Linux:信号(上)

从我的博客之前的文章中,一直都在强调操作系统是由多进程协同工作而实现整个操作系统的逻辑目的,达到一个人为操纵的系统:

之前的博文一直都在描述进程控制,进程之间的通信,还有线程控制与操作,但是却一直没有描述多个进程之间的相互是怎么通知整个系统的。对于多个不同进程之间,出现了异常或者进程间非数据传输的通信怎么实现,所以Linux系统就实现了一个概念叫做信号:

信号就相当于我们现实生活之中的通知信息,去告知自己或者别人处于某种状态,是不是很人性化,信号的概念出现,解决了进程与进程通知:

那么关于信号,我们可以先来看一下在Linux下都有什么信号:

首先我们观察可以看到1-31号信号为普通信号,我们主要熟悉讨论的信号。32-33不占有信号表位,代表一个区分版本,34-64为实时信号。我们概不讨论,1-31信号我们可以在signal.h找到他的宏定义。数字代表信号编号,后面代表信号含义。

然后信号的具体含义就不过多解释,下面我们来了解一下产生信号的基本过程:

1. 用户在终端按下某些键时,终端驱动程序会发送信号给前台进程,例如Ctrl-C产生SIGINT信号,Ctrl-\产生SIGQUIT信号,Ctrl-Z产生SIGTSTP信号。

2. 硬件异常产生信号,这些条件由硬件检测到并通知内核,然后内核向当前进程发送适当的信号。例如当前进程执行了除以0的指令,CPU的运算单元会产生异常,内核将这个异常解释为SIGFPE信号发送给进程再比如当前进程访问了非法内存地址,,MMU会产生异常,内核将这个异常解释为SIGSEGV信号发送给进程。

3. 一个进程调用kill(2)函数可以发送信号给另一个进程。 可以用kill(1)命令发送信号给某个进程,kill(1)命令也是调用kill(2)函数实现的,如果不明确指定信号则发送SIGTERM信号,该信号的默认处理动作是终止进程。 当内核检测到某种软件条件发生时也可以通过信号通知进程,例如闹钟超时产生SIGALRM信号,向读端已关闭的管道写数据时产生SIGPIPE信号。 如果不想按默认动作处理信号,用户程序可以调用sigaction(2)函数告诉内核如何处理某种信号。

(sigaction函数稍后详细介绍),可选的处理动作有以下三种:

1. 忽略此信号。

2. 执行该信号的默认处理动作。

3. 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。

信号的产生方式:

  1. 通过终端产生信号:

    通过键盘命令产生信号,Ctrl-C产生SIGINT信号,Ctrl-\产生SIGQUIT信号,Ctrl-Z产生SIGTSTP信号(可使前台进程作业,转到后台作业)。

  2. 调用系统函数向进程发送信号:

在shell命令行中输入:

kill -signnumber pid;

通过命令行可以杀死进程,不论是前台进程还是后台进程都可以进行立即处理。

其中kill命令是调用kill函数来实现的;

#include <signal.h>

int kill(pid_t pid, int signo);

int raise(int signo);

这两个函数都是成功返回0,错误返回-1。

abort函数使当前进程接收到SIGABRT信号而异常终止。

#include <stdlib.h>

void abort(void);

就像exit函数一样,abort函数总是会成功的,所以没有返回值。

3.由软件条件产生的信号:

其中SIGPIPE是一种由软条件产生的信号,在进程管道那一篇博文中已经讲过。为下面做铺垫,我们就说一下alarm函数和SIGALRM信号,

调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号, 该信号的默认处理动作是终止当前进程。这个函数的返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。打个比方,某人要小睡一觉,设定闹钟为30分钟之后响,20分钟后被人吵醒了,还想多睡一会儿,于是重新设定闹钟为15分钟之后响,“以前设定的闹钟时间还余下的时间”就是10分钟。如果seconds值为0,表示取消以前设定的闹钟,函数的返回值仍然是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。

代码:

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
	int ret = 9;
	ret = alarm(10);
	printf("alarm 1:%d\n",ret);
	sleep(3);
	ret = alarm(10);
	printf("alarm 2:%d\n",ret);
	return 0;
}

运行结果:

阻塞信号:

A.信号在内核中的表示:

信号的存在有3种情况:

1.递达:实际执行信号的处理动作;

2.未决:产生到递达之间的状态称为信号未决,要配合阻塞才能够产生未决状态。

3.阻塞:进程选择阻塞等待的信号,不让其执行。

内核中的信号表示:

在PCB中存储着信号相关的表值,都用的是二进制位来表示,每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),然后还有一个函数表示这个信号的处理动作。

1.SIGHUP信号未阻塞也未产生过,当它递达时执行默认处理动作。

2. SIGINT信号产生过,但正在被阻塞,所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略,但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号,因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞。

3. SIGQUIT信号未产生过,一旦产生SIGQUIT信号将被阻塞,它的处理动作是用户自定义函数sighandler。

未完添加。

时间: 05-07

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