[Linux] Custom Signal Handler 만들기: sigaction과 안전한 시그널 처리

개요

리눅스·유닉스에서 **시그널(Signal)**은 프로세스에 비동기 이벤트를 전달하는 메커니즘이다. 커널·다른 프로세스·키보드 인터럽트 등에서 발생한 시그널을 프로세스가 받으면, 기본 동작(종료·코어 덤프·무시 등)이 수행되거나, 개발자가 등록한 Custom Signal Handler가 호출된다. 이 글에서는 **sigaction(2)**을 사용해 시그널 핸들러를 등록하는 방법, 시그널의 종류와 기본 동작, async-signal-safe 함수 사용의 중요성, 그리고 실전 예제를 다룬다.

이 글을 통해 얻을 수 있는 것

시그널의 종류와 기본 동작(terminate, core, ignore, stop, continue) 이해
sigaction 구조체와 SA_SIGINFO 플래그를 이용한 확장 정보 수신
시그널 핸들러 내에서 호출해도 안전한 함수만 사용해야 하는 이유와 목록 참조 방법
실전에서 바로 쓸 수 있는 C 예제 코드

시그널의 종류

리눅스는 **표준 시그널(Standard signals)**과 **실시간 시그널(Real-time signals, SIGRTMIN~SIGRTMAX)**을 지원한다. 표준 시그널 중 자주 쓰이는 것만 정리하면 다음과 같다.

시그널	기본 동작	설명
SIGINT	Term	키보드 인터럽트 (Ctrl+C)
SIGQUIT	Core	키보드 Quit (Ctrl+\)
SIGILL	Core	잘못된 명령어
SIGABRT	Core	`abort(3)` 호출
SIGFPE	Core	산술 예외 (0으로 나누기 등)
SIGSEGV	Core	잘못된 메모리 참조 (Segmentation fault)
SIGPIPE	Term	읽는 쪽이 없는 파이프에 쓰기
SIGALRM	Term	`alarm(2)` 타이머 만료
SIGTERM	Term	종료 요청 (기본 kill)
SIGCHLD	Ign	자식 프로세스 상태 변경
SIGUSR1, SIGUSR2	Term	사용자 정의 (의미 없음, 앱에서 정의)
SIGKILL	Term	강제 종료 (캐치·블록·무시 불가)
SIGSTOP	Stop	일시 정지 (캐치·블록·무시 불가)

기본 동작: Term(프로세스 종료), Core(종료 + 코어 덤프), Ign(무시), Stop(정지), Cont(정지 해제).

시그널 처리 흐름

시그널이 발생하면 커널이 해당 프로세스(또는 스레드)에 전달하고, 등록된 disposition에 따라 기본 동작을 수행하거나 사용자 핸들러를 호출한다. 흐름을 단순화하면 아래와 같다.

flowchart LR
  subgraph sourceGroup["발생 원인"]
    kernelNode["커널/예외"]
    otherProc["다른 프로세스"]
    selfRaise["raise / 자기 자신"]
  end
  subgraph processGroup["프로세스"]
    maskCheck["시그널 마스크
확인"]
    dispCheck["disposition
확인"]
    defaultAction["기본 동작
수행"]
    handlerCall["Custom
Handler 호출"]
  end
  kernelNode --> maskCheck
  otherProc --> maskCheck
  selfRaise --> maskCheck
  maskCheck -->|"차단되지 않음"| dispCheck
  dispCheck -->|"SIG_DFL"| defaultAction
  dispCheck -->|"핸들러 등록됨"| handlerCall
  handlerCall -->|"return"| trampolineNode["sigreturn
트램펄린"]

핸들러는 비동기로 호출될 수 있으므로, 실행 중이던 코드(시스템 콜·라이브러리 함수)가 언제든 중단된 상태에서 핸들러가 실행된다. 이 점이 async-signal-safe 제약의 이유다.

sigaction을 사용하여 Custom Signal Handler 등록하기

signal(2)보다 이식성과 제어력이 좋은 **sigaction(2)**으로 핸들러를 등록한다.

구조체와 플래그

sa_handler / sa_sigaction: 핸들러 함수 포인터. SA_SIGINFO를 쓰면 sa_sigaction이 사용되며, 시그널 번호·siginfo_t·ucontext_t를 인자로 받는다.
sa_mask: 핸들러 실행 동안 블록할 시그널 집합.
sa_flags: 동작 수정. 자주 쓰는 것:
- SA_SIGINFO: 핸들러에 (int signo, siginfo_t *info, void *ucontext) 전달.
- SA_RESTART: 일부 시스템 콜이 시그널 후 자동 재시작.
- SA_NODEFER: 핸들러 실행 중 같은 시그널이 다시 전달될 수 있게 함(재진입 시 유의).

등록 절차

struct sigaction을 0으로 초기화.
sa_sigaction(또는 sa_handler)에 핸들러 함수 지정.
sa_flags에 SA_SIGINFO 등 필요한 플래그 설정.
sigaction(signum, &act, NULL)(또는 기존 동작 저장용으로 oldact 사용) 호출.

아래 예제는 SIGSEGV에 대해 SA_SIGINFO | SA_UNSUPPORTED | SA_EXPOSE_TAGBITS로 등록한 뒤, 핸들러 안에서 커널이 해당 플래그를 지원하는지 확인하는 패턴이다. (Linux 5.11+ 플래그 탐지용)

async-signal-safe 함수를 사용해야 한다

시그널 핸들러는 메인 프로그램 실행의 임의 지점에서 비동기로 호출된다. 이때 일반 라이브러리 함수(예: printf, malloc, pthread_mutex_lock)를 호출하면, 내부 상태가 일관되지 않은 상황에서 재진입할 수 있어 미정의 동작이 된다.

stdio: printf 등은 정적 버퍼와 인덱스를 쓰므로, 메인에서 printf 실행 중에 핸들러가 같은 printf를 호출하면 버퍼가 꼬인다.
malloc: 힙 메타데이터가 손상될 수 있다.

따라서 시그널 핸들러 안에서는 async-signal-safe로 보장된 함수만 호출해야 한다. POSIX가 보장하는 목록은 **signal-safety(7)**에 있으며, _exit, write, sigaction, raise 등 제한된 집합만 안전하다. printf, malloc, free 등은 핸들러 내에서 호출하면 안 된다.

사용 가능(예)	사용 금지(예)
`_exit`, `_Exit`	`exit`, `printf`, `malloc`
`write(2)`	`printf`, `fprintf`, `puts`
`sigaction`, `raise`	`pthread_mutex_lock`, `malloc`

자세한 목록과 주의사항은 signal-safety(7)를 참고한다.

실전 예제: SIGSEGV 핸들러와 플래그 지원 탐지

아래 코드는 SIGSEGV에 Custom Handler를 등록한 뒤 raise(SIGSEGV)로 발생시키고, 핸들러 안에서 sigaction(SIGSEGV, NULL, &oldact)으로 커널이 반환한 oldact.sa_flags를 확인해 SA_UNSUPPORTED·SA_EXPOSE_TAGBITS 지원 여부를 판별한다. 핸들러 내에서는 async-signal-safe인 sigaction, _exit만 사용한다.

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// 42jerrykim.github.io에서 더 많은 정보를 확인할 수 있다
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

void handler(int signo, siginfo_t *info, void *context)
{
    struct sigaction oldact;

    if (sigaction(SIGSEGV, NULL, &oldact) == -1 || (oldact.sa_flags & SA_UNSUPPORTED) || !(oldact.sa_flags & SA_EXPOSE_TAGBITS))
    {
        _exit(EXIT_FAILURE);
    }
    _exit(EXIT_SUCCESS);
}

int main(void)
{
    struct sigaction act = { 0 };

    act.sa_flags = SA_SIGINFO | SA_UNSUPPORTED | SA_EXPOSE_TAGBITS;
    act.sa_sigaction = &handler;
    if (sigaction(SIGSEGV, &act, NULL) == -1)
    {
        perror("sigaction");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    raise(SIGSEGV);
}

핸들러 안: sigaction, _exit만 사용 → async-signal-safe 준수.
main: perror, exit는 핸들러가 아닌 일반 흐름에서만 호출되므로 사용 가능.

정리

시그널은 비동기 이벤트 전달 메커니즘이며, 표준 시그널과 실시간 시그널이 있다.
Custom Handler는 **sigaction(2)**으로 등록하고, SA_SIGINFO로 siginfo_t 등을 받을 수 있다.
핸들러 내부에서는 async-signal-safe 함수만 써야 하며, 목록은 **signal-safety(7)**을 참고한다.
실무에서는 핸들러를 짧게 유지하고, 가능하면 플래그·파일 디스크립터·원자적 변수 등으로 메인 루프에 알린 뒤, 메인에서 안전한 함수로 처리하는 패턴을 권장한다.

참고 문헌

signal(7) - Linux manual page: 시그널 개요, 표준/실시간 시그널, disposition, 시그널 마스크.
sigaction(2) - Linux manual page: 시그널 동작 설정·조회, struct sigaction, sa_flags, siginfo_t.
signal-safety(7) - Linux manual page: 시그널 핸들러에서 호출 가능한 async-signal-safe 함수 목록과 주의사항.