Linux高阶——1103——Signal信号机制

1、信号机制

在linux和unix系统下，如果想要处置(挂起，结束)进程，可以使用信号，经典消息机制，所以进程包括系统进程都是利用信号处置进程的

kill -l——查看所有系统支持的信号

1-31号信号——Unix经典信号，是软件研发工程师需要了解的信号

32-33号信号——被系统隐藏，归NPTL线程库使用，不开放

34-64号信号——自定义信号，驱动研发了解

2、触发信号的5种方式

ps aux——查看进程信息

1、终端组合按键触发信号

ctl+c——发2号信号SIGINT

ctl+\——发3号信号SIGQUIT

ctl+z——发20号信号SIGTSTP

唤醒——fg 进程号

2、命令触发信号

kill -signo pid——可以向任意进程发出任意信号

3、函数触发信号

#include<signal.h>

kill(pid_t pid,int signo);——向任意进程发送任意信号

raise(int signo);——向调用进程发送任意信号

abort(void)——向调用进程发送SIG_ABRT信号

./mykill 9 1000

mykill代码

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>int main(int argc,char**argv)
{if(argc<3){   printf("mykill failed:pram error\n");exit(0);}   kill(atoi(argv[2]),atoi(argv[1]));return 0;
}

4、硬件异常系统触发信号

当进程执行时，如果违规访问硬件，系统会发送对应的信号，杀死进程，避免访问

1、当进程中出现进程访问权限异常，例如只读内存写操作，产生段错误(内存核心已转储)，系统发送SIGSEGV(11号)信号杀死目标进程

2、进程访问内存越界，触发总线错误(内存核心已转储)，系统发送SIGBUS(7号)信号，杀死目标进程

3、进程使用cpu，计数异常，系统抛出浮点数例外(核心已转储)，系统发送SIGFPE(8号)信号，杀死目标进程

5、软条件触发信号

在使用某个功能或设备时，当使用满足了软条件，系统会发送信号杀死进程

eg:

1、alarm定时器

用户可以自定义定时的时长，当定时的时间达到，系统会发送SIGALRM(14号)信号，但是信号会杀死进程

alarm定时器

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>int main()
{int count=0;alarm(1);while(1){   printf("++count %d\n",++count);}   return 0;
}

2、管道

管道读端关闭，写端向管道写数据，触发软条件，系统向写端发送SIGPIPE(13号)杀死进程

3、信号的行为或动作

系统中提供的信号一般都是用来杀死或挂起进程，信号的行为一般是被提前预设好的，但是可以修改，用户可以自定义变更行为和动作

SIGNAL一般有三种行为

1、SIG_DFL(默认行为:杀死目标)

是信号首选的默认行为

默认处理动作一般分为5种:

TERM——杀死进程

CORE——杀死进程并转储核心

IGN——不干预进程

STOP——挂起进程

COUNT——唤醒进程

2、SIG_IGN(忽略行为:放弃)

处理动作:NULL

3、SIG_ACTION(捕捉行为:自定义)

处理动作:自定义动作

捕捉函数

void sig_do(int n)
{printf("gfytguhbjgv"\n);
}

捕捉函数需要开发者自行定义与实现，但是只有信号触发抵达进程，系统自动调用

行为1中的忽略动作与行为2的忽略行为相比，结果一致，但是优先级不同，行为的优先级比动作高

每个信号拥有自己的信号行为结构体，struct sigaction，自己定义修改结构体，对进程原有的结构体进行替换，因为所有默认信号行为结构体中的行为都是默认的

处理行为设定

act.sa_handler=SIG_DFL/SIG_IGN/捕捉函数地址

默认选项

act.sa_flags=0;

临时屏蔽字，可以使用sigemptyset初始化

act.sa_mask;

结构体

struct sigaction act,oact;
void (*sa_handler)(int)
{act.sa_handler=SIG_DFL/SIG_IGN/捕捉函数地址act.sa_flags=0;act.sa_mask;
}

4、改变信号行为的方法

用自定义结构体替换原有的结构体

第一个参数是要修改的信号

第二个参数是新的结构体

第三个参数是原有的结构体

sigaction(SIGINT,&act,&oact);

替换修改信号行为结构体，一般情况下要传出进程原有的结构体，便于复位

虽然SIGINT代表的是2号信号，但是不能只传入2，因为不同电脑的信号名和编号不一定相同

eg：改变信号行为

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>void sig_do(int n)
{int flags=3;while(flags--){   printf("         flag %d running...\n",flags);sleep(1);}   
}int main()
{struct sigaction act,oact;act.sa_handler=sig_do;act.sa_flags=0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT,&act,&oact);while(1)sleep(1);
}

改变后不能使用ctrl+c杀死程序

5、信号的传递与处理流程

1、信号由系统发出，传递到PCB

2、PCB中有一个位图，为64位，每一位对应一个信号，称为未决信号集

还有一个位图，为64位，每一位对应一个信号，称为屏蔽字

3、信号从系统发出后，还未到达未决信号集前称为待传递信号

信号能否通过未决信号集取决于未决信号集中的位码，1为不允许，0为允许

如果信号不被允许通过未决信号集，则该信号会被直接丢弃，放弃处理

4、如果信号通过了未决信号集，但还未抵达屏蔽字集，称为未决态信号，都是待处理信号

如果信号通过了未决信号集，系统会将对应的未决信号集的位码置1，如果有相同信号再次被传递过来，会被直接丢弃，因为系统拒绝相同的信号同时传递，未决信号集的变化是系统进程设置的

5、如果信号通过了屏蔽字集，称为递达态信号

当信号变为递达态后，未决信号集的位码会被归0

系统初始是避免相同信号递达的，因为会产生捕捉函数调用冲突，因此如果某个信号递达，系统会设置临时屏蔽，将对应的屏蔽字位置设置为1，当递达信号处理完毕后，再解除屏蔽

当信号变为递达态信号，则信号正在处理，进程将被处置，杀死或者挂起（见上面3）

6、信号阻塞

指的是信号通过了未决信号集，但是未通过屏蔽字

屏蔽字是开发者可以自行设置的，用于屏蔽阻塞某些特定信号

7、如果同时发多个信号，则系统只能处理前两个发过来的信号，其余的会被全部丢弃

因为屏蔽字会被临时置1，递达态信号处理完毕后，才会归0

8、Unix经典信号，不支持排队，但是可以多阻塞1个

9、自定义信号（34-64号）支持排队

因为经典信号（1-31号）的设计初衷是处置进程

自定义信号（34-64号）被设计出来为了软硬件设计，如：磁盘探针寻址寻道，用在上一页或下一页等操作上