《Unix&Linux系统编程》第六章学习笔记

第6章 信号和信号处理

6.1 信号和中断

中断是从I/O设备或协处理器发送到CPU的外部请求,将CPU从正常执行转移到中断处理。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)人员中断
人员的每个动作函数都是通过本能或经验实现的,每个中断都分配由一个唯一的ID识别号和一个预先安装的动作函数,人在收到中断请求时“执行”动作函数。

  • 来自硬件的中断
  • 来自其他人的中断
  • 自己造成的中断
  • 不可屏蔽(NMI)
  • 可屏蔽

(2)进程中断
每个进程中断都被转换为一个唯一ID号,发送给进程。Unix/Linux中的进程中断成为信号,编号为1—31.进程也可屏蔽某些类型的信号以推迟处理,必要时可能修改信号动作函数。

  • 来自硬件的中断:终端、间隔定时器的“^C”组合键等。
  • 来自其他进程的中断:kill(pid,SIG#)、death_of_child等。
  • 自己造成的中断:除以0、无效地址等。

(3)硬件中断
每个中断都有唯一的中断向量号。CPU不会导致任何自己造成的中断(除非出错)。

  • 来自硬件的中断:定时器、I/O设备等。
  • 来自其他处理器的中断:FFP、DMA、多处理器系统中的其他CPU。
  • 自己造成的中断:除以0、保护错误、INT指令。

(4)进程的陷阱错误
进程可能会自己造成中断,是由被CPU识别为异常的错误引起的(除以0、无效地址、非法指令、越权……),它会陷入操作系统内核,将陷阱原因转换为信号编号发送给自己。

6.2 Unix/Linux信号示例

  • Ctrl+C组合键:转换为SIGINT(2)信号,发送给终端,终止当前运行的进程。进程对大多数信号的默认操作是调用内核的kexit(exitValue)函数来终止。
  • 用户可使用nohup a.out命令在后台运行程序,nohup会使sh复刻子进程来执行程序,但子进程会忽略SIGNUP(1)信号。
  • 通过ps -u LTD发现后台进程仍在运行,可使用kill pid (or kill -s 9 pid)杀死进程。执行杀死的进程向pid标识的目标进程发送一个SIGTERM(15)信号,请求它死亡。
    如果进程忽略该信号,可能拒绝死亡,可以使用kill -s 9 pid必能杀死。

6.3 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。

2.信号来源

  • 来自硬件中断的信号
    中断健(Ctrl+C)产生一个SIGINT(2)信号
    间隔定时器:SIGALRM(14)、SIGVTALRM(26)或SIGPROF(27)
    其他硬件错误:总线错误、I/O陷阱等
  • 来自异常的信号
    SIGFPE(8):浮点异常(除以0)
    SIGSEGV(11):段错误
  • 来自其他进程的信号
    可使用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, void *handler);

来修改选定信号编号的处理函数。

6.4 信号处理步骤

  • 处于内核模式会检查思念好并处理未完成的信号。
  • 重置用户安装的信号捕捉函数
  • 信号和唤醒

6.5 信号与异常

  • 进程遇到异常,会陷入内核模式。若在内核模式下发生异常,则打印一条PANIC错误信息并停止;若在用户模式下发生异常,则终止并以内存转储进行调试。
  • 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。
  • 特殊情况下,会让某个进程通过信号杀死另一个进程。

6.6 Linux中的IPC

  • 管道和FIFO
  • 信号
  • System V IPC
  • POSIX消息队列
  • 线程同步机制
  • 套接字

实践内容

1、段错误捕捉函数

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<setjmp.h>
jmp_buf env;
int count = 0;
void handler(int sig,siginfo_t *siginfo,void *context)
{
	printf("handler:sig=&d from PID=%d UID=%d count=%d\n",sig,siginfo->si_pid,siginfo->si_uid,++count);
	if (count>=4)
		longjmp(env,1234);
}
int BAD()
{
	int *ip=0;
	printf("in BAD():try to dereference NULL pointer\n");
	*ip=123;
	printf("should not see this line\n");
}
int main(int argc,char *argv[])
{
	int r;
	struct sigaction act;
	memset (&act,0,sizeof(act));
	act.sa_sigaction = &handler;
	act.sa_flags=SA_SIGINFO;
	sigaction(SIGSEGV, &act,NULL);
	if((r=setjmp(env))==0)
		BAD();
	else
		printf("proc %d survived SEGMENTATION FAULT:r=%d\n",getpid(),r);
	printf("proc %d looping\n");
	while(1);
}

2、实现一个消息IPC

#include<stdio.h>
#include<signal.h>
#include<string.h>
#define LEN 64
int ppipe[2];
int pid;
char line[LEN];
int parent()
{
	printf("parent %d running\n",getpid());
	close(ppipe[0]);
	while(1){
		printf("parent %d: input a line : \n",getpid());
		fgets(line,LEN,stdin);
		line[strlen(line)-1]=0;
		printf("parent %d write to pipe\n",getpid());
		write(ppipe[1],line,LEN);
		printf("parent %d send signal 10 to %d\n",getpid(),pid);
		kill(pid,SIGUSR1);
	}
}
void chandler(int sig)
{
	printf("\nchild %d got an interrupt sig=%d\n",getpid(),sig);
	read(ppipe[0],line,LEN);
	printf("child %d get a message = %s\n",getpid(),line);
}
int child()
{
	char msg[LEN];
	int parent = getppid();
	printf("child %d running\n",getpid());
	close(ppipe[1]);
	signal(SIGUSR1,chandler);
	while(1);
}
int main()
{
	pipe(ppipe);
	pid=fork();
    if(pid) parent();
	else child();
}

posted @ 2022-10-30 13:49  少管我  阅读(10)  评论(0编辑  收藏  举报