linux 学习 day 07 进程信号

信号例子

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ctrl+c 产生的信号只能发给前台进程.一个命令后面加个& 可以放到后台运行,这样shell不必等待进程结束,就可以接收新的命令,启动新的进程。

shell 可以同时运行一个前台进程和多个后台进程,只有前台进程才能接收到像 ctrl + c 、ctrl + \ 这样的命令。

前台进程在运行过程中用户随时可能按下 ctrl + c 而产生一个信号，也就是说该进程的用户空间代码执行到任何地方都有可能收到SIGINT信号而终止，所以信号相对于进程来讲是异步（Asynchronous）的。

信号：信号是进程之间事件异步通知的一种方式，属于软中断。

使用kill -l 命令查看系统定义的信号列表

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每个信号都有一个编号和一个宏定义可以在signal.h 中找到。

编号34 以上的是实时信号。

在 signal(7) 中有信号的详细说明。

信号处理的常见方式

忽略此信号。

执行该信号的默认处理动作。

提供一个信号处理函数，要求在内核处理该信号时切换到用户态执行这个处理函数，这种方式称为捕捉（catch）一个信号。

产生信号

通过终端按键产生信号

SIGINT的默认处理动作是终止进程,SIGQUIT的默认处理动作是终止进程并且Core Dump。

core dump

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调用系统函数像进程发信号

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软件条件产生信号

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硬件异常产生信号

硬件异常被硬件以某种方式被硬件检测到并通知内核,然后内核向当前进程发送适当的信号。例如当前进程执行了除以0的指令,CPU的运算单元会产生异常,内核将这个异常解释为SIGFPE信号发送给进程。再比如当前进程访问了非法内存地址,MMU会产生异常,内核将这个异常解释为SIGSEGV信号发送给进程。

信号捕捉初识

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思考

所有信号产生，最终要有OS来进行执行，因为OS是进程的管理者。

信号不是立即处理的，而是在合适的时候处理？什么时候合适。

信号如果不是被立即处理，那么信号是否需要被进程记录下来？记录在何处合适？

一个进程在没有接收到信号额时候，能否知道自己应该对合法信号作何处理呢？

如何理解OS向进程发送信号？描述下处理过程。

阻塞信号

实际执行信号的处理动作称为信号的递达（Delivery）。

信号从产生到递达之间的状态称之为未决（Pending）。

进程可以选择阻塞（Block）某个信号。

被阻塞的信号产生将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才能执行递达的动作。

注意，阻塞呵忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会被递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。

在内核角度

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sigset_t

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信号集操作函数

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函数sigemptyset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit清零,表示该信号集不包含任何有效信号。

函数sigfillset初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit置位,表示该信号集的有效信号包括系统支持的所有信号。

注意,在使用sigset_ t类型的变量之前,一定要调用sigemptyset或sigfillset做初始化,使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信号。

这四个函数都是成功返回0,出错返回-1。sigismember是一个布尔函数,用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号,若包含则返回1,不包含则返回0,出错返回-1

sigprocmask

调用函数 sigprocmask 可以读取或更改进程的信号屏蔽字（阻塞信号集）。

sigpending

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信号捕捉

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内核如何实现信号的捕捉

如果信号处理动作是用户自定义函数，在信号递达时就调用这个函数，这称为捕捉信号。由于信号处理函数的代码在用户空间，处理过程比较复杂，举例如下：用户注册了SIGQUIT信号的处理函数sighandler. 当前正在指向main函数，这时发生中断或者异常切换到内核态。在中断处理完毕后要返回用户态的main函数之前检查到有信号SIGQUIT递达。内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行，而是执行sighandler函数，sighandler和main函数使用不同的堆栈空间，他们之间不存在调用和被调用的关系，而是两个独立的执行流程。sighandler 函数返回后，自动执行特殊的系统调用sigreturn 再次进入内核态。如果没有新的信号要递达，这次再返回用户态就是恢复main函数的上下文继续执行。

sigaction

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sigaction 函数合一读取和修改与指定信号相关联的处理动作。调用成功返回0，出错返回-1. signo 是指定信号的编号。若act指针非空，则根据act修改该信号的处理动作。若oact指针非空，则通过oact传出该信号原来的处理动作。act 和 oact 指向sigaction结构体。

将sa_handler 赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号，赋值为常数SIG_DFL表示执行系统默认动作，赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号，或者说向内核注册了一个信号处理函数，该函数返回值类型为void，可以带一个int参数，通过参数可以得知当前信号的编号，这样就可以用同一个函数处理多种信号。显然这也是一个回调函数，不是被main函数调用而是OS调用。

当某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时,如果这种信号再次产生,那么它会被阻塞到当前处理结束为止。如果在调用信号处理函数时,除了当前信号被自动屏蔽之外,还希望自动屏蔽另外一些信号,则用sa_mask字段说明这些需要额外屏蔽的信号,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字。 sa_flags字段包含一些选项,本章的代码都把sa_flags设为0,sa_sigaction是实时信号的处理函数。