Источники сигналов: аппаратура, ядро, программист

Откуда берутся сигналы

Любой сигнал можно послать вызовом kill, но у каждого есть типичный источник — событие, ради которого сигнал придуман. Это и спрашивают в задаче 1.

АППАРАТУРА ЯДРО ТЕРМИНАЛ ПРОГРАММА исключения CPU программные события драйвер tty kill(), raise(), ─────────────── ────────────────── ────────── abort(), sigqueue() SIGSEGV SIGBUS SIGCHLD SIGPIPE SIGINT SIGQUIT SIGUSR1 SIGUSR2 SIGFPE SIGILL SIGALRM SIGXCPU SIGTSTP SIGTTIN SIGABRT SIGTERM SIGTRAP SIGURG SIGIO SIGTTOU SIGHUP SIGKILL SIGSTOP SIGXFSZ SIGSYS SIGWINCH SIGCONT SIGRTMIN…

1. Аппаратные исключения

Процессор не смог выполнить инструкцию → исключение → обработчик ядра → сигнал тому потоку, который выполнил инструкцию. Это синхронные сигналы.

Исключение процессора	Сигнал	Пример
страничный отказ на недопустимом адресе / нарушение прав	`SIGSEGV`	`*NULL = 1`, запись в `.rodata`, переполнение стека
ошибка шины: невыровненный доступ (на строгих архитектурах), за концом отображённого файла, аппаратная ошибка памяти	`SIGBUS`	`mmap` файла и обращение за его концом
деление целого на ноль, переполнение при делении	`SIGFPE`	`1 / 0`, `INT_MIN / -1`
недопустимая или привилегированная инструкция	`SIGILL`	порча кода, инструкция новее процессора
точка останова, пошаговое выполнение	`SIGTRAP`	работа отладчика

Почему это «связано с аппаратным событием»

Первоисточник — сам процессор: он обнаружил проблему при выполнении инструкции и сгенерировал исключение. Ядро лишь переводит исключение в сигнал. Для таблицы задачи 1 это SIGBUS и SIGFPE (а также SIGSEGV и SIGILL, если встретятся).

Если такой сигнал заблокирован или игнорируется в момент исключения, Linux всё равно убивает процесс: продолжать выполнение с той же инструкции бессмысленно — исключение повторится.

2. Программные события ядра

Ядро сообщает процессу о событии, не связанном с ошибкой процессора:

Сигнал	Событие	По умолчанию
`SIGCHLD`	потомок завершился, остановился или продолжил работу	Ign
`SIGPIPE`	запись в канал/сокет без читателей	Term
`SIGALRM`	истёк таймер `alarm()` / `setitimer`	Term
`SIGXCPU`, `SIGXFSZ`	превышен лимит процессорного времени / размера файла	Core
`SIGURG`	срочные данные в сокете	Ign
`SIGIO`	ввод-вывод возможен (асинхронный режим)	Term
`SIGSYS`	недопустимый системный вызов (seccomp)	Core
`SIGKILL`	убийца нехватки памяти (OOM killer) выбрал процесс	Term

SIGCHLD — самый частый: именно так родитель узнаёт, что пора вызвать wait.

3. Драйвер терминала

Терминал — тоже часть ядра. Он превращает специальные символы и ситуации в сигналы активной группе процессов (или конкретной группе):

Ситуация	Сигнал	По умолчанию
Ctrl+C	`SIGINT`	Term
Ctrl+\	`SIGQUIT`	Core
Ctrl+Z	`SIGTSTP`	Stop
фоновая группа читает терминал	`SIGTTIN`	Stop
фоновая группа пишет (при `tostop`) или меняет настройки	`SIGTTOU`	Stop
терминал закрыт / сеанс потерял терминал	`SIGHUP`	Term
изменился размер окна	`SIGWINCH`	Ign

Символы настраиваются: stty -a покажет intr = ^C; quit = ^\; susp = ^Z.

4. Явная отправка программистом

Некоторые сигналы существуют только для того, чтобы их посылали программы:

Сигнал	Как и зачем
`SIGUSR1`, `SIGUSR2`	смысл задаёт программа: «перечитать конфигурацию», «переоткрыть журнал»
`SIGABRT`	`abort()` — аварийное завершение по решению самой программы (так срабатывает неудачный `assert`)
`SIGTERM`	просьба завершиться: `kill pid`, init при выключении
`SIGKILL`	безусловное уничтожение: `kill -9 pid` (также OOM killer ядра)
`SIGSTOP`	безусловная остановка: `kill -STOP pid`, отладчик
`SIGCONT`	продолжение: `kill -CONT pid`, shell по командам `fg`/`bg`
`SIGRTMIN`…`SIGRTMAX`	сигналы реального времени: `sigqueue(pid, sig, value)` с данными

#include <assert.h>
assert(ptr != NULL);     /* если ложно: сообщение и abort() → SIGABRT → core dump */

Итог

Аппаратные исключения → SIGSEGV, SIGBUS, SIGFPE, SIGILL, SIGTRAP (синхронно, потоку-виновнику).
Программные события ядра → SIGCHLD, SIGPIPE, SIGALRM, SIGXCPU, SIGURG.
Драйвер терминала → SIGINT, SIGQUIT, SIGTSTP, SIGTTIN, SIGTTOU, SIGHUP, SIGWINCH.
По инициативе программиста → SIGUSR1/2, SIGABRT (через abort), SIGTERM, SIGKILL, SIGSTOP, SIGCONT, сигналы реального времени.