Linux进程信号（一）之信号的入门

信号入门

1. 生活角度的信号

你在网上买了很多件商品，再等待不同商品快递的到来。但即便快递没有到来，你也知道快递来临时，

你该怎么处理快递。也就是你能“识别快递”

当快递员到了你楼下，你也收到快递到来的通知，但是你正在打游戏，需5min之后才能去取快递。

那么在这5min之内，你并没有下去去取快递，但是你是知道有快递到来了。

也就是取快递的行为并不是一定要立即执行，可以理解成“在合适的时候去取”。

在收到通知，再到你拿到快递期间，是有一个时间窗口的，

在这段时间，你并没有拿到快递，但是你知道有一个快递已经来了。

本质上是你“记住了有一个快递要去取”。

当你时间合适，顺利拿到快递之后，就要开始处理快递了。

而处理快递一般方式有三种：

1. 执行默认动作（幸福的打开快递，使用商品）
2. 执行自定义动作（快递是零食，你要送给你你的女朋友）
3. 忽略快递（快递拿上来之后，扔掉床头，继续开一把游戏）

快递到来的整个过程，对你来讲是异步的，你不能准确断定快递员什么时候给你打电话。

进程就是你，操作系统就是快递员，信号就是快递。

信号举例：信号弹、上下课铃声、红绿灯、快递发短信取件码、狼烟、发令枪、闹钟等……

问题：

a.你（进程）怎么认识这些信号的？有人教 - > 我记住了

认识：1.识别信号 2.（进程）知道信号产生后的处理方法

b.即便是现在没有信号产生，但我也知道信号产生之后，我该干什么

c.信号产生了，我们可能并不会立即处理这个信号，

在合适的时候再处理，因为我们可能在处理更重要的事情。

– 所以信号产生 ---------时间窗口---------> 信号处理

在这个时间窗口内，必须记住信号的到来！

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结论：

1. 进程 必须 能够识别+处理信号 – 信号没有产生，也要具备处理信号的能力。

   – 信号的处理能力，属于进程内置功能的一部分！

2. 进程即便是没有收到信号，也能知道哪些信号该怎么处理。

3. 当进程真的收到了一个具体的信号的时候，进程可能并不会立即处理这个信号，

   因为进程可能在运行更重要的代码（优先级更高），进程会在合适的时候处理这个信号。

4. 一个进程当信号产生到信号开始被处理，中间一定会有时间窗口，

   所以进程具有临时保存 哪些信号已经发生了的 能力。

2. 技术应用角度的信号

makefile

myprocess:mysignal.ccg++ -o $@ $^ -std=c++11
.PHONY:clean
clean:rm -rf myprocess

mysignal.cc

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>using namespace std;int main()
{while(1){cout<<"I am a crazy process,pid: "<<getpid()<<endl;sleep(1);}return 0;
}

运行结果：

前台进程：

后台进程：

ctrl + c是输入给前台进程（bash），所以myprocess不会终止。

bash进程收到了ctrl + c为什么不退出，因为bash对这个信号做了特定的处理。

Linux中，一次登录，一个终端，一般会配上一个bash，每一个登录，

只允许一个进程是前台进程，可以允许多个进程是后台进程！

bash是一个前台进程，允许bash接受用户指令，

但是当你的代码（./myprocess）跑起来了，你的进程就变成了前台进程，

bash就变成了后台进程，所以你输入ls 、pwd输给了myprocess，

myprocess不会对你输出的字符串做处理，所以就没用了。

前台进程、后台进程的本质区别：谁来获取键盘输入（就是前台）。

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看似信息干扰了，但是实际上并没有干扰。

在键盘输入不会被干扰，回现到显示器上是乱的而已。（输出上互相干扰）

显示器文件、键盘文件都有独立的缓冲区，所以输入不会乱。

输出为什么会乱呢？

因为多进程访问显示器资源，显示器文件就叫共享资源（没有保护机制），所以就会乱。

ctrl + c为什么可以杀掉前台进程？

键盘输入首先是被前台进程收到的！

ctrl + c本质是被进程解释为收到了2号信号。

进程收到2号信号的默认动作就是终止自己这个进程。

验证：

signal函数就是修改特定进程对信号的处理动作的！

mysignal.cc

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>using namespace std;//int signum: 收到了哪个信号
void Handler(int signum)
{cout<<"process get a signal: "<<signum<<endl;
}int main()
{signal(SIGINT,Handler);//只需要设置一次，在进程生命周期内都有效。while(1){cout<<"I am a crazy process,pid: "<<getpid()<<endl;sleep(1);}return 0;
}

1. 这个进程不退出了，默认处理动作是退出，我们已经捕捉了这个信号，

​ 所以不再执行默认动作，转而执行自定义动作。（三个动作，三选一）

2. signal函数调用 Handler 方法是在收到信号的时候触发的！而不是调用signal函数时触发的。

​ 如果后续没有收到这个信号，那么Handler方法将永远不会被调用。

3. 我们可以把所有的信号的处理方法都设置成同一个，

   Handler要知道是因为收到哪个信号而调用这个方法的。

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键盘数据是如何输入给内核的，ctrl+c又是如何变成信号的–谈谈硬件

用户按下Ctrl-C ,这个键盘输入产生一个硬件中断，被OS获取，解释成信号，发送给目标前台进程。

前台进程因为收到信号，进而引起进程退出。

3. 注意

1. 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受新的命令，启动新的进程。

2. Shell可以同时运行一个前台进程和任意多个后台进程,

   只有前台进程才能接到像 Ctrl-C 这种控制键产生的信号。

3. 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的控制流程来说是异步(Asynchronous)的。

4. 信号概念

信号是进程之间事件异步通知的一种方式，属于软中断。

5.用kill -l命令可以察看系统定义的信号列表

一共62种，1-32号是普通信号，34-64是实时信号。

普通信号：信号产生了可以不立即处理。

实时信号：一旦产生必须立即（尽快）处理。

1. 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，

   例如其中有定 义 #define SIGINT 2

2. 编号34以上的是实时信号，暂不讨论实时信号。

   普通信号：进程收到了n次普通信号，但是来不及处理信号，所以最后只会当作一次信号来处理。

   实时信号：

   a. 实时信号一到来，那么进程必须立即处理！

   b. 进程收到10次实时信号，就要执行10次实时信号。(不能丢失)

   管理实时信号使用队列。

3. 这些信号各自在什么条件下产生,默认的处理动作是什么

​ 在signal(7)中都有详细说明: man 7 signal

6. 信号处理常见方式

(sigaction函数),可选的处理动作有以下三种:

1. 忽略此信号。（忽略）
2. 执行该信号的默认处理动作。（默认动作）
3. 提供一个信号处理函数。（自定义动作）

要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个处理函数（自定义动作），

这种方式称为捕捉(Catch)一个信号。