1.信號是什么？

信號其實就是一個軟件中斷。

例：

輸入命令，在Shell下啟動一個前臺進程。

用戶按下Ctrl-C，鍵盤輸入產(chǎn)生一個硬件中斷。

如果CPU當前正在執(zhí)行這個進程的代碼，則該進程的用戶空間代碼暫停執(zhí)行， CPU從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)處理硬件中斷。

終端驅(qū)動程序?qū)trl-C解釋成一個SIGINT信號，記在該進程的PCB中（也可以說發(fā)送了一個SIGINT信號給該進程）。

當某個時刻要從內(nèi)核返回到該進程的用戶空間代碼繼續(xù)執(zhí)行之前，首先處理PCB中記錄的信號，發(fā)現(xiàn)有一個SIGINT信號待處理，而這個信號的默認處理動作是終止進程，所以直接終止進程而不再返回它的用戶空間代碼執(zhí)行。

在這個例子中，由ctrl+c產(chǎn)生的硬件中斷就是一個信號。Ctrl+C產(chǎn)生的信號只能發(fā)送給前臺進程，命令后加&就可放到后臺運行。Shell可同時運行一個前臺進程和任意多個后臺進程，只有前臺進程才能接受到像CTRL+C這種控制鍵產(chǎn)生的信號。

2.信號的種類

使用命令查看：

kill-l

非可靠信號：1~31號信號，信號可能會丟失可靠信號：34~64號信號，信號不可能丟失

SIGHUP：1號信號，Hangup detected on controlling terminal or death of controlling process（在控制終端上掛起信號，或讓進程結束），ation：term

SIGINT：2號信號，Interrupt from keyboard（鍵盤輸入中斷，ctrl + c ），action：term

SIGQUIT：3號信號，Quit from keyboard（鍵盤輸入退出，ctrl+ | ），action：core，產(chǎn)生core dump文件

SIGABRT：6號信號，Abort signal from abort(3)（非正常終止，double free），action：core

SIGKILL：9號信號，Kill signal（殺死進程信號），action：term，該信號不能被阻塞、忽略、自定義處理

SIGSEGV：11號信號，Invalid memory reference（無效的內(nèi)存引用，解引用空指針、內(nèi)存越界訪問），action：core

SIGPIPE：13號信號，Broken pipe: write to pipe with no readers（管道中止: 寫入無人讀取的管道，會導致管道破裂），action：term

SIGCHLD：17號信號，Child stopped or terminated（子進程發(fā)送給父進程的信號，但該信號為忽略處理的）

SIGSTOP：19號信號，Stop process（停止進程），action：stop

SIGTSTP：20號信號，Stop typed at terminal（終端上發(fā)出的停止信號，ctrl + z），action：stop

具體的信號采取的動作和詳細信息可查看：man 7 signal

3.信號的產(chǎn)生

3.1硬件產(chǎn)生

硬件產(chǎn)生即通過終端按鍵產(chǎn)生的信號：

ctrl + c：SIGINT(2)，發(fā)送給前臺進程，& 進程放到后臺運行，fg 把剛剛放到后臺的進程，再放到前臺來運行

ctrl + z：SIGTSTP(20)，一般不用，除非有特定場景

ctrl + | ：SIGQUIT(3)，產(chǎn)生core dump文件

產(chǎn)生core dump文件的條件：

當前OS一定不要限制coredump文件的大小，ulimit-a
磁盤空間要足夠
如何產(chǎn)生：
3.1解引用空指針，收到11號信號，產(chǎn)生coredump文件
3.2內(nèi)存訪問越界，程序一旦崩潰，就會收到11號信號，也就會產(chǎn)生coredump文件
3.3 double free，收到6號信號，并產(chǎn)生core dump。
3.4free（NULL），不會崩潰

3.2軟件產(chǎn)生

軟件產(chǎn)生即調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)向進程發(fā)信號

kill函數(shù)

#include
#include
intkill(pid_tpid,intsig);
參數(shù)解釋：
pid：進程號
sig：要發(fā)送的信號值
返回值：成功返回0，失敗返回-1，并設置錯誤

kill命令：kill -[信號] pid，

abort：void abort(void);，收到6號信號，誰調(diào)用該函數(shù)，誰就收到信號

alarm：unsigned int alarm(unsigned int seconds);，收到14號信號，告訴內(nèi)核在seconds秒后給進程發(fā)送SIGALRM信號，該信號默認處理動作為終止當前進程。

4.信號的注冊

信號注冊又分為可靠信號的注冊和非可靠信號的注冊。信號注冊實際上是一個位圖和一個sigqueue隊列。

4.1非可靠信號的注冊

當進程收到非可靠信號時：

將非可靠信號對應的比特位置為1

添加sigqueue節(jié)點到sigqueue隊列當中，但是，在添加sigqueue節(jié)點的時候，隊列當中已然有了該信號的sigqueue節(jié)點，則不添加

4.2可靠信號的注冊

當進程所受到可靠信號時：

在sig位圖中更改信號對應的比特位為1不論之前sigqueue隊列中是否存在該信號的sigqueue節(jié)點，都再次添加sigqueue節(jié)點到sigqueue隊列當中去

5.信號的注銷

5.1非可靠信號的注銷

信號對應的比特位從1置為0將該信號的sigqueue節(jié)點從sigqueue隊列當中進行出隊操作

5.2可靠信號的注銷

將該信號的sigqueue節(jié)點從sigqueue隊列當中進行出隊操作需要判斷sigqueue隊列當中是否還有相同的sigqueue節(jié)點：①沒有了：信號比特位從1置為0②還有：不會更改sig位圖中的比特位

6.信號阻塞

6.1信號是怎樣阻塞的？

信號的阻塞，并不會干擾信號的注冊。信號能注冊，但不能被立即處理，將block位圖中對應的信號比特位置為1，表示阻塞該信號進程收到該信號，還是一如既往的注冊當進程進入到內(nèi)核空間，準備返回用戶空間的時候，調(diào)用do_signal函數(shù)，就不會立即去處理該信號了當該信號不被阻塞后，就可以進行處理了

6.2sigprocmask

函數(shù)原型：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);參數(shù)解釋：

how，該做什么樣的操作
SIG_BLOCK：設置信號為阻塞
SIG_UNBLOCK：解除信號阻塞
SIG_SETMASK：替換阻塞位圖
set：用來設置阻塞位圖
SIG_BLOCK：設置某個信號為阻塞，block（new）=block（old）|set
SIG_UNBLOCK：解除某個信號阻塞，block（new）=block（old）&（~set）
SIG_SETMASK：替換阻塞位圖，block（new）=set
oldset：原來的阻塞位圖

例：下述例子，信號全部被阻塞，采用kill -9，將該進程結束掉

#include
#include
#include


voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changethesignal%d
",signumber);
}

intmain()
{
sigset_tset;
sigset_toldset;
sigfillset(&set);//所有比特位全置為1，則信號全部會被阻塞
sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset);
while(1)
{
sleep(1);
}

return0;
}

結果：此時發(fā)送信號是不會有作用的，采用kill -9強殺掉

7.信號未決

7.1 未決概念

實際執(zhí)行信號的處理動作稱為信號遞達（Delivery），信號從產(chǎn)生到遞達之間的狀態(tài)，稱為信號未決（Pending）。進程可以選擇阻塞（Block）某個信號。被阻塞的信號產(chǎn)生時將保持在未決狀態(tài)，直到進程解除對此信號的阻塞，才執(zhí)行遞達的動作。注意，阻塞和忽略是不同的，只要信號被阻塞就不會遞達，而忽略是、在遞達之后可選的一種處理動作。

7.2 sigpending

函數(shù)原型：int sigpending(sigset_t *set);讀取當前進程的未決信號集，通過set參數(shù)傳出。調(diào)用成功返回0，出錯返回-1.

例：

#include
#include
#include

voidsignalcallback(intsignumber)
{
printf("changsignumber%d
",signumber);
}
voidprintsigset(sigset_t*set)
{
inti=0;
for(;i

	

	結果：

	8.信號的處理方式

	
每個信號都有兩個標志位分別表示阻塞和未決，還有一個函數(shù)指針表示處理動作。


	

	在上述例子中：

	SIGHUP信號未阻塞也未產(chǎn)生過，當它遞達時執(zhí)行默認處理動作。

	SIGINT信號產(chǎn)生過，但正在被阻塞，所以暫時不能遞達。雖然它的處理動作是忽略，但在沒有解除阻塞之前不能忽略這個信號，因為進程仍有機會改變處理動作之后再解除阻塞。

	SIGQUIT信號未產(chǎn)生過，一旦產(chǎn)生SIGQUIT信號將被阻塞，它的處理動作是用戶自定義函數(shù)sighandler。

	8.1signal函數(shù)

	該函數(shù)可以更改信號的處理動作。

	
typedefvoid(*sighandler_t)(int);
sighandler_tsignal(intsignum,sighandler_thandler);
參數(shù)解釋：

signum：更改的信號值
handler：函數(shù)指針，要更改的動作是什么


	

	實際上，該函數(shù)內(nèi)部也調(diào)用了sigaction函數(shù)。

	8.2sigaction函數(shù)

	讀取和修改與指定信號相關聯(lián)的處理動作。

	
intsigaction(intsignum,conststructsigaction*act,structsigaction*oldact);


	

	參數(shù)解釋：

	
signum：待更改的信號值


	

	struct sigaction結構體：

	
void(*sa_handler)(int);//函數(shù)指針，保存了內(nèi)核對信號的處理方式
void(*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*);//
sigset_tsa_mask;//保存的是當進程在處理信號的時候，收到的信號
intsa_flags;//SA_SIGINFO，OS在處理信號的時候，調(diào)用的就是sa_sigaction函數(shù)指針當中
//保存的值0，在處理信號的時候，調(diào)用sa_handler保存的函數(shù)
void(*sa_restorer)(void);



	

	例：

	
#include
#include
#include

voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changesignumber%d
",signumber);
}


intmain()
{
structsigactionact;//act為入?yún)?sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags=0;
act.sa_handler=signcallback;

structsigactionoldact;//oldact為出參
sigaction(3,&act,&oldact);
while(1)
{
sleep(1);
}
return0;
}


	

	結果：

	8.3 自定義信號處理的流程

	

	task_struct結構體中有一個struct sighand_struct結構體。

	struct sighand_struct結構體有一個struct k_sigaction action[_NSIG]結構體數(shù)組。

	該數(shù)組中，其中的_sighandler_t sa_handler保存的是信號的處理方式，通過改變其指向，可以實現(xiàn)我們對自定義信號的處理。

	9.信號的捕捉

	9.1信號捕捉的條件

	如果信號的處理動作是用戶自定義函數(shù)，在信號遞達時就調(diào)用這個函數(shù)，這就稱為信號捕捉。

	9.2信號捕捉流程

	

	內(nèi)核態(tài)返回用戶態(tài)會調(diào)用do_signal函數(shù)，兩種情況：

	無信號：sys_return函數(shù)，返回用戶態(tài)

	有信號：先處理信號，信號返回，再調(diào)用do_signal函數(shù)例：

	程序注冊了SIGQUIT信號的處理函數(shù)sighandler。

	當前正在執(zhí)行main函數(shù)，這時發(fā)生中斷或異常切換到內(nèi)核態(tài)。

	在中斷處理完畢后要返回用戶態(tài)的main函數(shù)之前檢查到有信號SIGQUIT遞達。

	內(nèi)核決定返回用戶態(tài)后不是恢復main函數(shù)的上下文繼續(xù)執(zhí)行，而是執(zhí)行sighandler函數(shù)， sighandler和main函數(shù)使用不同的堆?？臻g，它們之間不存在調(diào)用和被調(diào)用的關系，是兩個獨立的控制流程。

	sighandler函數(shù)返回后自動執(zhí)行特殊的系統(tǒng)調(diào)用sigreturn再次進入內(nèi)核態(tài)。

	如果沒有新的信號要遞達，這次再返回用戶態(tài)就是恢復main函數(shù)的上下文繼續(xù)執(zhí)行了。

	10.常用信號集操作函數(shù)

	
intsigemptyset(sigset_t*set);：//將比特位圖全置為0

intsigfillset(sigset_t*set);//將比特位圖全置為1

intsigaddset(sigset_t*set,intsignum);//將該set位圖，多少號信號置為1

intsigdelset(sigset_t*set,intsignum);//將該set位圖，多少號信號置為0

intsigismember(constsigset_t*set,intsignum);//信號signum是否是set位圖中的信號


	

	11.SIGCHLD信號

	該信號是子進程在結束是發(fā)送給父進程的信號，但是該信號的處理方式是默認處理的。父進程對子進程發(fā)送過來的SIGCHLD信號進行了忽略處理，就會導致子進程成為僵尸進程。

	可以自定義該信號的處理方式：

	
#include
#include
#include
#include
#include
#include

voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changesignal%d
",signumber);
wait(NULL);
}

intmain()
{
signal(17,signcallback);
pid_tpid=fork();
if(pid

	

	指令查看后臺：ps aux | grep ./fork

	

	審核編輯：湯梓紅