecanismo de sinalização no Linux e entender o que acontece nos bastidores.

Conceitos básicos de sinais no Linux

No Linux, os processos geram sinais em três situações básicas:

• Quando ocorre uma situação excepcional no lado do hardware. Por exemplo, você pode pensar em eventos como o aplicativo tentando acessar uma região fora do espaço de endereçamento permitido (falha de segmentação) ou código de máquina gerador que inclui uma divisão por zero Operação.
• Situações como o uso de combinações de teclas como Ctrl+C ou Ctrl+Z no console pelo usuário, redimensionando a tela do console ou enviando um sinal de kill.
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• O temporizador definido na aplicação expira, o limite de CPU dado à aplicação é alto, os dados chegam a um descritor de arquivo aberto, etc.

O conceito de sinais existe desde as primeiras versões do Unix. Anteriormente, havia várias diferenças entre as versões do Unix em relação ao processamento de sinal. Mais tarde, com a padronização POSIX feito para gerenciamento de sinal, o Linux e outros derivados do Unix começaram a seguir esses padrões. Por esta razão, os conceitos de sinais Unix e sinais POSIX, que você pode encontrar em alguns documentos, apontam para as diferenças.

Números de sinal

Os sinais têm vários valores numéricos, começando com um. Por exemplo, o sinal 1 é um HUP sinal em quase todos os sistemas, ou o sinal 9 é um MATAR sinal.

No entanto, o uso desses números é fortemente desencorajado quando você usa sinais em seus aplicativos. Para sinais POSIX, sinal.h arquivo deve estar no aplicativo e o desenvolvedor deve usar as definições constantes de números relacionados, como SIGA, SIGKILL, etc em vez de.

Se você examinar o /usr/include/signal.h arquivo em seu sistema, você pode ver as operações adicionais e outros arquivos incluídos observando as definições de valores, como __USE_POSIX, __USE_XOPEN, __USE_POSIX199309, etc no arquivo. Você pode encontrar os números de sinal disponíveis em sistemas Linux no /usr/include/asm-generic/signal.h arquivo, que você não precisa incluir diretamente no código do aplicativo.

Geração e envio de sinal

A geração de sinal ocorre devido a um evento. No entanto, o envio (entrega) do sinal para o aplicativo relevante não ocorre simultaneamente com a geração do sinal.

Para que o sinal seja enviado ao aplicativo, o aplicativo deve estar em execução e possuir recursos de CPU. Portanto, o envio de um sinal para um aplicativo específico ocorre quando o aplicativo relevante começa a funcionar novamente após a troca de contexto.

O Conceito de Sinal Pendente

Durante o tempo desde a geração até a transmissão do sinal, os sinais estão em estado de espera. Você pode acessar o número de sinais pendentes e o número de sinais pendentes permitidos para um processo a partir do /proc/PID/status Arquivo.

# Para um processo com PID: 2299
cat /proc/2299/status 
# Resultado
...
SigQ: 2/31630
...

Máscaras e bloqueio de sinal

A hora exata em que os sinais chegarão geralmente é imprevisível pelo aplicativo. Portanto, algumas interrupções críticas podem ocorrer durante qualquer operação. Isso pode causar grandes problemas para um aplicativo em grande escala.

Para evitar algumas situações indesejáveis ​​como esta, é necessário o uso de máscaras de sinalização. Assim é possível bloquear alguns sinais antes de uma operação crítica. Nesta fase, é importante completar a parte crítica e remover os blocos definidos. Esse processo é algo que o desenvolvedor de aplicativos deve prestar atenção.

Quando a aplicação bloqueia um sinal, outros sinais do mesmo tipo gerados ficarão em estado de espera até serem desbloqueados. Na aplicação, o envio de sinais pendentes também é fornecido assim que o bloqueio for removido.

Desta forma, os mesmos tipos de sinais colocados em espera no momento do bloqueio são enviados para a aplicação apenas uma vez após a remoção do bloqueio em uso normal. A situação é diferente para sinais em tempo real.

Tipos de sinal do Linux

As ações padrão podem variar de acordo com os tipos de sinal. Se o aplicativo que recebe o sinal correspondente não tiver uma função de manipulador de sinal, a ação padrão ocorre. Às vezes, isso significa encerrar o aplicativo e, às vezes, ignorar o sinal.

Alguns sinais não podem ser capturados na camada de aplicação, esses sinais sempre executam a ação padrão (como o sinal KILL).

Além de algumas ações que fazem com que um aplicativo seja encerrado, um arquivo de dump principal também é produzido. Arquivos de despejo de núcleo, criados escrevendo a tabela de memória virtual do processo relacionado no disco, ajudam o usuário examine as informações de estado antes que o processo termine com ferramentas de depuração nas próximas etapas.

Os valores a seguir são baseados em um arquitetura MIPS exemplar:

Ciclo de vida dos sinais no Linux

Os sinais passam por três estágios. Eles são produzidos principalmente na fase de produção, pelo kernel ou qualquer processo, e são representados por um número. Eles funcionam de forma leve e rápida, pois não têm nenhuma carga extra sobre eles. Mas se você olhar para o lado POSIX, verá que sinais em tempo real podem transmitir dados extras.

A fase de entrega dos sinais vem após a fase de produção. Normalmente, os sinais chegam ao aplicativo do kernel o mais rápido possível. No entanto, às vezes, os aplicativos podem bloquear sinais ao realizar operações críticas. Nesses casos, o sinal permanece pendente até que a transação ocorra.

Assim como os sinais, os processos também são parte integrante do ecossistema Linux. Compreender o que são os processos e como eles funcionam é crucial se você planeja se tornar um administrador de sistemas Linux.

O que é um processo no Linux?

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