实验七 信号

项目	内容
这个作业属于哪个课程	班级课程
这个作业的要求在哪里	作业要求
学号-姓名	17041405-王煜
作业学习目标	1.了解信号的概念;2.掌握信号处理的方法

1. 编写一个简单的程序并运行，然后向该进程发送不同的信号以观察该进程对接收到信号的反应。

write(STDOUT_FILENO, "*", 1);                #     STDIN_FILENO表示标准输入，1s打印一个*

在终端编译并运行该程序：

1) 我们可以在当前终端通过按键组合向该进程发送信号 CTRL+C 、 CTRL+Z 、 CTRL+\ ，大家可以试着在每一次运行该程序的时候分别通过按键发送不同的信号来观察进程的反应。这里三个按键组合说明要发送三个信号，所以我们要运行该程序三次，然后每次使用不同的按键组合来观察。

按下 CTRL+C :

按下 CTRL+Z :

按下 CTRL+\ :

ctrl+c                # 2号标准信号SIGINT的快捷方式，终端终止符
ctrl+z                # 20号标准信号SIGTSTP的快捷方式，终端停止符
ctrl+\                # 3号标准信号SIGQUIT的快捷方式，终端退出符

2) 另外再开启一个终端，在终端通过输入 kill 命令来给进程发送信号，进程的 pid 在程序运行的第一行输出，每次运行程序的时候 pid 是不同的，这个是大家要注意的。

在终端通过输入 kill -l 来查看当前系统当中的信号列表:

kill -l                  #查看当前信号，编号1-31为标准信号，编号34-64为实时信号

重新运行程序:

在当前终端可以看到程序输出自己的 pid 是2551,这时可以另开一个终端,通过 kill 命令向该进程发送信号:

kill -9 2551               #发送9号信号，即SIGKILL信号，杀死一个进程

这里我们发送了信号值为9的信号给了进程2551.再切换到运行程序的终端来观察进程接收到信号后的反应:

对于 kill 命令我们可以查看手册:

 man kill                       #查看kill命令，kill命令为向进程发送一个信号

3) 我们编写一个简单的程序，该程序调用 kill() 函数向某个进程发送信号

argv[0]                     #命令窗口第一个字符串，即可执行文件名称
argv[1]                     #命令窗口第二个字符串，即输入的进程号

我们继续运行之前的程序等待有信号到来：

在另外一个终端完成mykill.c文件的输入并编译，运行的时候把2597作为参数。

再返回之前运行 hellosignal 的终端观察进程接收到信号的反应：

我们可以查看手册看看 kill() 函数：

man 2 kill                      #查看kill函数的详细信息，kill函数可以指定给某个进程(pid>0)；当前进程同组的进程(pid=0)；除了1号进程外，当前进程有权限
                                 发送信号的每个进程(pid=-1);与-pid同组的每个进程(pid<-1)发送信号

2. 使用 signal() 函数来捕捉信号。通常进程在接收到某种信号后，会根据不同的信号执行默认的操作：

通常进程在接收到某种信号后，会根据不同的信号执行默认的操作：忽略信号；终止（杀死）进程；产生核心转储文件，同时终止进程；停止进程；恢复之前被暂停的进程继续运行。
这里我们可以通过 signal() 来改变进程对某个信号的处置方式。我们通过查看手册：

man 2 signal

有sleep函数：

编译并运行，然后再给该进程发送信号，观察进程对接收到信号的反应：

我们在另外一个终端输入 kill 命令来向该进程发送信号：

signal(SIGUSR1, sighandler)                       # signal为注册当前信号的行为.SIGUSR1为信号的宏名.sighandler为行为,可以为SIG_INT、SIG_DFL或者是一个函
                                                  数的入口地址.在这里为一个函数的入口地址.

无sleep函数：

编译并运行，然后再给该进程发送信号，观察进程对接收到信号的反应：

我们在另外一个终端输入 kill 命令来向该进程发送信号：

有sleep(2)和没有sleep(2)的区别：

有sleep(2)时，发出一个信号在原本时延的基础上还要过2s才能继续响应信号，无sleep(2)时，在原本信号延时的基础上立即响应。再发送一个信号没有什么区别，但是如果连续发送信号时，有sleep的会挂起2s不做响应，所以这2s内的信号可能会被忽略，而无sleep时则不会。

3. 通过举例说明 alarm() 函数和 setitimer() 函数的使用。

我们先分别查看两个函数的手册：

man 2 alarm 

man 2 setitimer 

man 7 signal 

从上面可以看到 alarm() 函数在计时结束后会发生 SIGALRM 信号给当前进程，进程对 SIGALRM 信号的缺省动作是结束进程。

虽然程序中有无限循环，不断输出字符串 process will finish! ,由于调用了 alarm(1) 函数，alarm 函数会在1秒后给该进程发送 SIGALRM 信号，然后进程结束。

alarm(1)                      #   1s后闹钟信号到来会杀死进程

接下来继续看一个程序设定了两次定时炸弹，第一次设定 5 秒后爆炸，设定后过了 2 秒，再设定了一个3 秒后爆炸的定时炸弹。

pause()                                #人为阻塞的系统调用

这里计时时间到了并不会结束进程，因为我们编写了信号捕捉函数，产生 SIGALRM 信号后会输出字符串 Bomb!! , 我们可以键盘按键组合结束进程，这里我用了 CTRL+C 。

接下来我们用 setitimer() 函数实现 alarm() 函数。

it.it_value.tv_sec=sec                          
it.it_value.tv_usec=0                           
it.it_interval.tv_sec=0                         
it.it_interval.tv_usec=0                        # it的各个成员初始化
ret = setitimer( ITIMER_REAL, &it, &oldit)      # ITIMER_REAL表示时钟的类型，以系统真实的时间来计算，它送出SIGALRM信号.
                                                          

程序在运行1秒钟后被 SIGALRM 信号结束。

alarm() 函数和 setitimer() 函数的区别：

alarm函数时间控制比较僵硬，只能以s为单位开始计时，而setitimer函数可以提供我们更精确的计时方式和更多可以选择的时钟模式。
alarm函数指定闹钟时间，到达时间后，内核会发送SIGALARM信号给进程，默认结束进程。若参数seconds为0，则之前设置的闹钟会被取消。而setitimer函数结构体中的it_interval成员是周期，it_value成员可以理解为初相位，当value的值递减为0之后，就发信号，这时候interval的值会赋给value，原子化的赋值，该函数本身就可以构成一个时钟周期，误差不累计。

4. 举例说明信号集操作函数的使用

man 3 sigsetops

从手册中可以看到，这些函数都是对 sigset_t 这个数据结构进行操作的。

我们可以编写一个打印 sigset_t 的函数，然后通常该函数查看，信号集操作函数对信号集操作后的结果：

sigfillset(&st)                             #将某个信号集置为全集
sigemptyset(&st)                            #把一个信号集的内容清空
sigaddset(&st, SIGINT)                      #往一个信号集添加SIGINT信号
sigdelset(&st, SIGKILL)                     #从一个信号集中删除SIGKILL信号
sigismember()                               #判断是否为成员
sigset_t                                    #信号集类型，位数可以囊括当前信号的个数

5. 举例说明对阻塞信号与未决信号的理解。

在一个进程中，保存了两个信号集（在PCB中），分别是阻塞信号集，还有一个未决信号集。当你使用sigprocmask 的时候，就会修改阻塞信号集。
当你的进程一收到信号且该信号被阻塞，它首先进入到未决信号集中（就是一个 sigset_t ），当未决信号集中的信号被信号处理函数（你自己定义的或者系统默认的）处理，就会从未决信号集中删除。
如果一个信号加入阻塞信号集，该信号的信号处理函数就不会被调用。

man sigprocmask

对于未决信号集我们不能直接操作，可以使用 sigpending 函数获取未决信号集。

man sigpending

下面程序的功能是先把 SIGINT 、 SIGTSTP 加入到了进程阻塞信号集中去。接下来，每隔一秒打印一次未决信号集，第 10 次的时候，又把 SIGINT 信号从阻塞信号集中删除。

sigpending(&st)                                 # 加内核去取出信号的pending的状态
sigprocmask(SIG_BLOCK, &st, &oldst)             # 可以人为干扰mask的值的状态，SIG_BLOCK为阻塞，将信号集内的信号的mask位置0，
                                                  st为当前信号集，oldst为上一个信号集，相当于动作前状态的保存。

6. 举例说明 sigaction() 函数的使用。

不同于 signal 函数， sigaction 函数是符合 POSIX 标准的，而 signal 只是 ANSI C 定义的函数。除了上面的区别外， sigaction 提供了更多的功能。比如它可以处理带参数的信号，在信号处理的时候，可以屏蔽其它信号等等。

man 2 sigaction

下面给出一个程序来说明 sigaction() 函数的使用，程序注册了信号 SIGINT 和 SIGTSTP . 需要注意的一点是 sa_mask 被设置为 SIGINT ，它表示当执行信号处理函数的时候，阻塞信 SIGINT 信号。我在 handler 函数加入了一打印未决信号的功能，以验证执行到 handler 的时候发送 SIGINT 是被阻塞住的。

act.sa_handler=handler                   #设置普通信号处理函数
sigaddset(&act.sa_mask, SIGINT)          #往函数集添加需要被捕捉的信号SIGINT
sigaction(SIGTSTP, &act, &oldact)        #对SIGTSTP信号来定义新的行为act，并且保存这个信号的旧的行为oldact

1) 当程序运行的时候， Ctrl+C 进入 handler ，然后立即 Ctrl+Z 发现 handler 还未执行完就被SIGTSTP 打断.

2) 当程序运行的时候， Ctrl+Z 进入 handler ，然后立即 Ctrl+C 发现并不会被 SIGINT 打断，这是因为该 handler 注册的时候被设置了 SA_MASK = SIGINT 。最后 handler 结束的时候打印了未决信号集，发现里头有 SIGINT 。所以 handler 结束后，又去继续对 SIGINT 进行处理。