Guião sobre signals

Objetivos

No final deste guião, deverá ser capaz de:

• Explicar o que é um signal e como se usa para controlar processos do sistema operativo;
• Programar o tratamento de sinais assíncronos.

Introdução

Um sinal (signal) é uma mensagem assíncrona que pode ser enviada a qualquer momento para um processo ativo. O sistema operativo interrompe o fluxo normal de execução do processo para este tratar o sinal. O objetivo do envio do signal é provocar um comportamento específico, como a sua terminação, por exemplo. O tratamento de um sinal está predefinido, mas pode ser criada uma rotina para tratar este sinal como vamos ver a seguir.

Qualquer chamada a uma função durante a rotina de tratamento do sinal deverá ser segura (Async-Signal-Safe ou abreviadamente AS-Safe).
Por exemplo, a função printf mantém dados alocados, como ponteiros e indíces para efetuar buffered I/O. Se, durante a execução do programa, uma chamada à função printf for interrompida por um sinal, uma nova chamada à função printf durante a rotina de tratamento do signal resultará em comportamento indefinido, ou seja, poderá criar situações de erro inesperadas.

1. Comando kill

O envio de sinais pode ser feito com o comando kill que, por omissão, envia um sinal para pedir ao processo para terminar (daí o nome do comando). O nome do comando poderia ser algo como send signal, dado que permite enviar qualquer sinal, mas o nome original permanece. O envio de sinais é apenas permitido ao utilizador dono do processo ou ao super-utilizador.

O envio de sinais pode ser feito com o comando kill das seguintes formas:

$ kill -s TERM 1234
$ kill -TERM 1234

TERM corresponde ao sinal que pretendemos enviar.
Pode consultar a lista de possíveis sinais com o comando: kill -L. A lista vai variar entre diferentes versões de Unix.

1234 corresponde ao identificador do processo (Process ID ou apenas PID) a que pretendemos enviar o sinal.
Pode consultar a lista de processos ativos com o comando: ps (ou top ou pgrep).

Pergunta: Qual é o sinal enviado por omissão com o comando kill 1234?
(Sugestão: procure a resposta a página no manual, com o comando: man kill)

Caso um programa não responda ao sinal de terminação ordeira (SIGTERM), pode ser usado o sinal para terminação forçada (SIGKILL), normalmente associado ao comando kill -9.

2. Exemplo intquit.c

1. Clone este repositório, usando o git: git clone https://github.com/tecnico-so/lab_signals.git
2. Estude o programa intquit.c:
   • Repare na definição da função sig_handler(), que será chamada assincronamente para tratar o sinal, quando o processo o receber;
   • Repare nos tratamentos do SIGINT (linha 16) e do SIGQUIT (linha 27);
   • A função signal() regista a rotina de tratamento para estes sinais (linhas 37 e 39). Neste caso, a mesma rotina sig_handler() (nome escolhido pelo programador), vai ser registada para tratar dois sinais diferentes (SIGINT e SIGQUIT), mas poderiam ser configuradas rotinas diferentes;
3. Compile o programa com a ferramenta make (dentro da pasta src/);
4. Corra o programa (./intquit);
5. Observe que o programa inicia e fica num ciclo infinito ou parado.
6. Experimente fazer CTRL-C (que envia SIGINT) e observe o resultado.
7. Repita o passo anterior.
8. Experimente fazer CTRL-\ (que envia SIGQUIT) e observe o resultado.

3. Exercício SIGTERM

1. Adicione o tratamento do sinal SIGTERM numa nova função chamada term_handler().
2. Compile e teste.

Notas: Não é possível enviar o sinal SIGTERM com um atalho como outros sinais. Para testar o código deveram:

1. Parar o processo com o sinal SIGSTOP através do atalho CTRL-Z.
2. Inspecionar o pid do vosso processo com o comando ps.
3. Envir o sinal SIGTERM com o comando kill pid.
4. Regressar ao vosso processo com o comando fg.

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Conclusão

Neste guião vimos o que são signals e como são úteis para envio de comandos assíncronos para os processos em execução.
O comando kill permite enviar sinais para processos, sendo o mais frequente o sinal que indica ao programa que deve terminar ordeiramente (SIGTERM).
Vimos também um exemplo de código com registo e chamada de uma rotina de tratamento de sinais assíncronos.

Sugestão

Os signals são também usados para o controlo de execução de vários programas numa única sessão de shell, o que se designa por job control. Desta forma é possível ter vários programas a executar, um em primeiro plano (foreground) e outros em segundo plano (background). Fica a sugestão de explorar estas capacidades com os comandos jobs, bg, fg, e com o operador & no fim dos comandos que permite executá-los em background.

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