Linux信号详解

Linux信号

什么是信号

**从生活角度理解: **

• 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。

技术应用角度的信号

用户输入命令,在Shell下启动一个前台进程：

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。

#include<iostream>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main(int argc,char*argv[])
{while (true){cout<<"我是一个进程我的pid: "<<getpid()<<endl;sleep(2);}}

• 前台进程因为收到信号，进而引起进程退出。

• 请将生活例子和 Ctrl-C 信号处理过程相结合，解释一下信号处理过程。
  假设你的快递到了，快递员就像操作系统一样给进程发信号，快递员则打电话给你说你快递到了，然后我自己说等下下去取。就像使用键盘敲出ctrl+c一样给操作系统，然后操作系统发送信号给进程，进程然后终止。
• 进程就是你，操作系统就是快递员，信号就是快递。

进程的注意事项

一个bash当中，终端终只能有一个前台进程

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。

后台进程可以被 kill -9 杀死

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。

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。

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。

用kill -l命令可以察看系统定义的信号列表

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-RnYA0gmG-1678453202752)(C:\Users\蒋乙赏\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230310194923194.png)]

总共有62个信号1-31个信号是普通信号，34-64是实时信号。

• 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 #defineSIGINT 2。
• 编号34以上的是实时信号,本章只讨论编号34以下的信号,不讨论实时信号。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。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-RSmi6w0I-1678453202753)(C:\Users\蒋乙赏\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230310195140882.png)]

信号处理常见方式概览

(sigaction函数稍后详细介绍),可选的处理动作有以下三种：

• 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,要求内核在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。

信号产生

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,现在我们来验证一下。

Core Dump

首先解释什么是Core Dump。当一个进程要异常终止时,可以选择把进程的用户空间内存数据全部 保存到磁盘上,文件名通常是core,这叫做Core Dump。进程异常终止通常是因为有Bug,比如非法内存访问导致段错误,事后可以用调试器检查core文件以查清错误原因,这叫做Post-mortem Debug（事后调试）。一个进程允许产生多大的core文件取决于进程的Resource Limit(这个信息保存 在PCB中)。默认是不允许产生core文件的,因为core文件中可能包含用户密码等敏感信息,不安全。在开发调试阶段可以用ulimit命令改变这个限制,允许产生core文件。

首先用ulimit命令改变Shell进程的Resource Limit,允许core文件最大为1024K: ulimit -c 1024

使用 kill -3命令

ulimit命令改变了Shell进程的Resource Limit,test进程的PCB由Shell进程复制而来,所以也具 有和Shell进程相同的Resource Limit值,这样就可以产生Core Dump了。 使用core文件：

=

我们在C/C++当中除零，内存越界等异常，在系统层面上，是被当成信号处理的。

总结思考一下：

• 上面所说的所有信号产生，最终都要有OS来进行执行，为什么？OS是进程的管理者。
• 信号的处理是否是立即处理的？在合适的时候。
• 信号如果不是被立即处理，那么信号是否需要暂时被进程记录下来？记录在哪里最合适呢？

• 个进程在没有收到信号的时候，能否能知道，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？能否描述一下完整的发送处理过程？ 位图保存了1-31的信号。

使用signal函数自定义SIGINT信号的处理方式

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
#include<sys/wait.h>using namespace std;void sigcb(int signo)
{cout<<"我是一个2号信号:，你成功处理了我 "<<signo<<endl;
}
int main(int argc,char*argv[])
{signal(2,sigcb);while(true){cout<<"我的pid："<<getpid()<<"\n";sleep(2);}return 0;
}

使用sigprocmask函数阻塞2号信号和40号信号

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<signal.h>
#include<sys/wait.h>using namespace std;void Showpending(sigset_t* set)
{for(int i=1;i<41;i++){if(sigismember(set,i)){cout<<"1";}else{cout<<"0";}}cout<<endl;
}
int main(int argc,char*argv[])
{sigset_t set,oset;sigemptyset(&set);sigaddset(&set,2);sigaddset(&set,40);sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,&oset);while (true){/* code */Showpending(&set);sleep(5);}return 0;
}

volatile关键字

意义：禁止编译器对该语句做出优化。就比如定义一个全局变量，此时如果优化的话，则这个值会被存到寄存器中，此时你如果对该全局变量进行修改的话，只是对内存中的数据进行修改，寄存器的值是不变的。定义该关键字意义是告诉编译器，想获取我这个值必须要去内存中去取。 禁止将我这个值优化到寄存器中。