linux信号的介绍

mac2022-06-30 22

1.基本概念中断: 　　中断是系统对于异步事件的响应　　中断信号　　中断源　　现场信息　　中断处理程序　　中断向量表异步事件的响应：进程执行代码的过程中可以随时被打断，然后去执行异常处理程序生活中的中断和计算机系统中的中断 1）无中断生活场景张三看书，厨房烧水 2）有中断的生活场景张三看书，设置闹钟，厨房烧水。闹钟发出中断信号，张三把书合好(第20页)，去厨房把开水事情处理好，张三重新打开20页进行阅读。 3）计算机系统的中断场景中断源发出中断信号，CPU判断中断是否屏蔽屏蔽、保护现场，cpu执行中断处理程序，cpu恢复现场，继续原来的任务。 4）中断的其他概念中断向量表保存了中断处理程序的入口地址。中断个数固定，操作系统启动时初始化中断向量表。中断有优先级（有人敲门，有人打电话，有优先级）中断可以屏蔽（张三可以屏蔽电话）。中断分类: 　　硬件中断（外部中断）外部中断是指由外部设备通过硬件请求的方式产生的中断，也称为硬件中断　　软件中断（内部中断）内部中断是由CPU运行程序错误或执行内部程序调用引起的一种中断，也称为软件中断。　　x86平台INT指令 ARM软中断指令SWI 信号概念: 信号是UNIX系统响应某些状况而产生的事件，进程在接收到信号时会采取相应的行动。　　信号是因为某些错误条件而产生的，比如内存段冲突、浮点处理器错误或者非法指令等　　信号是在软件层次上对中断的一种模拟，所以通常把它称为是软中断信号和中断的区别: 　　信号与中断的相似点：　　（1）采用了相同的异步通信方式；　　（2）当检测出有信号或中断请求时，都暂停正在执行的程序而转去执行相应的处理程序；　　（3）都在处理完毕后返回到原来的断点；　　（4）对信号或中断都可进行屏蔽。信号与中断的区别：　　（1）中断有优先级，而信号没有优先级，所有的信号都是平等的；　　（2）信号处理程序是在用户态下运行的，而中断处理程序是在核心态下运行；　　（3）中断响应是及时的，而信号响应通常都有较大的时间延迟。2.信号名称及常用信号解释 kill –l 可以查看linux内核支持的信号 Man 7 signal 查看信号的默认动作、信号的含义信号名称描述 SIGABRT 进程停止运行 6 SIGALRM 警告钟 SIGFPE 算述运算例外 SIGHUP 系统挂断 SIGILL 非法指令 SIGINT 终端中断 2 SIGKILL 停止进程(此信号不能被忽略或捕获) SIGPIPE 向没有读者的管道写入数据 SIGSEGV 无效内存段访问 SIGQUIT 终端退出3 SIGTERM 终止 SIGUSR1 用户定义信号1 SIGUSR2 用户定义信号2 SIGCHLD 子进程已经停止或退出 SIGCONT 如果被停止则继续执行 SIGSTOP 停止执行 SIGTSTP 终端停止信号 SIGTOUT 后台进程请求进行写操作 SIGTTIN 后台进程请求进行读操作3.信号处理进程对信号的三种响应　　 1)忽略信号不采取任何操作、有两个信号不能被忽略：SIGKILL（9号信号）和SIGSTOP。注意:为什么进程不能忽略SIGKILL、SIGSTOP信号。（如果应用程序可以忽略这2个信号，系统管理无法杀死、暂停进程，无法对系统进行管理。）。SIGKILL（9号信号）和SIGSTOP信号是不能被捕获的。　　 2)捕获并处理信号内核中断正在执行的代码，转去执行先前注册过的处理程序。　　 3)执行默认操作默认操作通常是终止进程，这取决于被发送的信号。注意:信号的默认操作：通过 man 7 signal 进程查看4.signal信号安装函数 1)signal函数作用 (1):站在应用程序的角度，注册一个信号处理函数。 (2):忽略信号、设置信号默认处理信号的安装和恢复 typedef void (*__sighandler_t) (int); #define SIG_ERR ((__sighandler_t) -1) #define SIG_DFL ((__sighandler_t) 0) #define SIG_IGN ((__sighandler_t) 1) 2)函数原型 __sighandler_t signal(intsignum, __sighandler_t handler); 参数: 1)signal是一个带signum和handler两个参数的函数，准备捕捉或屏蔽的信号由参数signum给出，接收到指定信号时将要调用的函数由handler给出　　 2)handler这个函数必须有一个int类型的参数（即接收到的信号代码），它本身的类型是void　　 3)handler也可以是下面两个特殊值： SIG_IGN 屏蔽该信号 SIG_DFL 恢复默认行为5.信号发送 1)kill函数 kill基本用法: 发送信号的函数有kill和raise 区别：kill既可以向自身发送信号，也可以向其他进程发送信号； raise函数向进程自身发送信号。 intkill(pid_tpid, intsiq) int raise(intsigno) 参数组合情况解释： kill(pid_tpid, intsiq) pid>0 将信号sig发给pid进程 pid=0 将信号sig发给同组进程 pid=-1 将信号sig发送给所有进程，调用者进程有权限发送的每一个进程（除了1号进程之外，还有它自身） pid<-1 将信号sig发送给进程组是pid（绝对值）的每一个进程注意:如果在fork之前安装信号，则子进程可以继承信号。 sleep函数几点说明: (1)sleep函数作用，让进程睡眠。 (2)能被信号打断，然后处理信号函数以后，就不再睡眠了。直接向下执行代码 (3)sleep函数的返回值，是剩余的秒数 2)raise函数 raise给自己发送信号。raise(sig)等价于kill(getpid(), sig); killpg给进程组发送信号。killpg(pgrp, sig)等价于kill(-pgrp, sig); sigqueue给进程发送信号，支持排队，可以附带额外数据信息。 3)alarm函数 unsigned int alarm(unsigned int seconds); alarm函数，设置一个闹钟延迟发送信号告诉linux内核n秒中以后，发送SIGALRM信号

1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include <signal.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include<errno.h> 6 void myhandle(int num) 7 { 8 printf("recv signal id num : %d \n", num); 9 alarm(1); 10 } 11 int main() 12 { 13 printf("main ....begin\n"); 14 if (signal(SIGALRM, myhandle) == SIG_ERR) 15 { 16 perror("func signal err\n"); 17 return 0; 18 } 19 alarm(1); 20 while(1) 21 { 22 pause(); 23 printf("pause return\n"); 24 } 25 return 0; 26 }

6.信号的阻塞和未达信号在内核中的表示: 执行信号的处理动作称为信号递达（Delivery），信号从产生到递达之间的状态，称为信号未决（Pending）。进程可以选择阻塞（Block）某个信号。被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作。注意:阻塞和忽略是不同，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。信号在内核中的表示可以看作是这样的：

　　　　　　　说明1）PCB进程控制块中结构体中有信号屏蔽状态字（block），信号未决状态字（pending）还有是否忽略标志；　　　　说明2）信号屏蔽状态字（block），1代表阻塞、0代表不阻塞；信号未决状态字（pending）的1代表未决（表示有未达信号），0代表信号可以抵达了；　　　　说明3）向进程发送SIGINT，内核首先判断信号屏蔽状态字是否阻塞，信号未决状态字（pending相应位制成1；若阻塞解除，信号未决状态字（pending）相应位制成0；表示信号可以抵达了。　　　　说明4）block状态字、pending状态字 64bit；//socket select 　　　　说明5）block状态字用户可以读写，pending状态字用户只能读；这是信号设计机制。

　　　信号集操作函数（状态字表示） intsigemptyset(sigset_t *set);把信号集清空64bit/8=8个字节 intsigfillset(sigset_t *set);把信号集置成1 intsigaddset(sigset_t *set, intsigno);根据signo，把信号集中的对应bit置成1 intsigdelset(sigset_t *set, intsigno);根据signo，把信号集中的对应bit置成0 intsigismember(constsigset_t *set, intsigno);//判断signo是否在信号集中 sigprocmask读取或更改进程的信号屏蔽状态字（block） int sigprocmask(int how, constsigset_t *set, sigset_t *oset); 返回值：若成功则为0，若出错则为-1 如果oset是非空指针，则读取进程的当前信号屏蔽字通过oset参数传出。如果set是非空指针，则更改进程的信号屏蔽字，参数how指示如何更改。如果oset和set都是非空指针，则先将原来的信号屏蔽字备份到oset里，然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。假设当前的信号屏蔽字为mask，下表说明了how参数的可选值。

　　　　　　SIG_BLOCK ，讲信号集set添加到进程block状态字中。

　　　　sigpending获取信号未决状态字（pending）信息:int sigpending(sigset_t *set);

1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include <signal.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include<errno.h> 6 void handler(int sig) 7 { 8 if (sig == SIGINT) 9 printf("recv a sig=%d\n", sig); 10 else if (sig == SIGQUIT) 11 { 12 sigset_t uset; 13 sigemptyset(&uset); 14 sigaddset(&uset, SIGINT); 15 //ctr + \ 用来触发 SIGINT 信号 16 //解除阻塞 17 sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &uset, NULL); 18 } 19 } 20 21 void printsigset(sigset_t *set) 22 { 23 int i; 24 for (i=1; i<NSIG; ++i) 25 { 26 if (sigismember(set, i)) 27 putchar('1'); 28 else 29 putchar('0'); 30 } 31 printf("\n"); 32 } 33 // 连续的按ctrl+c键盘，虽然发送了多个SIGINT信号，但是因为信号是不稳定的，只保留了一个。 34 //不支持排队 35 int main(int argc, char *argv[]) 36 { 37 sigset_t pset; //用来打印的信号集 38 sigset_t bset; //用来设置阻塞的信号集 39 40 sigemptyset(&bset); 41 sigaddset(&bset, SIGINT); 42 43 if (signal(SIGINT, handler) == SIG_ERR) 44 ERR_EXIT("signal error"); 45 46 if (signal(SIGQUIT, handler) == SIG_ERR) 47 ERR_EXIT("signal error"); 48 49 //读取或更改进程的信号屏蔽字这里用来阻塞ctrl+c信号 50 //ctrl+c信号被设置成阻塞，即使用户按下ctl+c键盘，也不会抵达 51 sigprocmask(SIG_BLOCK, &bset, NULL); 52 53 for (;;) 54 { 55 //获取未决字信息 56 sigpending(&pset); 57 58 //打印信号未决sigset_t字 59 printsigset(&pset); 60 sleep(1); 61 } 62 return 0; 63 }

7.sigaction函数包含头文件<signal.h> 功能:sigaction函数用于改变进程接收到特定信号后的行为。原型：int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact); 参数: 该函数的第一个参数为信号的值，可以为除SIGKILL及SIGSTOP外的任何一个特定有效的信号（为这两个信号定义自己的处理函数，将导致信号安装错误）第二个参数是指向结构sigaction的一个实例的指针，在结构sigaction的实例中，指定了对特定信号的处理，可以为空，进程会以缺省方式对信号处理第三个参数oldact指向的对象用来保存原来对相应信号的处理，可指定oldact为NULL。返回值:函数成功返回0，失败返回-1 sigaction结构体: 第二个参数最为重要，其中包含了对指定信号的处理、信号所传递的信息、信号处理函数执行过程中应屏蔽掉哪些函数等等 struct sigaction { void (*sa_handler)(int); //信号处理程序不接受额外数据 void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); //信号处理程序能接受额外数据，和sigqueue配合使用 sigset_t sa_mask; // int sa_flags; //影响信号的行为SA_SIGINFO表示能接受数据 void (*sa_restorer)(void); //废弃 }; 注意：回调函数句柄sa_handler、sa_sigaction只能任选其一。　　　sigaction的函数注册信号，基本用法代码:

1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include <signal.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include<errno.h> 6 void handler(int sig) 7 { 8 printf("recv a sig=%d\n", sig); 9 } 10 11 __sighandler_t my_signal(int sig, __sighandler_t handler) 12 { 13 struct sigaction act; 14 struct sigaction oldact; 15 act.sa_handler = handler; 16 sigemptyset(&act.sa_mask); 17 act.sa_flags = 0; 18 19 if (sigaction(sig, &act, &oldact) < 0) 20 return SIG_ERR; 21 22 return oldact.sa_handler; 23 } 24 25 int main(int argc, char *argv[]) 26 { 27 struct sigaction act; 28 sigset_t sa_mask; 29 30 act.sa_handler = handler; 31 act.sa_flags = 0; 32 sigemptyset(&act.sa_mask); 33 34 //测试信号安装函数 35 sigaction(SIGINT, &act, NULL); 36 37 //模拟signal函数 38 //my_signal(SIGINT, handler); 39 40 for (;;) 41 { 42 pause(); 43 } 44 return 0; 45 }

　　如上图修改对应地方编译后,都可以实现效果

　　测试sigaction结构体第三个参数sigset_tsa_mask的作用,代码如下:

1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include <signal.h> 4 #include <unistd.h> 5 #include<errno.h> 6 /* 7 struct sigaction { 8 void (*sa_handler)(int); 9 void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); 10 sigset_t sa_mask; 11 int sa_flags; 12 void (*sa_restorer)(void); 13 } */ 14 //测试sigaction结构体第三个参数sigset_t sa_mask的作用 15 //作用sigaddset(&act.sa_mask, SIGQUIT); 加入到sa_mask中的信号，被阻塞（信号处理函数执行的过程中被阻塞）。 16 //注意：SIGQUIT信号最终还会抵达 17 void handler(int sig); 18 int main(int argc, char *argv[]) 19 { 20 struct sigaction act; 21 act.sa_handler = handler; 22 23 sigemptyset(&act.sa_mask); 24 sigaddset(&act.sa_mask, SIGQUIT); 25 act.sa_flags = 0; 26 27 if (sigaction(SIGINT, &act, NULL) < 0) 28 { 29 perror("sigaction error"); 30 } 31 32 for (;;) 33 { 34 pause(); 35 } 36 return 0; 37 } 38 39 void handler(int sig) 40 { 41 printf("recv a sig=%d 信号处理函数执行的时候，阻塞sa_mask中的信号\n", sig); 42 sleep(5); 43 }

结论:sigaddset(&act.sa_mask, SIGQUIT) 加入到sa_mask中的信号，被阻塞（信号处理函数执行的过程中被阻塞）,SIGQUIT信号最终还会抵达;

8.sigqueue函数功能:新的发送信号系统调用,主要是针对实时信号提出的支持信号带有参数,与函数sigaction()配合使用。　　注意：和kill函数相比int kill(pid_tpid, intsiq)多了参数　　原型:int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value); 参数:　　 sigqueue的第1个参数是指定接收信号的进程id，第2个参数确定即将发送的信号，第3个参数是一个联合数据结构union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值。 union sigval { int sival_int; void *sival_ptr; }; 返回值:成功返回0,失败返回-1 sigqueue()比kill()传递了更多的附加信息，但sigqueue()只能向一个进程发送信号，而不能发送信号给一个进程组。9.其他介绍三种睡眠函数: unsigned int sleep(unsigned int seconds);秒若被中断打断，返回剩余时间 int usleep(useconds_tusec);微妙若被中断打断，返回剩余时间 int nanosleep(const struct timespec *req, struct timespec *rem);纳秒时间要睡眠的时间req；剩余睡眠时间，如果要中断，通过rem返回过来。三种时间结构: time_t秒 struct timeval { long tv_sec; /* seconds */ long tv_usec; /* microseconds */微妙 }; struct timespec {纳秒 time_ttv_sec; /* seconds */ long tv_nsec; /* nanoseconds */ }; setitime函数：间隙性产生包含头文件<sys/time.h> 功能setitimer()比alarm功能强大，支持3种类型的定时器原型:int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,struct itimerval *old_value); 参数: 第一个参数which指定定时器类型第二个参数是结构itimerval的一个实例，结构itimerval形式第三个参数可不做处理。返回值:成功返回0失败返回-1 ITIMER_REAL：经过指定的时间后，内核将发送SIGALRM信号给本进程 ITIMER_VIRTUAL ：程序在用户空间执行指定的时间后，内核将发送SIGVTALRM信号给本进程 ITIMER_PROF ：进程在内核空间中执行时，时间计数会减少，通常与ITIMER_VIRTUAL共用，代表进程在用户空间与内核空间中运行指定时间后，内核将发送SIGPROF信号给本进程.

转载于:https://www.cnblogs.com/liunianshiwei/p/6109689.html

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