Linux信号上

信号

概念

信号是由于进程产生，但是由内核调度传递给另一个进程：

1. 产生信号
   • 按键产生信号:
     • Ctr+c --> 2)SIGINT(终止/中断)
     • Ctr+z --> 20)SIGTSTOP(终端暂停)
     • Ctr+\ --> 3)SIGQUIT(退出)
   • 系统调用产生: kill(2), raise, abort
   • 软件条件产生: 如定时器alarm
   • 硬件异常产生:
     • 如非法访问内存(段错误): 11)SIGSEV(段错误)
     • 除0: 8)SIGFPE
   • 命令产生：kill(1)
2. 递达：产生的信号递达到了接受信号进程
3. 未决：
   • 介于产生信号和递达之间的状态，主要由于阻塞信号集导致。
   • 我们可以直接操作的是堵塞信号集，来影响未决信号集。
4. 信号的处理方式

   • 默认：但是每个信号的默认动作可能不一致

     • Term: 终止进程
     • Ign : 忽略信号（默认即时对该种信号忽略操作）
     • Core: 终止进程，生成Core文件(查验进程死亡原因，用于gbd调试)
     • Stop: 停止（暂停）进程
     • Cnt : 继续运行进程
     • 9)SIGKILL、19)SIGSTOP 不允许忽略和捕捉，只能执行默认动作。

   • 忽略：对于该信号的处理动作就是忽略

   • 捕捉：调用用户处理函数

signal相关函数

1.kill

    #include <sys/types.h>
    #include <signal.h>

    int kill(pid_t pid, int sig);

• 第一个参数：
  • pid > 0: 发送信号给指定的进程
  • pid = 0: 发送信号给与调用进程同一组的的所有进程，而且发送进程有权向他们发送信号
  • pid < 0: 将信号发送对应进程组ID=|pid|，而且发送进程有权向他们发送信号
  • pid =-1: 发送给这样的进程：而且发送进程有权向他们发送信号

2.raise/abort

    // raise
    #include <signal.h>
    int raise(int sig);
    // abort
    #include <stdlib.h>
    void abort(void);

• raise : 自己给自己发信号
• abort : 自己给自己发终止信号

3.alarm

    #include <unistd.h>
    unsigned int alarm(unsigned int seconds);

• 设置定时器，在指定seconds之后，不管进程处于什么状态，时间一到就发送信号。内核给当前进程发送是14)SIGALRM信号，进程收到该信号，默认动作是终止进程。
• seconds == 0时，即取消定时器
• 第一次设置定时器返回值0。后面再设置定时器时，会覆盖前面的定时器，重新计数，此时返回值是前面定时器剩余的秒数。
• 每个进程有且只有一个定时器。

4.setitimer

    #include <sys/time.h>

    int getitimer(int which, struct itimerval *curr_value);
    int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,
                            struct itimerval *old_value);

        struct itimerval {
            struct timeval it_interval; /* Interval for periodic timer */
            struct timeval it_value;    /* Time until next expiration */
        };

        struct timeval {
            time_t      tv_sec;         /* seconds */
            suseconds_t tv_usec;        /* microseconds */
        };

setitimer 相比较 alarm 提供了更加精确的定时信号控制，前者是微妙级，后者是秒级。

• which
  • ITIMER_REAL  : 等同于 alarm，自然定时，即和进行状态无关，时间到就发送SIGALRM
  • ITIMER_VIRTUAL: 计算进程占用cpu时间，发送信号SIGVTALRM
  • ITIMER_PROF   : 计算进程cpu调用及执行系统调用时间，发送信号SIGPROF
• new_value/old_value
  • 前者是需要设置的时间，后者是返回的时间。
  • setitimer 是一个周期定时，new_value设置的本次和下次定时时间。当下次定时时间为0，就仅仅定时一次。

5. singal

    #include <signal.h>

    typedef void (*sighandler_t)(int);

    sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

通过signal函数可以自定义信号处理函数来应对信号。信号是由内核检测到，而函数signal是将信号和信号处理函数联系起来。

• 第一个参数: signal是接受到的信号，传递给信号处理函数。
• 第二个参数: 是信号处理函数，其格式:typedef void (*sighandler_t)(int);即返回类型是void，参数是int类型的函数，同时这个函数的接受值就是产生的信号。

6. 信号集

内核通过读取未决信号集来判断信号是否应该被处理。信号屏蔽字mask可以影响未决信号集，而信号屏蔽字需要通过数据类型sigset_t创建的对象set来设置mask，来达到屏蔽信号的目的，即影响未决信号集来决定信号是否将被处理。他们之间的关系如图:

• mask操作函数

      #include <signal.h>
  
      int sigemptyset(sigset_t *set);     // 将信号集合清空
      int sigfillset(sigset_t *set);      // 将信号集全部置1
      int sigaddset(sigset_t *set, int signum);   // 将某个信号加入信号集
      int sigdelset(sigset_t *set, int signum);   // 将某个信号清出信号集
      int sigismember(const sigset_t *set, int signum);   // 判断某个信号是否在信号集
  
      #define _SIGSET_NWORDS (1024 / (8 * sizeof (unsigned long int))) // 32
      typedef struct {
          unsigned long int __val[_SIGSET_NWORDS];
      } __sigset_t;
  
      typedef __sigset_t sigset_t; 
  

  sigset_t是一个位图，通过上述函数来操作这个位图。上面的函数成功返回0，失败返回-1。
• sigprocmask
  用来获取或者改变调用进程的信号mask。也可屏蔽信号、解决屏蔽。

      #include <signal.h>
  
      int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
  

  • 第一个参数：决定了函数调用的行为
    • SIG_BLOCK  :  进程的屏蔽信号集是这个set和原来的屏蔽信号笔的并(union)。
    • SIG_UNBLOCK： 将set中的信号从当前信号集合中移除出去。
    • SIG_SETMASK： 直接将set覆盖当前信号集
  • 第二个参数：set即上面的sigset_t格式，是本次函数给阻塞信号的设定值。
  • 第三个参数：返回的当前的信号屏蔽集合。
• sigpending

      #include <signal.h>
  
      int sigpending(sigset_t *set);
  

  将调用进程的未决信号集存储在set中传出。

7. sigaction

    #include <signal.h>

    int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);

        struct sigaction {
            void     (*sa_handler)(int);        
            void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
            sigset_t   sa_mask;
            int        sa_flags;
            void     (*sa_restorer)(void);
        };

• struct sigaction
  • sa_handler: 用来指定捕捉到信号时候的行为。SIG_DFL、SIG_IGN、信号处理函数。
  • sa_sigaction:
    当 sa_flags = SA_SIGINFO时，sa_sigaction指定信号处理函数(之前是sa_handler指定)。
  • sa_mask：指定的是在处理信号的过程中需要屏蔽的信号，即不捕捉该该信号，那么就会执行默认动作。而且触发该处理函数的信号再来时候会丢弃，即 多次信号只执行一次 ，除非sa_flags = SA_NODEFER。
  • sa_flags：指定的是用于修改信号行为的标志位，默认是0，即在信号处理函数执行期间自动屏蔽本信号。这个函数的操作还是要依赖 mask的操作函数。
  • sa_restorer：不要使用。
• 返回值：成功是0，失败是-1.