Linux 信号

时间 2019-11-10

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信号的基本概念

每一个信号都有一个编号和一个宏定义名称 ,这些宏定义能够在 signal.h 中找到。html

使用kill -l命令查看系统中定义的信号列表： 1-31是普通讯号； 34-64是实时信号

全部的信号都由操做系统来发！

对信号的三种处理方式

忽略此信号：大多数信号均可使用这种方式进行处理，但有两种信号却决不能被忽略。它们是：SIGKILL和SIGSTOP。这两种信号不能被忽略的，缘由是：它们向超级用户提供一种使进程终止或中止的可靠方法。另外，若是忽略某些由硬件异常产生的信号（例如非法存储访问或除以0），则进程的行为是示定义的。
直接执行进程对于该信号的默认动做 ：对大多数信号的系统默认动做是终止该进程。
捕捉信号：执行自定义动做（使用signal函数），为了作到这一点要通知内核在某种信号发生时，调用一个用户函数handler。在用户函数中，可执行用户但愿对这种事件进行的处理。注意，不能捕捉SIGKILL和SIGSTOP信号。

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

signal函数的做用：给某一个进程的某一个特定信号（标号为signum）注册一个相应的处理函数，即对该信号的默认处理动做进行修改，修改成handler函数所指向的方式。bash

第一个参数是信号的标号
第二个参数，sighandler_t是一个typedef来的，原型是void (*)(int)函数指针，int的参数会被设置成signum

举个代码例子：函数

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
void handler(int sig)
{
    printf("get a sig,num is %d\n",sig);
}

int main()
{
     signal(2,handler);
     while(1)
     {
         sleep(1);
         printf("hello\n");
      }
      return 0;
}

　　修改了2号信号（Ctrl-c）的默认处理动做为handler函数的内容，则当该程序在前台运行时，键入Ctrl-c后不会执行它的默认处理动做（终止该进程）spa

信号的处理过程：

进程收到一个信号后不会被当即处理，而是在恰当时机进行处理！什么是适当的时候呢？好比说中断返回的时候，或者内核态返回用户态的时候（这个状况出现的比较多）。操作系统

信号不必定会被当即处理，操做系统不会为了处理一个信号而把当前正在运行的进程挂起（切换进程），挂起（进程切换）的话消耗太大了，若是不是紧急信号，是不会当即处理的。操做系统多选择在内核态切换回用户态的时候处理信号，这样就利用二者的切换来处理了（不用单独进行进程切换以避免浪费时间）。.net

总归是不能避免的，由于颇有可能在睡眠的进程就接收到信号，操做系统确定不肯意切换当前正在运行的进程，因而就得把信号储存在进程惟一的PCB（task_struct）当中。指针

产生信号的条件

1.用户在终端按下某些键时，终端驱动程序会发送信号给前台程序。

例如：Ctrl-c产生SIGINT信号，Ctrl-\产生SIGQUIT信号，Ctrl-z产生SIGTSTP信号

2.硬件异常产生信号。

这类信号由硬件检测到并通知内核，而后内核向当前进程发送适当的信号。

例如：当前进程执行除以0的指令，CPU的运算单元会产生异常，内核将这个进程解释为SIGFPE信号发送给当前进程。

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。

3.一个进程调用kill(2)函数能够发送信号给另外一个进程。

能够用kill(1)命令发送信号给某个进程，kill(1)命令也是调用kill(2)函数实现的，若是不明确指定信号则发送SIGTERM信号，该信号的默认处理动做是终止进程。

信号的产生

1. 经过终端按键产生信号

举个栗子：写一个死循环，前台运行这个程序，而后在终端键入Ctrl-c

　　当CPU正在执行这个进程的代码 , 终端驱动程序发送了一个 SIGINT 信号给该进程，记录在该进程的 PCB中，则该进程的用户空间代码暂停执行 ,CPU从用户态切换到内核态处理硬件中断。

　　从内核态回到用户态以前，会先处理 PCB中记录的信号 ,发现有一个 SIGINT 信号待处理, 而这个信号的默认处理动做是终止进程，因此直接终止进程而再也不返回它的用户空间代码执行。

2. 调用系统函数向进程发信号

/*************************************************************************
 > File Name: test.c
 > Author:Lynn-Zhang
 > Mail: iynu17@yeah.net
 > Created Time: Fri 15 Jul 2016 03:03:57 PM CST
 ************************************************************************/
 
#include<stdio.h>
int main()
{
    printf("get pid :%d circle ...\n",getpid());
    while(1);
    return 0;
}

写一个上面的程序在后台执行死循环，并获取该进程的id，而后用kill命令给它发送SIGSEGV信号，可使进程终止。也可使用kill -11 5796,11是信号SIGSEGV的编号。

打开终端1，运行程序：

利用终端2,给进程发送信号

终端1 显示进程被core了：

kill命令是调用kill函数实现的。kill函数能够给一个指定的进程发送指定信号。htm

raise函数可以给当前进程发送指定的信号 (本身给本身发信号 )对象

#include<signal.h>
int kill(pid_t pid,int signo);
int raise(int signo);

这两个函数都是成功返回0，错误返回-1.

除此以外，abort函数使当前进程接收到SIGABRT信号而异常终止。

#include<stdlib.h>
void abort(void);

就像 exit函数同样 ,abort 函数老是会成功的 ,因此没有返回值。

3. 由软件条件产生信号

/*************************************************************************
 > File Name: alarm.c
 > Author:Lynn-Zhang
 > Mail: iynu17@yeah.net
 > Created Time: Fri 15 Jul 2016 08:52:02 PM CST
 ************************************************************************/

#include<stdio.h>

int main()
{
    int count=0;
    alarm(1);
    while(1)
    {
        printf("%d\n",count);
        count++;
    }
    return 0;
}

　经过实现以上代码，调用alarm函数能够设定一个闹钟,告诉内核在seconds秒以后给当前进程发SIGALRM信号, 该信号的默认处理动做是终止当前进程。blog

该程序会在1秒钟以内不停地数数,并打印计数器，1秒钟到了就被SIGALRM信号终止。因为电脑配置等的不一样，每台电脑一秒钟以内计数值是不一样的通常是不一样的。

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

　　alarm函数的返回值是0或上次设置闹钟剩余的时间。

阻塞信号

1.信号在内核中的表示：

信号递达delivery：实际执行信号处理信号的动做

信号未决pending：信号从产生到抵达之间的状态，信号产生了可是未处理

忽略：抵达以后的一种动做

阻塞block：收到信号不当即处理被阻塞的信号将保持未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行抵达动做

信号产生和阻塞没有直接关系抵达和解除阻塞没有直接关系！

进程收到一个信号后，不会当即处理，它会在恰当的时机被处理。

每一个信号都由两个标志位分别表示阻塞和未决，以及一个函数指针表示信号的处理动做。

在上图的例子中,

　　1. SIGHUP信号未阻塞也未产生过,当它递达时执行默认处理动做。
　　2. SIGINT信号产生过,但正在被阻塞,因此暂时不能递达。虽然它的处理动做是忽略,但在没有解除阻塞以前不能忽略这个信号,由于进程仍有机会改变处理动做以后再解除阻塞。
　　3. SIGQUIT信号未产生过,一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞,它的处理动做是用户自定义函数sighandler。阻塞信号集也叫做信号屏蔽字。

信号产生可是不当即处理，前提条件是要把它保存在pending表中，代表信号已经产生。

2.信号集操做函数

#include <signal.h>
int sigemptyset(sigset_t *set);      //初始化set所指向的信号集，使全部信号的对应位清0
int sigfillset(sigset_t *set);       //初始化set所指向的信号集，表示该信号集的有效信号包括系统支持的全部信号
int sigaddset(sigset_t *set, int signo);   //在该信号集中添加有效信号
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);    //在该信号集中删除有效信号
int sigismember(const sigset_t *set, int signo);   //用于判断一个信号集的有效信号中是否包含某种信号

参数解析：

sigset_t结构体的参数表示信号集，信号操做的时候都是以信号集合的方式进行操做，须要事先建立一个该结构体的对象，而后把想要操做的信号添加到信号集合对象当中去
signo就是信号的标号了

3.调用函数sigprocmask能够读取或更改进程的信号屏蔽字(阻塞信号集)。

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);

　　　一个进程的信号屏蔽字规定了当前阻塞而不能递送给该进程的信号集。调用函数sigprocmask能够检测或更改（或二者）进程的信号屏蔽字。若是调用sigprocmask解除了对当前若干个未决信号的阻塞,则在sigprocmask返回前,至少将其中一个信号递达。

参数解析：

how，有三个宏

SIG_BLOCK 添加到block表当中去
SIG_UNBLOCK 从block表中删除
SIG_SETMASK 设置block表设置当前信号屏蔽字为set所指向的值

set表示新设置的信号屏蔽字，oset表示当前信号屏蔽字

处理方式：

set 非空， oset 为NULL ：按照how指示的方法更改set指向信号集的信号屏蔽字。
set 为NULL，oset 非空：读取oset指向信号集的信号屏蔽字，经过oset参数传出。
set 和 oset 都非空：现将原来的信号屏蔽字备份到oset里，而后根据set和how参数更改信号屏蔽字。

4. sigpending读取当前进程的未决信号集,经过set参数传出

#include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set);

这是一个输出型参数，会把当前进程的pending表打印到传入的set集中。

实例验证上面几个函数：

一开始没有任何信号，因此pending表中全是0，我经过Ctrl+C传入2号信号，看到pending表中有2号被置位了，通过10秒取消阻塞，2号信号被处理（通过我自定义的函数）