信号

信号的特质：由于信号是通过软件方法实现，其实现手段导致信号有很强的延时性。但对于用户来说，这个延迟时间非常短，不易察觉。

每个进程收到的所有信号，都是由内核负责发送的，内核处理。

产生信号:

　　1. 按键产生，如：Ctrl+c、Ctrl+z、Ctrl+\

　　2. 系统调用产生，如：kill、raise、abort

　　3. 软件条件产生，如：定时器alarm

　　4. 硬件异常产生，如：非法访问内存(段错误)、除0(浮点数例外)、内存对齐出错(总线错误)

　　5. 命令产生，如：kill命令

递达：递送并且到达进程。

未决：产生和递达之间的状态。主要由于阻塞(屏蔽)导致该状态。

信号的处理方式: 

　　1. 执行默认动作

　　2. 忽略(丢弃) 

　　3. 捕捉(调用户处理函数)

PCB进程控制块中有未决信号集（set）、信号屏蔽字（阻塞信号集）

 

阻塞信号集(信号屏蔽字)： 将某些信号加入集合，对他们设置屏蔽，当屏蔽x信号后，再收到该信号，该信号的处理将推后(解除屏蔽后)

 

未决信号集:

　　1. 信号产生，未决信号集中描述该信号的位立刻翻转为1，表信号处于未决状态。当信号被处理对应位翻转回为0。这一时刻往往非常短暂。

　　2. 信号产生后由于某些原因(主要是阻塞)不能抵达。这类信号的集合称之为未决信号集。在屏蔽解除前，信号一直处于未决状态。

 

信号4要素

与变量三要素类似的，每个信号也有其必备4要素，分别是：

1. 编号 2. 名称 3. 事件 4. 默认处理动作

默认动作：

　　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gdb调试)

　　Stop：停止（暂停）进程

　　Cont：继续运行进程

调试段错误：-g gdb a.out run (Core文件)

 

 

这里特别强调了9) SIGKILL 和19) SIGSTOP信号，不允许忽略和捕捉，只能执行默认动作。甚至不能将其设置为阻塞。

 

 

终端按键产生信号

    Ctrl + c  → 2) SIGINT（终止/中断）  "INT" ----Interrupt

    Ctrl + z  → 20) SIGTSTP（暂停/停止）  "T" ----Terminal 终端。

    Ctrl + \  → 3) SIGQUIT（退出）

 

硬件异常产生信号

 

    除0操作   → 8) SIGFPE (浮点数例外) "F" -----float 浮点数。

    非法访问内存  → 11) SIGSEGV (段错误)

    总线错误  → 7) SIGBUS

 

kill函数/命令产生信号

 

kill命令产生信号：kill -SIGKILL pid

kill函数：给指定进程发送指定信号(不一定杀死)

　　int kill(pid_t pid, int sig);  成功：0；失败：-1 (ID非法，信号非法，普通用户杀init进程等权级问题)，设置errno

　　sig：不推荐直接使用数字，应使用宏名，因为不同操作系统信号编号可能不同，但名称一致。

　　pid > 0:  发送信号给指定的进程。

　　pid = 0:  发送信号给 与调用kill函数进程属于同一进程组的所有进程。

　　pid < 0:  取|pid|发给对应进程组。

　　pid = -1：发送给进程有权限发送的系统中所有进程。

 

 

raise和abort函数

raise 函数：给当前进程发送指定信号(自己给自己发) raise(signo) == kill(getpid(), signo);

     int raise(int sig); 成功：0，失败非0值

abort 函数：给自己发送异常终止信号 6) SIGABRT 信号，终止并产生core文件

     void abort(void); 该函数无返回

 

alarm函数

 

设置定时器(闹钟)。在指定seconds后，内核会给当前进程发送14）SIGALRM信号。进程收到该信号，默认动作终止。

 

　　每个进程都有且只有唯一个定时器。

 

　　unsigned int alarm(unsigned int seconds); 返回0或剩余的秒数，无失败。

 

　　常用：取消定时器alarm(0)，返回旧闹钟余下秒数。

　　定时，与进程状态无关(自然定时法)！就绪、运行、挂起(阻塞、暂停)、终止、僵尸...无论进程处于何种状态，alarm都计时。

　　实际执行时间 = 系统时间 + 用户时间 + 等待时间

　　使用time命令查看程序执行的时间。 程序运行的瓶颈在于IO，优化程序，首选优化IO。

 

setitimer函数

 

设置定时器(闹钟)。 可代替alarm函数。精度微秒us，可以实现周期定时。

    int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value); 成功：0；失败：-1，设置errno

　　参数：which：指定定时方式

　　① 自然定时：ITIMER_REAL → 14）SIGLARM   计算自然时间

　　② 虚拟空间计时(用户空间)：ITIMER_VIRTUAL → 26）SIGVTALRM    只计算进程占用cpu的时间

　　③ 运行时计时(用户+内核)：ITIMER_PROF → 27）SIGPROF  计算占用cpu及执行系统调用的时间

 

 

 

信号集操作函数

 

内核通过读取未决信号集来判断信号是否应被处理。信号屏蔽字mask可以影响未决信号集。而我们可以在应用程序中自定义set来改变mask。已达到屏蔽指定信号的目的。

 

信号集(set)设定

　　sigset_t  set; // typedef unsigned long sigset_t;

　　int sigemptyset(sigset_t *set); 　　　　将某个信号集清0   成功：0；失败：-1

　　int sigfillset(sigset_t *set); 　　　　　　将某个信号集置1    成功：0；失败：-1

　　int sigaddset(sigset_t *set, int signum); 将某个信号加入信号集   成功：0；失败：-1

　　int sigdelset(sigset_t *set, int signum); 将某个信号清出信号集    成功：0；失败：-1

　　int sigismember(const sigset_t *set, int signum);判断某个信号是否在信号集中 返回值：在集合：1；不在：0；出错：-1  

　　sigset_t类型的本质是位图。但不应该直接使用位操作，而应该使用上述函数，保证跨系统操作有效。

　　对比认知select 函数。

阻塞信号集只能通过我们自定义的信号集来设置

 

sigprocmask函数

用来屏蔽信号、解除屏蔽也使用该函数。其本质，读取或修改进程的信号屏蔽字(PCB中)

 

　　严格注意，屏蔽信号：只是将信号处理延后执行(延至解除屏蔽)；而忽略表示将信号丢处理。

　　int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset); 成功：0；失败：-1，设置errno

　　参数：

　　　　set：传入参数，是一个位图，set中哪位置1，就表示当前进程屏蔽哪个信号。

　　　　oldset：传出参数，保存旧的信号屏蔽集。

　　　　how参数取值： 假设当前的信号屏蔽字为mask

1. 1. SIG_BLOCK: 当how设置为此值，set表示需要屏蔽的信号。相当于 mask = mask|set
   2. SIG _UNBLOCK: 当how设置为此，set表示需要解除屏蔽的信号。相当于 mask = mask & ~set

　　　　　　3. SIG_SETMASK: 当how设置为此，set表示用于替代原始屏蔽及的新屏蔽集。相当于 mask = set若，调用sigprocmask解除了对当前若干个信号的阻塞，则在　　　　sigprocmask返回前，至少将其中一个信号递达。

 

 

sigpending函数

读取当前进程的未决信号集

　　int sigpending(sigset_t *set); set传出参数。   返回值：成功：0；失败：-1，设置errno

 

 

sigaction函数

 

修改信号处理动作（通常在Linux用其来注册一个信号的捕捉函数）

　　int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);  成功：0；失败：-1，设置errno

　　参数：

　　　　act：传入参数，新的处理方式。

　　　　oldact：传出参数，旧的处理方式

struct sigaction结构体

 

    struct sigaction {

        void     (*sa_handler)(int);

        void     (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);

        sigset_t   sa_mask;

        int       sa_flags;

        void     (*sa_restorer)(void);

    };

　　sa_restorer：该元素是过时的，不应该使用，POSIX.1标准将不指定该元素。(弃用)

　　sa_sigaction：当sa_flags被指定为SA_SIGINFO标志时，使用该信号处理程序。(很少使用)

重点掌握：

　　① sa_handler：指定信号捕捉后的处理函数名(即注册函数)。也可赋值为SIG_IGN表忽略 或 SIG_DFL表执行默认动作

　　② sa_mask: 调用信号处理函数时，所要屏蔽的信号集合(信号屏蔽字)。注意：仅在处理函数被调用期间屏蔽生效，是临时性设置。

　　③ sa_flags：通常设置为0，表使用默认属性。

 

信号捕捉特性

1. 进程正常运行时，默认PCB中有一个信号屏蔽字，假定为☆，它决定了进程自动屏蔽哪些信号。当注册了某个信号捕捉函数，捕捉到该信号以后，要调用该函数。而该函数有可能执行很长时间，在这期间所屏蔽的信号不由☆来指定。而是用sa_mask来指定。调用完信号处理函数，再恢复为☆。
2. XXX信号捕捉函数执行期间，XXX信号自动被屏蔽。

　　 3.阻塞的常规信号不支持排队，产生多次只记录一次。（后32个实时信号支持排队）