Python: međuprocesna komunikacija: baratanje signalima

• signali predstavljaju način slanja obavijesti programima OS-a o određenom događaju u sustavu

  • najčešće se obrađuju asinkrono (obzirom na uobičajeno izvođenje programa)
  • često se nazivaju i programskim prekidima jer prekidaju uobičajeno izvođenje programa
  • može ih generirati sam sustav (npr. kod reboota se šalje TERM pa KILL svim procesima) ili pojedini program (npr. korisnik pokrene naredbu kill ili koristi funkciju kill())

• svaki je signal definiran jedinstvenim cjelobrojnim identifikatorom (npr. 2) i nazivom (npr. INTERRUPT); popis svih signala dostupan naredbom kill -l:

  $ kill -l
   1) SIGHUP       2) SIGINT       3) SIGQUIT      4) SIGILL       5) SIGTRAP
   6) SIGABRT      7) SIGBUS       8) SIGFPE       9) SIGKILL     10) SIGUSR1
  11) SIGSEGV     12) SIGUSR2     13) SIGPIPE     14) SIGALRM     15) SIGTERM
  16) SIGSTKFLT   17) SIGCHLD     18) SIGCONT     19) SIGSTOP     20) SIGTSTP
  21) SIGTTIN     22) SIGTTOU     23) SIGURG      24) SIGXCPU     25) SIGXFSZ
  26) SIGVTALRM   27) SIGPROF     28) SIGWINCH    29) SIGIO       30) SIGPWR
  31) SIGSYS      34) SIGRTMIN    35) SIGRTMIN+1  36) SIGRTMIN+2  37) SIGRTMIN+3
  38) SIGRTMIN+4  39) SIGRTMIN+5  40) SIGRTMIN+6  41) SIGRTMIN+7  42) SIGRTMIN+8
  43) SIGRTMIN+9  44) SIGRTMIN+10 45) SIGRTMIN+11 46) SIGRTMIN+12 47) SIGRTMIN+13
  48) SIGRTMIN+14 49) SIGRTMIN+15 50) SIGRTMAX-14 51) SIGRTMAX-13 52) SIGRTMAX-12
  53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10 55) SIGRTMAX-9  56) SIGRTMAX-8  57) SIGRTMAX-7
  58) SIGRTMAX-6  59) SIGRTMAX-5  60) SIGRTMAX-4  61) SIGRTMAX-3  62) SIGRTMAX-2
  63) SIGRTMAX-1  64) SIGRTMAX
  

• nakon primitka signala, proces može:

  • zaustaviti izvođenje (tako da ga kasnije može nastaviti)
  • nastaviti izvođenje
  • prekinuti izvođenje
  • prekinuti izvođenje uz stvaranje tzv. deponiranje jezgre (engl. core dump) datoteke sa stanjem memorije u trenutku prekida
  • ignorirati (zanemariti) signal

• obrada signala po pristizanju zapravo ovisi o načinu na koji je programer napisao program koji implementira obradu signala (sučelje u C/C++-u detaljnije opisano u signal(3))

• module signal (službena dokumentacija) nudi mehanizme za primjenu obrade signala; sastoji se uglavnom od:

  • varijabli za određivanje načina obrade signala tj. upravljača (engl. handler)
  • varijabli za definiranje signala
  • funkcija za registriranje upravljača koji određuje obradu (izvođenje) signala po njegovu pristizanju
  • funkcija za višedretveni rad sa signalima

• hvatanje signala i njegova obrada moguća je definiranjem upravljača

  • upravljač je povratni poziv funkcije (engl. callback), odnosno funkcija koja se prosljeđuje nekoj drugoj funkciji kao argument i koja se zatim poziva u toj vanjskoj funkciji kako bi izvršila neku zadaću
  • upravljač je funkcija koja se poziva kada procesu (koji pokreće Python program) pristigne određeni signal

  • upravljač je potrebno najprije registrirati pozivom funkcije signal.signal(signalnum, handler)

    • signalnum je broj signala; ne moramo pamtiti brojeve jer postoje konstante signal.SIGABRT, signal.SIGBREAK, signal.SIGCONT, signal.SIGKILL, signal.SIGSEGV, signal.SIGTERM i dr.

    • handler je upravljač, odnosno funkcija koja prima dva argumenta

      • cjelobrojni identifikator signala
      • stanje stoga od trenutka kada je izvođenje programa prekinuto signalom

• po pristizanju signala procesu, signal je moguće:

  • obraditi upravljačem (opisano iznad)
  • ignorirati -- koristi se predefinirani upravljač signal.SIG_IGN koji ignorira primljeni signal
  • obraditi tako da on izvršava zadanu (engl. default) zadaću -- koristi se predefinirani upravljač signal.SIG_DFL koji provodi zadanu funkciju primanja signala

  import os
  import signal
  
  def upravljacHUP(broj_signala, stog):
      print('Pristigao je signal broj {}.'.format(broj_signala))
  
  signal.signal(signal.SIGHUP, upravljacHUP)
  signal.signal(signal.SIGINT, signal.SIG_IGN) # ignorirat će primljeni signal 2, SIGINT
  signal.signal(signal.SIGTERM, signal.SIG_DFL) # primljeni signal 15, SIGTERM će izvesti zadanu operaciju
  
  while True:
      pass
  

• modul signal nudi funkcije za rad s upravljačem, među kojima su i:

  • signal.pause() -- proces čeka na dolazak signala
  • signal.getsignal(sig) -- vraća naziv upravljača povezanog sa signalom čiji je identifikator sig
  • signal.strsignal(sig) -- vraća puni naziv signala čiji je identifikator sig (koristi se od verzije Pythona 3.8)
  • signal.valid_signals() -- vraća popis signala koji su definirani u OS-u (koristi se od verzije Pythona 3.8)

• rad sa signalima trebao bi slijediti pravila standarda POSIX

  • svaki pristigli signal program mora obraditi na primjeren način
  • za svaki signal potrebno je definirati odgovarajući upravljač ovisno o tome koja je zadaća (učinak) signala
  • programi koji zaprime signale SIGHUP, SIGINT, SIGKILL ili SIGTERM, trebali bi završiti svoje izvođenje, a u svakom drugom slučaju, uz završavanje, trebalo bi stvoriti datoteku deponija jezgre (engl. core dump) sa zapisom trenutnog stanja memorije (drugi argument koji se prosljeđuje upravljaču)

• alarmi su posebna vrsta signala

  • program traži od OS-a obavijest da je prošao određeni vremenski period
  • signal.alarm(time) -- funkcija koja zahtjeva slanje signala SIGALRM nekom procesu nakon time sekundi
  • signal.SIGALRM -- varijabla koja definira signal za mjerenje vremena (engl. timer)

Author: Vanja Slavuj, Vedran Miletić