Linux - 信號 - 台部落

信號，將內核和進程聯繫起來，是操作系統內部交互的機制。

通過kill -l指令查看所有信號

注意，這裏沒有32,33號信號，也是從這裏將信號分爲兩類，1~31位普通信號，34~64爲實時信號

信號產生原因

通過鍵盤按鍵產生信號

ctrl-c：2號信號（SIGINT），終止當前運行進程，注意：ctrl-c 產生的信號只發給前臺進程

ctrl-\：3號信號（SIGQUIT），終止進程並且產生coredump文件

通過硬件異常產生信號

CPU ：0作爲除數時，CPU運算單元會產生異常，產生8號信號（SIGFPE）

MMU：訪問內存越界或者非法的時候，MMU發現當前內存不合法，就會通知CPU向該進程發送一個11號信號（SIGSEGV），使終止進程（段錯誤）

系統調用

kill 給某個進程發送某個信號

軟件條件產生信號

管道讀端關閉，嘗試寫，會觸發13號信號（SIGPIPE）

alarm，若干秒後，操作系統會發送14號鬧鐘信號（SIGALRM）

關於信號處理的三種方式

忽略利用signal給信號註冊一個函數
默認通常情況下是讓信號異常終止
捕捉利用signal，有一個函數指針，在函數指針中進行處理（無窮大符號，用戶和內核如何切換）

//代碼功能：利用MyHnadler函數將產生的SIGINT（ctrl-c）信號捕捉，一旦產生SIGINT信號，就打印對應的值
#include <stdio.h>
#include <signal.h>

void MyHandler(int sig)
{
    printf("sig = %d\n",sig);
}

int main()
{
    signal(SIGINT,MyHandler);
    while(1)
    {}
    return 0;
}

下圖展示信號捕捉的時候，用戶和內核的幾次交互

執行順序，一個正無窮符號。
main和MyHandler函數有各自的執行流，各自有各自的調用棧。
MyHandler函數結束以前，main函數需等待，這也限制了信號捕捉的使用場景，比如7*24小時的服務器程序時不允許main函數停止的。
本次過程，內核態和用戶態共交互4次，途中紅圈表示。

信號的阻塞

PCB中維護了兩個位圖，分別表示已經收到但是沒來得及處理的信號（未決信號集），和要去阻塞的信號（信號屏蔽字）

信號集操作函數

對於未決信號集和信號屏蔽字的操作其實就是在操作一個位圖，所以我們需要一個位圖結構體（sigset_t)

每個信號只用一個bit位表示，非0即1，不表示多少，只表示信號的有效無效狀態。

在未決信號集中，‘有效’和‘無效’狀態分別表示是否處於未決狀態。

在信號屏蔽字中，‘有效’和‘無效’狀態分別表示信號是否被阻塞。

int sigemptyset(sigset_t *set); //初始化位圖，並將所有位置爲0
int sigfillset(sigset_t *set); //將所有位置爲1
int sigaddset (sigset_t *set, int signo);//給位圖中某一位置爲1 
int sigdelset(sigset_t *set, int signo); //給位圖中某一位置爲0
int sigismember（const sigset_t *set, int signo);//判斷某一位是0/1

返回值 
    前四個函數，成功返回0，失敗返回-1；
    sigismember函數，若包含返回1，不包含返回0，失敗返回-1

sigpromask - 讀取或更改進程的信號屏蔽字，指定某一位信號被阻塞

int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset); 
參數
    how : 將哪一位進行改變
    set : 輸入型參數，通過設置set中的位
    oset : 輸出型參數，設置新的信號屏蔽字之前把舊的備份下來，以便於恢復

返回值:若成功則爲0,若出錯則爲-1

sigpending - 讀取未決信號集

int sigpending（sigset_t* set）
參數
    通過set參數傳出。
返回值
調⽤成功則返回0,出錯則返回-1。 下⾯⽤剛學的⼏個函數做個 實驗。程序如下:

代碼演示

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

void MyHandler(int sig)
{
    printf("sig = %d\n",sig);
}

void PrintSigSet(sigset_t* set)
{
    int i = 1;
    for(; i < 32; ++i) //只考慮普通信號
    {
        if(sigismember(set,i))
        {
            printf("1");
        }
        else
        {
            printf("0");
        }
    }
    printf("\n");
}

int main()
{
    //1.捕捉 SIGINT 信號
    signal(SIGINT,MyHandler);
    //2.把 SIGINT 信號屏蔽掉
    sigset_t set;
    sigset_t oset;
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set,SIGINT);
    sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oset);
    //3.循環讀取未決信號集
    int count = 0;
    while(1)
    {
        ++count;
        if(count >= 5)
        {
            count = 0;
            //解除信號屏蔽字，再設置上
            printf("解除信號屏蔽字\n");
            sigprocmask(SIG_SETMASK,&oset,NULL);
            sleep(1);
            printf("再次設置信號屏蔽字\n");
            sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oset);
        }
        sigset_t pending_set;
        sigpending(&pending_set);
        PrintSigSet(&pending_set);
        sleep(1);
    }
    //循環若干次，自動解除屏蔽
    return 0;
}