Signal (IPC)

Signals are standardized messages sent to a running program to trigger specific behavior, such as quitting or error handling. They are a limited form of inter-process communication (IPC), typically used in Unix, Unix-like, and other POSIX-compliant operating systems.

A signal is an asynchronous notification sent to a process or to a specific thread within the same process to notify it of an event. Common uses of signals are to interrupt, suspend, terminate or kill a process. Signals originated in 1970s Bell Labs Unix and were later specified in the POSIX standard.

When a signal is sent, the operating system interrupts the target process's normal flow of execution to deliver the signal. Execution can be interrupted during any non-atomic instruction. If the process has previously registered a signal handler, that routine is executed. Otherwise, the default signal handler is executed.

Embedded programs may find signals useful for inter-process communications, as signals are notable for their algorithmic efficiency.

Signals are similar to interrupts, the difference being that interrupts are mediated by the CPU and handled by the kernel while signals are mediated by the kernel (possibly via system calls) and handled by individual processes. The kernel may pass an interrupt as a signal to the process that caused it (typical examples are SIGSEGV, SIGBUS, SIGILL and SIGFPE).

• Version 1 Unix (1971) had separate system calls to catch interrupts, quits, and machine traps.
• kill (a command to send a signal, by default SIGTERM) appeared in Version 2 (1972).
• Version 4 (1973) combined all traps into one call, signal.
• Version 5 (1974) could send arbitrary signals.^[1]
• In Version 7 (1979) each numbered trap received a symbolic name.
• Plan 9 from Bell Labs (late 80s) replaced signals with notes, which permit sending short, arbitrary strings.^[2]

The kill(2) system call sends a specified signal to a specified process, if permissions allow. Similarly, the kill(1) command allows a user to send signals to processes. The raise(3) library function sends the specified signal to the current process.

Exceptions such as division by zero, segmentation violation (SIGSEGV), and floating point exception (SIGFPE) will cause a core dump and terminate the program.

The kernel can generate signals to notify processes of events. For example, SIGPIPE will be generated when a process writes to a pipe which has been closed by the reader; by default, this causes the process to terminate, which is convenient when constructing shell pipelines.

Typing certain key combinations at the controlling terminal of a running process causes the system to send it certain signals:^[3]

• Ctrl-C (in older Unixes, DEL) sends an INT signal ("interrupt", SIGINT); by default, this causes the process to terminate.
• Ctrl-Z sends a TSTP signal ("terminal stop", SIGTSTP); by default, this causes the process to suspend execution.^[4]
• Ctrl-\ sends a QUIT signal (SIGQUIT); by default, this causes the process to terminate and dump core.
• Ctrl-T (not supported on all UNIXes) sends an INFO signal (SIGINFO); by default, and if supported by the command, this causes the operating system to show information about the running command.^[5]

These default key combinations with modern operating systems can be changed with the stty command.

Signal handlers can be installed with the signal(2) or sigaction(2) system call. If a signal handler is not installed for a particular signal, the default handler is used. Otherwise the signal is intercepted and the signal handler is invoked. The process can also specify two default behaviors, without creating a handler: ignore the signal (SIG_IGN) and use the default signal handler (SIG_DFL). There are two signals which cannot be intercepted and handled: SIGKILL and SIGSTOP.

A process's execution may result in the generation of a hardware exception, for instance, if the process attempts to divide by zero or incurs a page fault.

In Unix-like operating systems, this event automatically changes the processor context to start executing a kernelexception handler. In case of some exceptions, such as a page fault, the kernel has sufficient information to fully handle the event itself and resume the process's execution.

For other exceptions, however, the kernel cannot process them intelligently and it must defer the exception handling operation to the faulting process. This deferral is achieved via the signal mechanism, wherein the kernel sends to the process a signal corresponding to the current exception. For example, if a process attempted integer divide by zero on an x86CPU, a divide error exception would be generated and cause the kernel to send the SIGFPE signal to the process.

Similarly, if the process attempted to access a memory address outside of its virtual address space, the kernel would notify the process of this violation via a SIGSEGV (segmentation violation signal). The exact mapping between signal names and exceptions is obviously dependent upon the CPU, since exception types differ between architectures.

The list below documents the signals specified in the Single Unix Specification Version 5. All signals are defined as macro constants in the <signal.h> header file. The name of the macro constant consists of a "SIG" prefix followed by a mnemonic name for the signal.

A process can define how to handle incoming POSIX signals. If a process does not define a behaviour for a signal, then the default handler for that signal is being used. The table below lists some default actions for POSIX-compliant UNIX systems, such as FreeBSD, OpenBSD and Linux.

Portable number:

For most signals the corresponding signal number is implementation-defined. This column lists the numbers specified in the POSIX standard.^[10]

Actions explained:

Terminate – Abnormal termination of the process. The process is terminated with all the consequences of _exit() except that the status made available to wait() and waitpid() indicates abnormal termination by the specified signal.

Terminate (core dump) – Abnormal termination of the process. Additionally, implementation-defined abnormal termination actions, such as creation of a core file, may occur.

Ignore – Ignore the signal.

Stop – Stop (or suspend) the process.

Continue – Continue the process, if it is stopped; otherwise, ignore the signal.

SIGABRT and SIGIOT

The SIGABRT signal is sent to a process to tell it to abort, i.e. to terminate. The signal is usually initiated by the process itself when it calls abort() function of the C Standard Library, but it can be sent to the process from outside like any other signal.

SIGIOT indicates that the CPU has executed an explicit "trap" instruction (without a defined function), or an unimplemented instruction (when emulation is unavailable).

Note: "input/output trap" is a misnomer for any CPU "trap" instruction. The term reflects early usage of such instructions, predominantly to implement I/O functions, but they are not inherently tied to device I/O and may be used for other purposes such as communication between virtual & real hosts.

SIGIOT and SIGABRT are typically the same signal, and receipt of that signal may indicate any of the conditions above.

SIGALRM, SIGVTALRM and SIGPROF

تُرسل إشارات SIGALRM و SIGVTALRM و SIGPROF إلى العملية عند بلوغ الحد الزمني المقابل. تُحدد العملية هذه الحدود الزمنية باستدعاء دالة معينة. يعتمد الحد الزمني لإشارة SIGALRM على الوقت الفعلي أو وقت الساعة؛ بينما يعتمد الحد الزمني لإشارة SIGVTALRM على وقت وحدة المعالجة المركزية الذي تستخدمه العملية؛ أما إشارة SIGPROF فتعتمد على وقت وحدة المعالجة المركزية الذي تستخدمه العملية والنظام نيابةً عنها (المعروف بمؤقت التنميط ). في بعض الأنظمة، قد تُستخدم إشارة SIGALRM داخليًا بواسطة تنفيذ الدالة .alarmsetitimersleep

سيغبوس

تُرسل إشارة SIGBUS إلى العملية عندما تتسبب في حدوث خطأ في ناقل البيانات . ومن الأمثلة على الظروف التي تؤدي إلى إرسال هذه الإشارة: عدم محاذاة الوصول إلى الذاكرة بشكل صحيح أو عدم وجود عنوان فعلي .

إشارة

تُرسل إشارة SIGCHLD إلى عملية ما عند انتهاء عملية فرعية ، أو إيقافها، أو استئنافها بعد إيقافها. ومن الاستخدامات الشائعة لهذه الإشارة توجيه نظام التشغيل لتنظيف الموارد التي استخدمتها العملية الفرعية بعد انتهائها دون الحاجة إلى استدعاء صريح لوظيفة النظام.wait

سيجكونت

تُوجّه إشارة SIGCONT نظام التشغيل لاستئناف (إعادة تشغيل) عملية تم إيقافها مؤقتًا بواسطة إشارة SIGSTOP أو SIGTSTP . ومن أهم استخدامات هذه الإشارة التحكم في العمليات في واجهة سطر أوامر يونكس .

SIGFPE

تُرسل إشارة SIGFPE إلى العملية عند اكتشاف حالة استثنائية (وإن لم تكن بالضرورة خاطئة) في وحدة الحساب ذات الفاصلة العائمة أو الصحيحة. قد تشمل هذه الحالات القسمة على صفر ، أو تجاوز الحد الأدنى أو الأقصى للفاصلة العائمة، أو تجاوز الحد الأقصى للأعداد الصحيحة ، أو عملية غير صالحة، أو حساب غير دقيق. قد يختلف سلوك هذه الإشارة باختلاف نوع الجهاز.

التسجيل

تُرسل إشارة SIGHUP إلى العملية عند إغلاق طرفية التحكم الخاصة بها. صُممت هذه الإشارة في الأصل لإعلام العملية بانقطاع خط الاتصال التسلسلي ( انقطاع الاتصال ). في الأنظمة الحديثة، تعني هذه الإشارة عادةً إغلاق طرفية التحكم الوهمية أو الافتراضية . ^{[ 11 ]} تفسر العديد من البرامج الخفية (التي لا تملك طرفية تحكم) استلام هذه الإشارة على أنه طلب لإعادة تحميل ملفات التكوين الخاصة بها ومسح/إعادة فتح ملفات السجل بدلاً من الخروج. ^{[ 12 ]} يُستخدم الأمر nohup لتجاهل الإشارة.

ختم

The SIGILL signal is sent to a process when it attempts to execute an illegal, malformed, unknown, or privileged instruction.

SIGINT

The SIGINT signal is sent to a process by its controlling terminal when a user wishes to interrupt the process. This is typically initiated by pressing Ctrl+C, but on some systems, the "delete" character or "break" key can be used.^[13]

SIGKILL

The SIGKILL signal is sent to a process to cause it to terminate immediately (kill). In contrast to SIGTERM and SIGINT, this signal cannot be caught or ignored, and the receiving process cannot perform any clean-up upon receiving this signal. The following exceptions apply:

• Zombie processes cannot be killed since they are already dead and waiting for their parent processes to reap them.
• Processes that are in the blocked state will not die until they wake up again.
• The init process is special: It does not get signals that it does not want to handle, and thus it can ignore SIGKILL.^[14] An exception from this rule is while init is ptraced on Linux.^[15][16]
• An uninterruptibly sleeping process may not terminate (and free its resources) even when sent SIGKILL. This is one of the few cases in which a UNIX system may have to be rebooted to solve a temporary software problem.

SIGKILL is used as a last resort when terminating processes in most system shutdown procedures if it does not voluntarily exit in response to SIGTERM. To speed the computer shutdown procedure, Mac OS X 10.6, aka Snow Leopard, will send SIGKILL to applications that have marked themselves "clean" resulting in faster shutdown times with, presumably, no ill effects.^[17] The command killall -9 has a similar, while dangerous effect, when executed e.g. in Linux; it does not let programs save unsaved data. It has other options, and with none, uses the safer SIGTERM signal.

SIGPIPE

The SIGPIPE signal is sent to a process when it attempts to write to a pipe without a process connected to the other end.

SIGPOLL

تُرسَل إشارة SIGPOLL عند وقوع حدث على مُعرِّف ملف مُراقَب صراحةً. [ ^{18 ] يؤدي} استخدامها فعليًا إلى إجراء طلبات إدخال/إخراج غير متزامنة، حيث يقوم نظام التشغيل باستطلاع المُعرِّف بدلًا من المُستدعي. وهي تُوفِّر بديلًا للاستطلاع النشط .

SIGRTMIN إلىسيغرت ماكس

تُستخدم إشارات SIGRTMIN إلى SIGRTMAX لأغراض يحددها المستخدم. وهي إشارات تعمل في الوقت الحقيقي .

إشارة الخروج

يتم إرسال إشارة SIGQUIT إلى العملية بواسطة طرفية التحكم الخاصة بها عندما يطلب المستخدم من العملية إنهاء العملية وإجراء عملية تفريغ الذاكرة الأساسية .

SIGSEGV

يتم إرسال إشارة SIGSEGV إلى عملية ما عندما تقوم بمرجع غير صالح للذاكرة الافتراضية، أو خطأ في تجزئة الذاكرة ، أي عندما تقوم بانتهاك تجزئة الذاكرة . ^{[ 19 ]}

إشارة التوقف

تُعلم إشارة SIGSTOP نظام التشغيل بإيقاف عملية ما لاستئنافها لاحقاً .

سيجسيس

تُرسَل إشارة SIGSYS إلى عملية ما عندما تُمرِّر وسيطًا غير صالح إلى استدعاء نظام . عمليًا، نادرًا ما يُصادف هذا النوع من الإشارات لأن التطبيقات تعتمد على المكتبات (مثل libc ) لإجراء الاستدعاء نيابةً عنها. قد تستقبل التطبيقات التي تنتهك قواعد أمان Linux Seccomp المُهيأة لتقييدها إشارة SIGSYS. كما يُمكن استخدام SIGSYS لمحاكاة استدعاءات النظام الخارجية، مثل محاكاة استدعاءات نظام Windows على Linux. ^{[ 20 ]}

سيج تيرم

تُرسل إشارة SIGTERM إلى عملية ما لطلب إنهائها . على عكس إشارة SIGKILL ، يمكن للعملية التقاطها وتفسيرها أو تجاهلها. وهذا يسمح للعملية بإنهاء سلس، مع تحرير الموارد وحفظ الحالة عند الاقتضاء. إشارة SIGINT مطابقة تقريبًا لإشارة SIGTERM .

SIGTSTP

تُرسل إشارة SIGTSTP إلى العملية من طرفية التحكم الخاصة بها لطلب إيقافها ( إيقاف الطرفية ) . ويتم تفعيلها عادةً عن طريق ضغط المستخدم على زر + . على عكس إشارة SIGSTOP ، يمكن للعملية تسجيل معالج إشارة لها أو تجاهلها.CtrlZ

SIGTTIN وسيجتو

تُرسل إشارتا SIGTTIN و SIGTTOU إلى العملية عندما تحاول القراءة أو الكتابة من طرفية tty أثناء عملها في الخلفية . عادةً، لا تستقبل هذه الإشارات إلا العمليات الخاضعة للتحكم ؛ أما البرامج الخفية فلا تملك أطراف تحكم، وبالتالي لا ينبغي أن تستقبل هذه الإشارات أبدًا.

سيغتراپ

يتم إرسال إشارة SIGTRAP إلى عملية ما عند حدوث استثناء (أو مصيدة ) : وهي حالة طلب مصحح الأخطاء إبلاغه بها - على سبيل المثال، عند تنفيذ دالة معينة ، أو عند تغيير قيمة متغير معين. 

سيجورج

يتم إرسال إشارة SIGURG إلى عملية ما عندما يكون لدى مقبس بيانات عاجلة أو خارج النطاق متاحة للقراءة.

SIGUSR1 وSIGUSR2

يتم إرسال الإشارتين SIGUSR1 و SIGUSR2 إلى عملية ما للإشارة إلى الشروط التي يحددها المستخدم .

SIGXCPU

تُرسل إشارة SIGXCPU إلى عملية ما عندما تستنفد موارد وحدة المعالجة المركزية لفترة تتجاوز قيمة محددة مسبقًا يمكن للمستخدم ضبطها. ^{[ 21 ]} يتيح وصول إشارة SIGXCPU للعملية المستقبلة فرصة لحفظ أي نتائج وسيطة بسرعة والخروج بسلاسة، قبل أن يقوم نظام التشغيل بإنهاء العملية باستخدام إشارة SIGKILL .

SIGXFSZ

يتم إرسال إشارة SIGXFSZ إلى عملية ما عندما يتجاوز حجم ملف الحد الأقصى المسموح به .

سيجوينش

يتم إرسال إشارة SIGWINCH إلى عملية ما عندما يتغير حجم طرفية التحكم الخاصة بها ( تغيير النافذة ) . ^{[ 22 ]}

الإشارات التالية غير محددة في مواصفات POSIX . ومع ذلك، يتم استخدامها أحيانًا في أنظمة مختلفة.

سيجمت

تُرسل إشارة SIGEMT إلى عملية ما عند حدوث خلل في المحاكي . في حين أن المحاكي عادةً ما يعني برنامجًا يُنفذ برامج أخرى، إلا أنه في هذه الحالة يعني برنامجًا نفّذ تعليمات استدعاء المشرف (كانت EMT هي التعليمات المُستخدمة لهذا الغرض في سلسلة حواسيب DEC PDP-11 ).

معلومات التوقيع

The SIGINFO signal is sent to a process when a status (info) request is received from the controlling terminal.

SIGPWR

The SIGPWR signal is sent to a process when the system experiences a power failure.

SIGLOST

The SIGLOST signal is sent to a process when a file lock is lost.

SIGSTKFLT

The SIGSTKFLT signal is sent to a process when the coprocessor experiences a stackfault (i.e. popping when the stack is empty or pushing when it is full).^[23] It is defined by, but not used on Linux, where a x87 coprocessor stack fault will generate SIGFPE instead.^[24]

SIGUNUSED

The SIGUNUSED signal is sent to a process when a system call with an unused system call number is made. It is synonymous with SIGSYS on most architectures.^[23]

SIGCLD

The SIGCLD signal is synonymous with SIGCHLD.^[23]

• Asynchronous procedure call (APC)
• C signal handling

• ستيفنز، دبليو. ريتشارد (1992). البرمجة المتقدمة في بيئة يونكس® . ريدينغ، ماساتشوستس: أديسون ويسلي. ISBN 0-201-56317-7.
• "المواصفات الأساسية لمجموعة Open Group، الإصدار 8، معيار IEEE 1003.1™ - إصدار 2024" . مجموعة Open Group . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 مارس 2025 .

• جدول إشارات يونكس، علي العنجاوي، جامعة بيتسبرغ
• صفحة دليل الإشارة على موقع Man7.org
• مقدمة في برمجة إشارات يونكس ( مقدمة في آلة Wayback Machine ، مؤرشفة في 26 سبتمبر 2013)
• مقدمة أخرى لبرمجة إشارات يونكس (منشور مدونة، 2009)
• نظام يونكس وإشارات بوسيكس الموثوقة، بقلم باريس سيمسيك (محفوظة لدى أرشيف الإنترنت )
• معالجو الإشارات بقلم هينينغ براور