Linux信号上

信号

概念

信号是由于进程产生,但是由内核调度传递给另一个进程:

  1. 产生信号
    • 按键产生信号:
      • Ctr+c --> 2)SIGINT(终止/中断)
      • Ctr+z --> 20)SIGTSTOP(终端暂停)
      • Ctr+\ --> 3)SIGQUIT(退出)
    • 系统调用产生: kill(2), raise, abort
    • 软件条件产生: 如定时器alarm
    • 硬件异常产生:
      • 如非法访问内存(段错误): 11)SIGSEV(段错误)
      • 除0: 8)SIGFPE
    • 命令产生:kill(1)
  2. 递达:产生的信号递达到了接受信号进程
  3. 未决:
    • 介于产生信号和递达之间的状态,主要由于阻塞信号集导致。
    • 我们可以直接操作的是堵塞信号集,来影响未决信号集。
  4. 信号的处理方式
    • 默认:但是每个信号的默认动作可能不一致

      • Term: 终止进程
      • Ign : 忽略信号(默认即时对该种信号忽略操作)
      • Core: 终止进程,生成Core文件(查验进程死亡原因,用于gbd调试)
      • Stop: 停止(暂停)进程
      • Cnt : 继续运行进程
      • 9)SIGKILL、19)SIGSTOP 不允许忽略和捕捉,只能执行默认动作。
    • 忽略:对于该信号的处理动作就是忽略

    • 捕捉:调用用户处理函数

signal相关函数
1.kill
    #include <sys/types.h>#include <signal.h>int kill(pid_t pid, int sig);
  • 第一个参数:
    • pid > 0: 发送信号给指定的进程
    • pid = 0: 发送信号给与调用进程同一组的的所有进程,而且发送进程有权向他们发送信号
    • pid < 0: 将信号发送对应进程组ID=|pid|,而且发送进程有权向他们发送信号
    • pid =-1: 发送给这样的进程:而且发送进程有权向他们发送信号
2.raise/abort
    // raise#include <signal.h>int raise(int sig);// abort#include <stdlib.h>void abort(void);
  • raise : 自己给自己发信号
  • abort : 自己给自己发终止信号
3.alarm
    #include <unistd.h>unsigned int alarm(unsigned int seconds);
  • 设置定时器,在指定seconds之后,不管进程处于什么状态,时间一到就发送信号。内核给当前进程发送是14)SIGALRM信号,进程收到该信号,默认动作是终止进程。
  • seconds == 0时,即取消定时器
  • 第一次设置定时器返回值0。后面再设置定时器时,会覆盖前面的定时器,重新计数,此时返回值是前面定时器剩余的秒数。
  • 每个进程有且只有一个定时器。
4.setitimer
    #include <sys/time.h>int getitimer(int which, struct itimerval *curr_value);int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,struct itimerval *old_value);struct itimerval {struct timeval it_interval; /* Interval for periodic timer */struct timeval it_value;    /* Time until next expiration */};struct timeval {time_t      tv_sec;         /* seconds */suseconds_t tv_usec;        /* microseconds */};

setitimer 相比较 alarm 提供了更加精确的定时信号控制,前者是微妙级,后者是秒级。

  • which
    • ITIMER_REAL  : 等同于 alarm,自然定时,即和进行状态无关,时间到就发送SIGALRM
    • ITIMER_VIRTUAL: 计算进程占用cpu时间,发送信号SIGVTALRM
    • ITIMER_PROF   : 计算进程cpu调用及执行系统调用时间,发送信号SIGPROF
  • new_value/old_value
    • 前者是需要设置的时间,后者是返回的时间。
    • setitimer 是一个周期定时,new_value设置的本次和下次定时时间。当下次定时时间为0,就仅仅定时一次。

5. singal
    #include <signal.h>typedef void (*sighandler_t)(int);sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

通过signal函数可以自定义信号处理函数来应对信号。信号是由内核检测到,而函数signal是将信号和信号处理函数联系起来。

  • 第一个参数: signal是接受到的信号,传递给信号处理函数。
  • 第二个参数: 是信号处理函数,其格式:typedef void (*sighandler_t)(int);即返回类型是void,参数是int类型的函数,同时这个函数的接受值就是产生的信号。
6. 信号集

内核通过读取未决信号集来判断信号是否应该被处理。信号屏蔽字mask可以影响未决信号集,而信号屏蔽字需要通过数据类型sigset_t创建的对象set来设置mask,来达到屏蔽信号的目的,即影响未决信号集来决定信号是否将被处理。他们之间的关系如图:

  • mask操作函数
        #include <signal.h>int sigemptyset(sigset_t *set);     // 将信号集合清空int sigfillset(sigset_t *set);      // 将信号集全部置1int sigaddset(sigset_t *set, int signum);   // 将某个信号加入信号集int sigdelset(sigset_t *set, int signum);   // 将某个信号清出信号集int sigismember(const sigset_t *set, int signum);   // 判断某个信号是否在信号集#define _SIGSET_NWORDS (1024 / (8 * sizeof (unsigned long int))) // 32typedef struct {unsigned long int __val[_SIGSET_NWORDS];} __sigset_t;typedef __sigset_t sigset_t; 
    
    sigset_t是一个位图,通过上述函数来操作这个位图。上面的函数成功返回0,失败返回-1。
  • sigprocmask
    用来获取或者改变调用进程的信号mask。也可屏蔽信号、解决屏蔽。
        #include <signal.h>int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
    
    • 第一个参数:决定了函数调用的行为
      • SIG_BLOCK  :  进程的屏蔽信号集是这个set和原来的屏蔽信号笔的并(union)。
      • SIG_UNBLOCK: 将set中的信号从当前信号集合中移除出去。
      • SIG_SETMASK: 直接将set覆盖当前信号集
    • 第二个参数:set即上面的sigset_t格式,是本次函数给阻塞信号的设定值。
    • 第三个参数:返回的当前的信号屏蔽集合。
  • sigpending
        #include <signal.h>int sigpending(sigset_t *set);
    
    将调用进程的未决信号集存储在set中传出。
7. sigaction
    #include <signal.h>int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);struct sigaction {void     (*sa_handler)(int);        void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);sigset_t   sa_mask;int        sa_flags;void     (*sa_restorer)(void);};
  • struct sigaction
    • sa_handler: 用来指定捕捉到信号时候的行为。SIG_DFLSIG_IGN、信号处理函数。
    • sa_sigaction:
      sa_flags = SA_SIGINFO时,sa_sigaction指定信号处理函数(之前是sa_handler指定)。
    • sa_mask:指定的是在处理信号的过程中需要屏蔽的信号,即不捕捉该该信号,那么就会执行默认动作。而且触发该处理函数的信号再来时候会丢弃,即 多次信号只执行一次 ,除非sa_flags = SA_NODEFER
    • sa_flags:指定的是用于修改信号行为的标志位,默认是0,即在信号处理函数执行期间自动屏蔽本信号。这个函数的操作还是要依赖 mask的操作函数。
    • sa_restorer:不要使用。
  • 返回值:成功是0,失败是-1.

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