signal 핸들링과 trap — C에서 프로세스를 안전하게 제어하기

signal 핸들링과 trap — C에서 프로세스를 안전하게 제어하기

리눅스에서 실행 중인 프로세스는 다양한 “신호(Signal)”를 받을 수 있습니다.
사용자가 Ctrl+C를 눌렀을 때, 또는 잘못된 메모리에 접근했을 때 발생하는 이 신호들을
적절히 핸들링(handle) 하면, 프로그램이 갑작스레 종료되는 상황을 막고,
로그 저장, 자원 해제 같은 마무리 작업도 수행할 수 있습니다.

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📌 Signal이란?

Signal은 운영체제가 프로세스에 전달하는 비동기 이벤트 알림 메커니즘입니다.
다음은 자주 사용되는 시그널 예시입니다:

Signal	의미	기본 동작
SIGINT	인터럽트 (Ctrl+C)	종료
SIGTERM	종료 요청 (kill)	종료
SIGKILL	강제 종료 (kill -9)	종료 (무시 불가)
SIGSEGV	잘못된 메모리 접근 (세그폴트)	종료
SIGCHLD	자식 프로세스 종료 알림	무시

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🛠 signal() 함수로 간단한 핸들러 구현

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handle_sigint(int sig) {
    printf("\n[!] SIGINT 수신 (Ctrl+C)\n");
}

int main() {
    signal(SIGINT, handle_sigint);  // SIGINT가 발생하면 handle_sigint 실행

    while (1) {
        printf("작동 중...\n");
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

이 코드는 Ctrl+C를 눌러도 프로그램이 종료되지 않고, 대신 “SIGINT 수신” 메시지를 출력합니다.

🧠 sigaction()을 이용한 고급 핸들링

signal()은 간단하지만 일부 시그널에서 안정성이 떨어질 수 있습니다. 보다 강력하고 유연한 시그널 처리를 위해선 sigaction()을 사용하는 것이 좋습니다.

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

void handler(int sig) {
    printf("[!] 시그널 %d 수신\n", sig);
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    memset(&sa, 0, sizeof(sa));
    sa.sa_handler = handler;
    sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);
    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);

    while (1) {
        printf("대기 중...\n");
        sleep(2);
    }

    return 0;
}

sigaction()에서 siginfo_t로 시그널 상세 정보 받기

일반적인 signal() 함수는 시그널 번호(int sig)만 받아서 처리합니다.
하지만 보다 정밀한 시그널 정보를 얻고 싶다면 sigaction()을 사용하고,
sa_sigaction 핸들러를 통해 siginfo_t 구조체를 받아야 합니다.

이를 통해 다음과 같은 정보를 확인할 수 있습니다:

• 누가 보낸 시그널인지 (PID)
• 어떤 코드(SI_USER, SI_KERNEL, 등)로 발생했는지
• 어떤 메모리 주소에서 오류가 났는지 (SIGSEGV 등)

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✅ 핵심 구조: sigaction과 siginfo_t

struct sigaction {
    void     (*sa_handler)(int);
    void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
    sigset_t   sa_mask;
    int        sa_flags;
};

sighandler 대신 sa_sigaction을 사용하려면 sa_flags에 SA_SIGINFO를 설정해야 합니다.

🧪 예제: SIGUSR1을 받았을 때 상세 정보 출력

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

void detailed_handler(int sig, siginfo_t *info, void *context) {
    printf("[시그널 수신] sig = %d\n", sig);
    printf("  → 보낸 PID: %d\n", info->si_pid);
    printf("  → 시그널 코드: %d\n", info->si_code);
}

int main() {
    struct sigaction sa;
    memset(&sa, 0, sizeof(sa));
    sa.sa_sigaction = detailed_handler;
    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;

    sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL);

    printf("PID: %d, SIGUSR1 수신 대기 중...\n", getpid());

    while (1) {
        pause(); // 시그널 대기
    }

    return 0;
}

▶️ 실행 & 테스트

1. 터미널 1에서 실행:

$ gcc siginfo.c -o siginfo
$ ./siginfo
PID: 12345, SIGUSR1 수신 대기 중...

1. 터미널 2에서 시그널 전송:

$ kill -USR1 12345

3.출력 결과:

[시그널 수신] sig = 10
  → 보낸 PID: 54321
  → 시그널 코드: 0

🔍 siginfo_t로 알 수 있는 것들

필드	의미
si_signo	시그널 번호
si_pid	시그널을 보낸 프로세스 ID
si_uid	보낸 사용자 ID
si_code	시그널 발생 원인 코드
si_addr	(SIGSEGV 등에서) 접근한 주소
si_status	자식 프로세스의 종료 상태 (SIGCHLD)

si_code가 SI_USER이면 일반 프로세스가 보낸 것이고, SI_KERNEL이면 커널에 의해 발생된 시그널입니다.

🧠 언제 유용할까?

• 디버깅 SIGSEGV: 어떤 주소에 접근하다 오류가 났는지 확인

• 자식 종료 시 정보 확인(SIGCHLD): 어떤 자식이 어떤 상태로 종료됐는지 알 수 있음

• 로그 분석 및 감사(Audit): 누가 어떤 시그널을 보냈는지 기록 가능

⚠️ trap? 그거 셸에서 쓰는 거 아니야?

맞아요! trap은 Shell Script에서 시그널을 감지하고 특정 동작을 수행하게 하는 명령어입니다.

#!/bin/bash

trap 'echo "Ctrl+C 막음!"' INT

while true; do
    echo "실행 중..."
    sleep 1
done

이렇게 하면 사용자가 Ctrl+C를 눌러도 “Ctrl+C 막음!”이라는 메시지가 출력되고 종료되지 않죠.

✅ 결론 정리

개념	C 코드	쉘 스크립트
Signal	의미	기본 동작
시그널 처리	signal(), sigaction()	trap
비동기 이벤트	✔️	✔️
자원 정리용 활용	✔️ (파일, 메모리)	✔️ (로그, 메시지)

• 간단하게는 signal(), 확실하게는 sigaction()을 사용하세요.

• SIGINT, SIGTERM 같은 종료 시그널은 핸들링해서 깔끔한 마무리를 할 수 있습니다.

• 쉘 스크립트에서도 trap을 사용해 자동 종료 방지, 로그 처리 등을 구현할 수 있습니다.

• signal()은 간단하지만, sigaction() + siginfo_t 조합이 훨씬 강력합니다.

• 커널이 전달하는 시그널에 대한 정확한 원인과 메타 정보를 얻을 수 있습니다.

• 리눅스 시스템 프로그래밍이나 서버 프로세스의 안정성을 높이기 위해 필수적으로 알아야 할 개념입니다.