6.4. Управление процессами. Сигналы.

Мы с вами рассмотрели понятие процесса, способы отображения процессов и права доступа. Но для комфортной работы в операционной системе этого мало. Необходимо еще эффективно управлять процессами. Но для реализации управления мы сначала рассмотрим строение таблицы процессов:

Родителем всех процессов в системе является процесс init. Его PID всегда 1, PPID – 0. Всю таблицу процессов можно представить себе в виде дерева, в котором корнем будет процесс init. Этот процесс хоть и не является частью ядра, но выполняет в сситеме очень важную роль, о которой мы с вами поговорим на 16-ом занятии.

Процессы, имена которых заключены в квадратные скобки, например “[keventd]” - это процессы ядра. Эти процессы управляют работой системы, а точнее такими ее частями, как менеджер памяти, планировщик времени процессора, менеджеры внешних устройств и так далее.

Остальные процессы являются пользовательскими, запущенными либо из командной строки, либо во время инициализации системы.

Жизнь каждого процесса представлена следующими фазами:

Создание процесса – на этом этапе создается полная копия того процесса, который создает новый. Например, вы запустили из интерпретатора на выполнение команду ls. Командный интерпретатор создает свою полную копию.

Загрузка кода процесса и подготовка к запуску – копия, созданная на первом этапе заменяется кодом задачи, которую необходимо выполнить и создается ее окружение – устанавливаются необходимые переменные и т.п.

Выполнение процесса

Состояние зомби – на этом этапе выполнение процесса закончилось, его код выгружается из памяти, окружение уничтожается, но запись в таблице процессов еще остается.

Умирание процесса – после всех завершающих стадий удаляется запись из таблицы процессов – процесс завершил свою работу.

Во время работы процесса, ядро контролирует его состояние, и в случае возникновения непредвиденной ситуации управляет процессом с помощью посылки ему сигнала. Процесс может воспользоваться действием по умолчанию, или, если у него есть обработчик сигнала, то он может перехватить или игнорировать сигнал. Сигналы SIGKILL и SIGSTOP невозможно не перехватить, не игнорировать.

По умолчанию возможны несколько действий:

игнорировать – продолжать работу, несмотря на то, что получен сигнал.

завершить – завершить работу процесса.

завершить + core – завершить работу процесса и создать файл в текущем каталоге с именем core, содержащий образ памяти процесса (код и данные).

остановить – приостановить выполнение процесса, но не завершать его работу и не выгружать код из памяти.

Вот список всех сигналов, существующих в системе:

Таблица 3.

Название	Действие по умолчанию	Значение
SIGABRT	Завершить + core	Сигнал отправляется, если процесс вызывает системный вызов abort()
SIGALRM	Завершить	Сигнал отправляется, когда срабатывает таймер, ранее установленный.
SIGBUS	Завершить + core	Сигнал свидетельствует о некоторой аппаратной ошибке. Обычно этот сигнал отправляется при обращении к недопустимому виртуальному адресу, для которого отсутствует соответствующая физическая страница.
SIGCHLD	Игнорировать	Сигнал, посылаемый родительскому процессу при завершении его потомка.
SIGSEGV	Завершить + core	Сигнал свидетельствует об обращении процесса к недопустимому адресу или области памяти, для которой у процесса недостаточно привилегий доступа.
SIGFPE	Завершить + core	Сигнал свидетельствует о возникновении особых ситуаций, таких как деление на 0 или переполнение операции с плавающей точкой.
SIGHUP	Завершить	Сигнал посылается лидеру сеанса, связанному с управляющим терминалом, что терминал отсоединился (потеря линии). Сигнал также посылается всем процессам текущей группы при завершении выполнения лидера. Этот сигнал иногда используют в качестве простейшего средства межпроцессного взаимодействия. В частности, он применяется для сообщения демонам о необходимости обновить конфигурационную информацию. Причина выбора именно сигнала SIGHUP заключается в том, что демон по определению не имеет управляющего терминала и, соответственно, обычно не получает этого сигнала.
SIGILL	Завершить + core	Сигнал посылается ядром, если процесс попытается выполнить недопустимую инструкцию.
SIGINT	Завершить	Сигнал посылается ядром всем процессам при нажатии клавиши прерывания (<CTRL>+<C>)
SIGKILL	Завершить	Сигнал, при получении которого выполнение процесса прекращается. Этот сигнал нельзя не перехватить, не проигнорировать.
SIGPIPE	Завершить	Сигнал посылается при попытке записи в сокет, получатель данных которого завершил выполнение или закрыл файловый указатель на сокет.
SIGPOLL	Завершить	Сигнал отправляется при наступлении определенного события для устройства, которое является опрашиваемым (например, получен пакет по сети)
SIGPWR	Игнорировать	Сигнал генерируется при угрозе потери питания. Обычно он отправляется, когда питание системы переключается на источник бесперебойного питания (UPS).
SIGQUIT	Завершить	Сигнал посылается всем процессам текущей группы при нажатии клавиш <CTRL>+<\>.
SIGSTOP	Остановить	Сигнал отправляется всем процессам текущей группы при нажатии пользователем клавиш <CTRL>+<Z>. Получение сигнала вызывает останов выполнения процесса.
SIGSYS	Завершить + core	Сигнал отправляется ядром при попытке осуществления процессом недопустимого системного вызова.
SIGTERM	Завершить	Сигнал обычно представляет своего рода предупреждение, что процесс вскоре будет уничтожен. Этот сигнал позволяет процессу соответствующим образом “подготовиться к смерти” - удалить временные файлы, завершить необходимые транзакции и т.д. Команда kill по умолчанию отправляет именно этот сигнал.
SIGTTIN	Остановить	Сигнал генерируется ядром (драйвером управляющего терминала) при попытке процесса фоновой группы осуществить чтение с управляющего терминала.
SIGTTOU	Остановить	Сигнал генерируется ядром (драйвером терминала) при попытке процесса фоновой группы осуществить запись на управляющий терминал.
SIGUSR1	Завершить	Сигнал предназначен для прикладных задач как простейшее средство межпроцессного взаимодействия.
SIGUSR2	Завершить	Сигнал предназначен для прикладных задач как простейшее средство межпроцессного взаимодействия.

Немаловажную роль в жизни процессов играет также планировщик – это часть ядра, ответственная за многозадачность системы. Ведь в единицу времени на одном процессоре может выполняться только одна задача. Именно планировщик определяет, какой из запущенных процессов первым будет выполняться, какой вторым. Для этого у каждого процесса существует еще один параметр, называемый приоритетом. Для того, чтобы посмотреть приоритет процессов, нам необходимо использовать уже знакомую команду ps с параметром -l (long – расширенный вывод):

Рисунок 57.

Во время своей работы, планировщик в первую очередь ставит на выполнение задачи с меньшим приоритетом. Так, приоритетом 0, обладают только критические системный задачи, а отрицательным приоритетом – процессы ядра. Задачам с большим приоритетом достается меньше процессорного времени и потому, работают они как правило, медленнее, и потребляют намного меньше системных ресурсов.