Signály

Signál (angl. signal) je způsob, jak poslat „upozornění“ běžícímu procesu. I když ten proces zrovna dělá něco jiného, může na signál zareagovat. Vlastně, jak si ukážeme, na signál zareagovat musí.

Signály jsou docela minimalistické: obsahují jen jedno malé číslo, druh signálu. Větší „zprávy“ se musí procesům posílat jiným způsobem (třeba souborem, rourou nebo přes síť), ale i v těchto případech se dá signálem upozornit že si proces má nějakou větší zprávu přečíst. Například httpd čte konfiguraci ze spousty souborů, ale signálem se dá přimět, aby je všechny načetl znova. Příkaz systemctl reload httpd dělá právě tohle: pošle HTTP serveru signál.

Přijetí signálu

Když procesu pošleš signál, tak ten proces přeruší to co zrovna dělá a signál zpracuje. Co přesně se stane závisí na druhu signálu; možnosti jsou tyto:

• Ukončení (angl. terminate): proces se ukončí.
• Ignorování (angl. ignore): nic se nestane.
• Ukončení s chybou (angl. core dump): proces se ukončí. Pokud je na to systém nastaven, stav paměti ukončeného procesu se zapíše do speciálního souboru, aby bylo jednodušší zjistit co se v momentě ukončení zrovna dělo.
• Pozastavení (angl. stop): Proces se pozastaví. V shellu tohle dělá zkratka Ctrl+Z
• Obnovení (angl. continue): Pozastavený proces se znovu spustí.
• Zachycení (angl. catch): Po přijetí signálu se zavolá funkce, kterou proces nastavil.

Když se proces na signály předem nepřipraví, provede se nějaká výchozí akce. Ta závisí na druhu signálu, ale nejčastější jsou první dvě: proces se ukončí.

Druhy signálů

Každý druh signálu má své číslo a zkratkovité jméno. Jejich seznam najdeš v manuálové stránce signal(7), pomocí příkazu:

$ man 7 signal

Každý signál má i své číslo, které se ale může na různých systémech a procesorech lišit. Lepší je proto používat jména – snad kromě čísla 9 pro SIGKILL.

Posílání signálů

Příkaz na posílání signálů už znáš: je to kill. Přepínačem pojmenovaným podle signálu můžeš vybrat, který signál pošleš.

Zkus si to!

V jedom terminálu zadej:

$ sleep 1000

A ve druhém třeba:

$ ls -a | grep sleep
 12345678 pts/3   00:00:00 sleep
$ kill -SIGABRT 12345678

Signál SIGABRT proces dostane když se snaží provést neplatnou operaci – instrukci, které procesor nerozumí. To je většinou hodně závažná chyba. Kdybys při instalaci systému zadala „automatické hlášení chyb“, už by k vývojářům Fedory putovalo hlášení o tom, že v /usr/bin/sleep z balíčku coreutils je chyba. Pravděpodobně takhle ale virtuálku nastavenou nemáš, ale můžeš se aspoň pomocí abrt-cli list podívat, že chyba byla zaznamenána.

Podobně si můžeš vyzkoušet jiné signály, třeba:

• SIGINT se posílá když zmáčkneš Ctrl+C.
• SIGTERM posílá kill když mu nezadáš jiný signál.
• SIGKILL (9) se posílá když zmáčkneš Ctrl+\; proces se „natvrdo“ ukončí. U tohoto signálu si procesy nemůžou nastavit jiné chování: proces se vždy ukončí.
• SIGSTOP se posílá když zmáčkneš Ctrl+z; proces se pozastaví. Podobně jako u SIGKILL si i u tohoto signálu si procesy nemůžou nastavit jiné chování.
• SIGCONT posílá příkaz fg; pozastavený proces se obnoví.

Signály v Pythonu

To, že se přijetí signálu přeruší cokoli co proces zrovna dělá, se dá přirovnat k výjimkám v Pythonu. Koneckonců, výjimka KeyboardInterrupt je jen reakce Pythonu na signál SIGINT: vzniká tak, že so Python na SIGINT připravil: řekl operačnímu systému že pro SIGINT nemá ukončit proces, ale má se zavolat funkce která způsobí výjimku.

Program v Pythonu můžeš „připravit“ na výjimky pomocí try a except. Na to, aby se program připravil na přijetí signálu, slouží funkce signal z modulu signal:

import signal
import os
import time

print('Moje PID:', os.getpid())

def handler(sig_number, frame):
    print(f'Dostal jsem signál {sig_number}: {signal.strsignal(sig_number)}')

signal.signal(signal.SIGUSR1, handler)
signal.signal(signal.SIGUSR2, handler)
signal.signal(signal.SIGINT, handler)

while True:
    time.sleep(10)

Tento program reaguje na SIGUSR1 a SIGUSR2, tedy např. kill -SIGUSR1 $pid.

Můžeš si ověřit, že pro SIGKILL a SIGSTOP funkce signal.signal selže. A taky že předefinování SIGINT přenastaví chování Ctrl+C – právě pro takové situace se hodí SIGKILL.

Signály a démoni

Démoni systémových služeb často reagují na signály. Když se podíváš na systemctl cat httpd a systemctl cat sshd, uvidíš řádky jako:

• KillSignal=SIGWINCH – služba se ukončuje (stop) pomocí signálu SIGWINCH, po kterém se server ukončí „elegantně“: přestane přijímat nová spojení, ta co jsou otevřená zpracuje, a až potom se ukončí.
• ExecReload=/usr/sbin/httpd $OPTIONS -k graceful – tady se pro reload volá speciální příkaz, který ale ve výsledku nedělá nic moc jiného než poslání signálu SIGUSR1. Když server tenhle signál dostane, dokončí otevřená spojení, ale mezitím znovu načte konfiguraci a nová spojení začne zpracovávat s novým nastavením.
• ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID – pro reload tohoto serveru se pošle signál SIGHUP, který server interpretuje jako žádost o to, aby znovu načetl nastavení.

Co dělá který signál, to se dozvíš v dokumentaci konkrétního serveru. Signálů je málo, a tak se často „zneužívají“ – třeba SIGWINCH by se formálně měl posílat když se změní velikost terminálu; programy jako vim nebo top si po jeho přijetí zjistí novou velikost a překreslí výstup. Ale Apache httpd ho používá pro ukončení.