信号
信号
- 1、产生信号
- 2、信号的种类
- 3、阻塞信号
-
查看系统到底有哪些信号： kill -l
每个信号都有一个编号和一个宏定义名称，这些宏定义可以在 signal.h 中找到。
1）SIGHUP 关闭终端
2）SIGINT Ctrl + C
3）SIGQUIT Ctrl + \
5）SIGTRAP 从用户空间陷入内核
6）SIGABRT C库的abort函数产生的，可以把一个进程不正常的终止掉
9）SIGKILL 杀死进程
11）SIGSEGV 段错误
13）SIGPIPE 管道破裂
14）SIGALRM 定时器
15）SIGTERM kill一个进程时，默认信号
17）SIGCHLD 子进程死亡， 给父进程发送的信号
18）SIGCONT 继续 （比如音乐的播放和暂停）
19）SIGSTOP 暂停
进程收到信号的三种响应方式：
1.缺省 （查看 man 7 signal）
2.忽略信号：来了信号，不采取任何操作，SIGKILL SIGSTOP 不能被忽略
3.捕获并处理：SIGKILL SIGSTOP 不能被捕获
1、产生信号
信号产生的条件：
1.按下终端按键 Ctrl + C Ctrl + \
2.硬件异常，除0，无效内存
3.kill
4.某种软条件发生，时间到，管道破裂
//信号注册函数
void (*signal(int signo, void (*handler)(int)))(int);
//参数：signo 要注册的信号
// handler 处理信号的函数
//返回值：旧的信号处理函数//信号处理函数
typedef void (*handler_t)(int);
//信号处理函数只带有一个参数，该参数用来指示信号类型。信号处理函数应该是可重入的，否则很容易引发一些竞态条件。
handler_t signal(int num, //要注册的信号
handler_t handler) //当信号到达，要执行的操作
//handler可以是3个值：SIG_IGN 忽略信号
//SIG_DFL 缺省处理方式
//自定义函数例子：在屏幕上打印 . 产生SIGINT Ctrl + C 信号
当信号到达：
1.保护现场
2.转去执行信号处理程序
3.恢复现场
2、信号的种类
1.可靠信号和不可靠信号
不可靠信号表现在：(编号1~31不可靠)
- 执行完信号处理函数后，自动恢复成默认处理方式（Linux已解决）
- 当多个信号同时抵达时，可能出现信号丢失 。或者叫信号压缩
可靠信号(编号34~64) 解决不可靠信号的两个问题 (编号32~33的信号内核使用)
2.实时信号和非实时信号
- 非实时信号都是不可靠信号
- 实时信号都是可靠信号
3、阻塞信号
信号在内核里的表示：
信号递达（delivery）：执行信号处理动作称之为信号递达
信号未决（pending）：从信号产生到信号抵达之间的状态称之为信号未决
进程可以选择阻塞（block）某个信号，被阻塞的信号产生时保持未决状态，直到解除对此信号的阻塞，才执行抵达动作
信号在内核中的表示示意图：
每个信号都有两个标志位分别表示阻塞和未决，还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时，内核在进程控制块中设置该信号的未决标志，直到信号递达才清除该标志。
1. SIGHUP 信号未阻塞也未产生过，当它递达时执行默认处理动作。
2. SIGINT 信号产生过，但正在被阻塞，所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略，但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号，因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。
3. SIGQUIT 信号未产生过，一旦产生 SIGQUIT 信号将被阻塞，它的处理动作是用户自定义函数 sighandler。
信号集操作函数
sigset_t 类型对于每种信号用一个 bit 表示“有效”或“无效”状态，至于这个类型内部如何存储这些 bit 则依赖于系统实现。
信号集：
int sigemptyset(sigset_t *set)；//清空信号集
int sigfillset(sigset_t *set)；//填充
int sigaddset(sigset_t *set, int signum)；//将某一个信号加入信号集
int sigdelset(sigset_t *set, int signum)；//将某一信号从信号集中删除
int sigsmember(const sigset_t *set, int signum)；//判断某一信号是否在信号集中sigprocmask
调用函数 sigprocmask 可以读取或更改进程的信号屏蔽字。
int sigprocmask(int how, // SIG_BLOCK mask |= set 在整个进程里的信号屏蔽
// SIG_UNBLOCK mask &= ~set
// SIG_SETMASK mask = set
const sigset_t *set, //我们要设置的信号屏蔽
sigset_t *oldset); //返回旧的信号屏蔽如果调用 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。
sigpending
设置进程信号掩码后，被屏蔽的信号将不能被进程接收。如果给进程发送一个被屏蔽的信号，则操作系统将该信号设置为进程的一个被挂起的信号。如果我们取消对被挂起信号的屏蔽，则它立即被进程接收到。
//获取内核的未决状态集
int sigpending(sigset_t *set)sigpending 读取当前进程的未决信号集，通过 set 参数传出。调用成功则返回 0，出错则返回-1。
程序运行时，每秒钟把各信号的未决状态打印一遍，由于我们阻塞了 SIGINT 信号，按 Ctrl-C 将会使 SIGINT 信号处于未决状态，按 Ctrl-\仍然可以终止程序，因为 SIGQUIT 信号没有阻塞。
4、捕捉信号
如果信号的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。
内核实现的信号的捕捉
1. 用户程序注册了 SIGQUIT 信号的处理函数 sighandler。
2. 当前正在执行 main 函数，这时发生中断或异常切换到内核态。
3. 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。
4. 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，它们之间不存在调用和被调用的关系，是两个独立的控制流程。
5. 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。
6. 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了。
sigaction
int sigaction(int signo,//要捕获的信号类型
const struct sigaction *set, //设置信号处理
struct sigaction *old);//返回旧的信号
struct sigaction
{
void (*sa_handler)(int);
sigset_t sa_mask;//在信号处理函数期间的信号屏蔽
int sa_flag; //0
}例：使用sigaction
pause
int pause( void ); //将当前进程挂起，转存储调度，直到有信号抵达，才唤醒该进程pause 函数使调用进程挂起直到有信号递达。如果信号的处理动作是终止进程，则进程终止，pause 函数没有机会返回；如果信号的处理动作是忽略，则进程继续处于挂起状态，pause 不返回；如果信号的处理动作是捕捉，则调用了信号处理函数之后 pause 返回-1，errno 设置为 EINTR，所以 pause 只有出错的返回值（想想以前还学过什么函数只有出错返回值？）。错误码 EINTR 表示“被信号中断”。
例：用alarm 和pause实现sleep函数 sleep会被信号打断
1. main 函数调用 mysleep 函数，后者调用 sigaction 注册了 SIGALRM 信号的处理函数 sig_alrm。
2. 调用 alarm(nsecs)设定闹钟。
3. 调用 pause 等待，内核切换到别的进程运行。
4. nsecs 秒之后，闹钟超时，内核发 SIGALRM 给这个进程。
5. 从内核态返回这个进程的用户态之前处理未决信号，发现有 SIGALRM 信号，其处理函数是 sig_alrm。
6. 切换到用户态执行 sig_alrm 函数，进入 sig_alrm 函数时 SIGALRM 信号被自动屏蔽，从 sig_alrm 函数返回时 SIGALRM 信号自动解除屏蔽。然后自动执行系统调用 sigreturn 再次进入内核，再返回用户态继续执行进程的主控制流程（main 函数调用的 mysleep 函数）。
7. pause 函数返回-1，然后调用 alarm(0)取消闹钟，调用 sigaction 恢复SIGALRM 信号以前的处理动作。
常见的信号处理：
SIGALRM（定时器）
int alarm(int sec) sec秒后，信号SIGALRM抵达
alarm(0) 清除闹钟，可用来做超时处理
例子：实现一个考试的案例
可重入函数和不可重入函数
可重入函数指的是可以放在信号处理函数中
不可重入函数的条件：
函数内部使用了 1.使用静态变量
2.malloc和free函数
3.标准IO
例子：可重入函数可以放在信号处理函数中，但不安全
sigsuspend
sigsuspend包含了pause的挂起的功能，同时解决了竞态条件的问题，在对时序要求严格的场合下都应该调用sigsuspend而不是pause。
#include <signal.h>
int sigsuspend(const sigset_t *sigmask);
//sigsuspend = pause + 信号屏蔽和pause一样，sigsuspend没有成功返回值，只有执行了一个信号处理函数之后sigsuspend才返回，返回值为-1，errno设置为EINTR。
调用sigsuspend时，进程的信号屏蔽字由sigmask参数指定，可以通过指定sigmask来临时解除对某个信号的屏蔽，然后挂起等待，当sigsuspend返回时，进程的信号屏蔽字恢复为原来的值，如果原来对该信号是屏蔽的，从sigsuspend返回后仍然是屏蔽的。
SIGCHID信号
子进程在终止时会给父进程发 SIGCHLD 信号，该信号的默认处理动作是忽略，父进程可以自定义 SIGCHLD 信号的处理函数，这样父进程只需专心处理自己的工作，不必关心子进程了，子进程终止时会通知父进程，父进程在信号处理函数中调用 wait 清理子进程即可。