《信息安全系统设计与实现》学习笔记9

第6章 信号和信号处理

教材学习内容总结

本章讲述了信号和信号处理；介绍了信号和中断的统一处理，有助于从正确的角度看待信号；将信号视为进程中断，将进程从正常执行转移到信号处理；解释了信号的来源，包括来自硬件、异常和其他进程的信号；然后举例说明了信号在Unix/Linux中的常见用法；详细解释了Unix/Linux中的信号处理，包括信号类型、信号向量位、信号掩码位、进程PROC结构体中的信号处理程序以及信号处理步骤；用示例展示了如何安装信号捕捉器来处理程序异常，如用户模式下的段错误；还讨论了将信号用作进程间通信（IPC）机制的适用性。读者可借助该编程项目，使用信号和管道来实现用于进程交换信息的进程间通信机制。

一、信号和中断

“中断”是从I/O设备或协处理设备发送到CPU的外部请求，它将CPU从正常执行转移到中断处理。与发送给CPU的中断请求一样，“信号”是发送给进程的请求，将进程从正常执行转移到中断处理。

1、进程的概念

一个”进程“（引号中）就是一系列活动。

广义的”进程“包括：

从事日常事物的人。
在用户模式或内核模式下运行的Unix/Linux进程。
执行机器指令的CPU。

2、中断

（1）人员中断

（2）进程中断

（3）硬件中断

（4）进程的陷阱错误

二、Unix/Linux中的信号处理

1、信号类型

Unix/Linux支持31种不同的信号，每种信号在signal.h文件中都有定义，每种信号都有一个符号名。

#define SIGHUP 
#define SIGINT 
#define SIGQUIT 
#define SIGILL 
#define SIGTRAP
#define SIGABRT 
#define SIGBUS 
#define SIGFPE 
#define SIGKILL 
#define SIGUSR1
#define SIGSEGV 
#define SIGUSR2
#define SIGPIPE 
#define SIGALRM  
#define SIGTERM
#define SIGSTKFLT 
#define SIGCHLD
#define SIGCONT
#define SIGSTOP
#define SIGTSTP
#define SIGTTIN
#define SIGTTOU
#define SIGURG
#define SIGXCPU 
#define SIGXFSZ
#define SIGVTALRM
#define SIGPROF 
#define SIGWINCH 
#define SIGIO 
#define SIGPWR
#define SIGSYS

2、信号来源

（1）来自硬件的中断信号

在执行过程中，一些硬件中断被转换为信号发送给进程硬件信号。

（2）来自异常的信号

当用户模式下的进程遇到异常时，会陷入内核模式，生成一个信号，并发送给自己。

（3）来自其他进程的信号

进程可以使用kill（pid，sig）系统调用向pid标识的目标进程发送信号。

3、安装信号捕捉函数

进程可使用系统调用：

int r = signal(int signal_number,voide *handler);

进程可使用信号调用向pid标识的另一个进程发送信号

int r = kill(pid, signal_number);

sh命令使用kill系统调用

kill -s signal_number pid

三、信号处理步骤

（1）当某进程处于内核模式时，会检查信号并处理未完成的信号。
（2）重置用户安装的信号捕捉函数：用户安装的陷阱相关信号捕捉函数用于处理用户代码中的陷阱错误。
（3）信号和唤醒：在Unix/Linux内核中有两种SLEEP进程：深度休眠进程和浅度休眠进程。

四、信号与异常

Unix信号最初设计用于以下用途

作为进程异常的统一处理办法。
让进程通过预先安装的信号捕捉函数处理用户模式下的程序错误。
在特殊情况下，它会让某个进程通过信号杀死另一个进程。