1.信號(hào)是什么？

信號(hào)其實(shí)就是一個(gè)軟件中斷。

例：

輸入命令，在Shell下啟動(dòng)一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程。

用戶按下Ctrl-C，鍵盤輸入產(chǎn)生一個(gè)硬件中斷。

如果CPU當(dāng)前正在執(zhí)行這個(gè)進(jìn)程的代碼，則該進(jìn)程的用戶空間代碼暫停執(zhí)行， CPU從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)處理硬件中斷。

終端驅(qū)動(dòng)程序?qū)trl-C解釋成一個(gè)SIGINT信號(hào)，記在該進(jìn)程的PCB中（也可以說(shuō)發(fā)送了一個(gè)SIGINT信號(hào)給該進(jìn)程）。

當(dāng)某個(gè)時(shí)刻要從內(nèi)核返回到該進(jìn)程的用戶空間代碼繼續(xù)執(zhí)行之前，首先處理PCB中記錄的信號(hào)，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)SIGINT信號(hào)待處理，而這個(gè)信號(hào)的默認(rèn)處理動(dòng)作是終止進(jìn)程，所以直接終止進(jìn)程而不再返回它的用戶空間代碼執(zhí)行。

在這個(gè)例子中，由ctrl+c產(chǎn)生的硬件中斷就是一個(gè)信號(hào)。Ctrl+C產(chǎn)生的信號(hào)只能發(fā)送給前臺(tái)進(jìn)程，命令后加&就可放到后臺(tái)運(yùn)行。Shell可同時(shí)運(yùn)行一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程和任意多個(gè)后臺(tái)進(jìn)程，只有前臺(tái)進(jìn)程才能接受到像CTRL+C這種控制鍵產(chǎn)生的信號(hào)。

2.信號(hào)的種類

使用命令查看：

kill-l

非可靠信號(hào)：1~31號(hào)信號(hào)，信號(hào)可能會(huì)丟失可靠信號(hào)：34~64號(hào)信號(hào)，信號(hào)不可能丟失

SIGHUP：1號(hào)信號(hào)，Hangup detected on controlling terminal or death of controlling process（在控制終端上掛起信號(hào)，或讓進(jìn)程結(jié)束），ation：term

SIGINT：2號(hào)信號(hào)，Interrupt from keyboard（鍵盤輸入中斷，ctrl + c ），action：term

SIGQUIT：3號(hào)信號(hào)，Quit from keyboard（鍵盤輸入退出，ctrl+ | ），action：core，產(chǎn)生core dump文件

SIGABRT：6號(hào)信號(hào)，Abort signal from abort(3)（非正常終止，double free），action：core

SIGKILL：9號(hào)信號(hào)，Kill signal（殺死進(jìn)程信號(hào)），action：term，該信號(hào)不能被阻塞、忽略、自定義處理

SIGSEGV：11號(hào)信號(hào)，Invalid memory reference（無(wú)效的內(nèi)存引用，解引用空指針、內(nèi)存越界訪問），action：core

SIGPIPE：13號(hào)信號(hào)，Broken pipe: write to pipe with no readers（管道中止: 寫入無(wú)人讀取的管道，會(huì)導(dǎo)致管道破裂），action：term

SIGCHLD：17號(hào)信號(hào)，Child stopped or terminated（子進(jìn)程發(fā)送給父進(jìn)程的信號(hào)，但該信號(hào)為忽略處理的）

SIGSTOP：19號(hào)信號(hào)，Stop process（停止進(jìn)程），action：stop

SIGTSTP：20號(hào)信號(hào)，Stop typed at terminal（終端上發(fā)出的停止信號(hào)，ctrl + z），action：stop

具體的信號(hào)采取的動(dòng)作和詳細(xì)信息可查看：man 7 signal

3.信號(hào)的產(chǎn)生

3.1硬件產(chǎn)生

硬件產(chǎn)生即通過終端按鍵產(chǎn)生的信號(hào)：

ctrl + c：SIGINT(2)，發(fā)送給前臺(tái)進(jìn)程，& 進(jìn)程放到后臺(tái)運(yùn)行，fg 把剛剛放到后臺(tái)的進(jìn)程，再放到前臺(tái)來(lái)運(yùn)行

ctrl + z：SIGTSTP(20)，一般不用，除非有特定場(chǎng)景

ctrl + | ：SIGQUIT(3)，產(chǎn)生core dump文件

產(chǎn)生core dump文件的條件：

當(dāng)前OS一定不要限制coredump文件的大小，ulimit-a
磁盤空間要足夠
如何產(chǎn)生：
3.1解引用空指針，收到11號(hào)信號(hào)，產(chǎn)生coredump文件
3.2內(nèi)存訪問越界，程序一旦崩潰，就會(huì)收到11號(hào)信號(hào)，也就會(huì)產(chǎn)生coredump文件
3.3 double free，收到6號(hào)信號(hào)，并產(chǎn)生core dump。
3.4free（NULL），不會(huì)崩潰

3.2軟件產(chǎn)生

軟件產(chǎn)生即調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)向進(jìn)程發(fā)信號(hào)

kill函數(shù)

#include
#include
intkill(pid_tpid,intsig);
參數(shù)解釋：
pid：進(jìn)程號(hào)
sig：要發(fā)送的信號(hào)值
返回值：成功返回0，失敗返回-1，并設(shè)置錯(cuò)誤

kill命令：kill -[信號(hào)] pid，

abort：void abort(void);，收到6號(hào)信號(hào)，誰(shuí)調(diào)用該函數(shù)，誰(shuí)就收到信號(hào)

alarm：unsigned int alarm(unsigned int seconds);，收到14號(hào)信號(hào)，告訴內(nèi)核在seconds秒后給進(jìn)程發(fā)送SIGALRM信號(hào)，該信號(hào)默認(rèn)處理動(dòng)作為終止當(dāng)前進(jìn)程。

4.信號(hào)的注冊(cè)

信號(hào)注冊(cè)又分為可靠信號(hào)的注冊(cè)和非可靠信號(hào)的注冊(cè)。信號(hào)注冊(cè)實(shí)際上是一個(gè)位圖和一個(gè)sigqueue隊(duì)列。

4.1非可靠信號(hào)的注冊(cè)

當(dāng)進(jìn)程收到非可靠信號(hào)時(shí)：

將非可靠信號(hào)對(duì)應(yīng)的比特位置為1

添加sigqueue節(jié)點(diǎn)到sigqueue隊(duì)列當(dāng)中，但是，在添加sigqueue節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，隊(duì)列當(dāng)中已然有了該信號(hào)的sigqueue節(jié)點(diǎn)，則不添加

4.2可靠信號(hào)的注冊(cè)

當(dāng)進(jìn)程所受到可靠信號(hào)時(shí)：

在sig位圖中更改信號(hào)對(duì)應(yīng)的比特位為1不論之前sigqueue隊(duì)列中是否存在該信號(hào)的sigqueue節(jié)點(diǎn)，都再次添加sigqueue節(jié)點(diǎn)到sigqueue隊(duì)列當(dāng)中去

5.信號(hào)的注銷

5.1非可靠信號(hào)的注銷

信號(hào)對(duì)應(yīng)的比特位從1置為0將該信號(hào)的sigqueue節(jié)點(diǎn)從sigqueue隊(duì)列當(dāng)中進(jìn)行出隊(duì)操作

5.2可靠信號(hào)的注銷

將該信號(hào)的sigqueue節(jié)點(diǎn)從sigqueue隊(duì)列當(dāng)中進(jìn)行出隊(duì)操作需要判斷sigqueue隊(duì)列當(dāng)中是否還有相同的sigqueue節(jié)點(diǎn)：①?zèng)]有了：信號(hào)比特位從1置為0②還有：不會(huì)更改sig位圖中的比特位

6.信號(hào)阻塞

6.1信號(hào)是怎樣阻塞的？

信號(hào)的阻塞，并不會(huì)干擾信號(hào)的注冊(cè)。信號(hào)能注冊(cè)，但不能被立即處理，將block位圖中對(duì)應(yīng)的信號(hào)比特位置為1，表示阻塞該信號(hào)進(jìn)程收到該信號(hào)，還是一如既往的注冊(cè)當(dāng)進(jìn)程進(jìn)入到內(nèi)核空間，準(zhǔn)備返回用戶空間的時(shí)候，調(diào)用do_signal函數(shù)，就不會(huì)立即去處理該信號(hào)了當(dāng)該信號(hào)不被阻塞后，就可以進(jìn)行處理了

6.2sigprocmask

函數(shù)原型：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);參數(shù)解釋：

how，該做什么樣的操作
SIG_BLOCK：設(shè)置信號(hào)為阻塞
SIG_UNBLOCK：解除信號(hào)阻塞
SIG_SETMASK：替換阻塞位圖
set：用來(lái)設(shè)置阻塞位圖
SIG_BLOCK：設(shè)置某個(gè)信號(hào)為阻塞，block（new）=block（old）|set
SIG_UNBLOCK：解除某個(gè)信號(hào)阻塞，block（new）=block（old）&（~set）
SIG_SETMASK：替換阻塞位圖，block（new）=set
oldset：原來(lái)的阻塞位圖

例：下述例子，信號(hào)全部被阻塞，采用kill -9，將該進(jìn)程結(jié)束掉

#include
#include
#include


voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changethesignal%d
",signumber);
}

intmain()
{
sigset_tset;
sigset_toldset;
sigfillset(&set);//所有比特位全置為1，則信號(hào)全部會(huì)被阻塞
sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,&oldset);
while(1)
{
sleep(1);
}

return0;
}

結(jié)果：此時(shí)發(fā)送信號(hào)是不會(huì)有作用的，采用kill -9強(qiáng)殺掉

7.信號(hào)未決

7.1 未決概念

實(shí)際執(zhí)行信號(hào)的處理動(dòng)作稱為信號(hào)遞達(dá)（Delivery），信號(hào)從產(chǎn)生到遞達(dá)之間的狀態(tài)，稱為信號(hào)未決（Pending）。進(jìn)程可以選擇阻塞（Block）某個(gè)信號(hào)。被阻塞的信號(hào)產(chǎn)生時(shí)將保持在未決狀態(tài)，直到進(jìn)程解除對(duì)此信號(hào)的阻塞，才執(zhí)行遞達(dá)的動(dòng)作。注意，阻塞和忽略是不同的，只要信號(hào)被阻塞就不會(huì)遞達(dá)，而忽略是、在遞達(dá)之后可選的一種處理動(dòng)作。

7.2 sigpending

函數(shù)原型：int sigpending(sigset_t *set);讀取當(dāng)前進(jìn)程的未決信號(hào)集，通過set參數(shù)傳出。調(diào)用成功返回0，出錯(cuò)返回-1.

例：

#include
#include
#include

voidsignalcallback(intsignumber)
{
printf("changsignumber%d
",signumber);
}
voidprintsigset(sigset_t*set)
{
inti=0;
for(;i

	

	結(jié)果：

	8.信號(hào)的處理方式

	
每個(gè)信號(hào)都有兩個(gè)標(biāo)志位分別表示阻塞和未決，還有一個(gè)函數(shù)指針表示處理動(dòng)作。


	

	在上述例子中：

	SIGHUP信號(hào)未阻塞也未產(chǎn)生過，當(dāng)它遞達(dá)時(shí)執(zhí)行默認(rèn)處理動(dòng)作。

	SIGINT信號(hào)產(chǎn)生過，但正在被阻塞，所以暫時(shí)不能遞達(dá)。雖然它的處理動(dòng)作是忽略，但在沒有解除阻塞之前不能忽略這個(gè)信號(hào)，因?yàn)檫M(jìn)程仍有機(jī)會(huì)改變處理動(dòng)作之后再解除阻塞。

	SIGQUIT信號(hào)未產(chǎn)生過，一旦產(chǎn)生SIGQUIT信號(hào)將被阻塞，它的處理動(dòng)作是用戶自定義函數(shù)sighandler。

	8.1signal函數(shù)

	該函數(shù)可以更改信號(hào)的處理動(dòng)作。

	
typedefvoid(*sighandler_t)(int);
sighandler_tsignal(intsignum,sighandler_thandler);
參數(shù)解釋：

signum：更改的信號(hào)值
handler：函數(shù)指針，要更改的動(dòng)作是什么


	

	實(shí)際上，該函數(shù)內(nèi)部也調(diào)用了sigaction函數(shù)。

	8.2sigaction函數(shù)

	讀取和修改與指定信號(hào)相關(guān)聯(lián)的處理動(dòng)作。

	
intsigaction(intsignum,conststructsigaction*act,structsigaction*oldact);


	

	參數(shù)解釋：

	
signum：待更改的信號(hào)值


	

	struct sigaction結(jié)構(gòu)體：

	
void(*sa_handler)(int);//函數(shù)指針，保存了內(nèi)核對(duì)信號(hào)的處理方式
void(*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*);//
sigset_tsa_mask;//保存的是當(dāng)進(jìn)程在處理信號(hào)的時(shí)候，收到的信號(hào)
intsa_flags;//SA_SIGINFO，OS在處理信號(hào)的時(shí)候，調(diào)用的就是sa_sigaction函數(shù)指針當(dāng)中
//保存的值0，在處理信號(hào)的時(shí)候，調(diào)用sa_handler保存的函數(shù)
void(*sa_restorer)(void);



	

	例：

	
#include
#include
#include

voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changesignumber%d
",signumber);
}


intmain()
{
structsigactionact;//act為入?yún)?sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags=0;
act.sa_handler=signcallback;

structsigactionoldact;//oldact為出參
sigaction(3,&act,&oldact);
while(1)
{
sleep(1);
}
return0;
}


	

	結(jié)果：

	8.3 自定義信號(hào)處理的流程

	

	task_struct結(jié)構(gòu)體中有一個(gè)struct sighand_struct結(jié)構(gòu)體。

	struct sighand_struct結(jié)構(gòu)體有一個(gè)struct k_sigaction action[_NSIG]結(jié)構(gòu)體數(shù)組。

	該數(shù)組中，其中的_sighandler_t sa_handler保存的是信號(hào)的處理方式，通過改變其指向，可以實(shí)現(xiàn)我們對(duì)自定義信號(hào)的處理。

	9.信號(hào)的捕捉

	9.1信號(hào)捕捉的條件

	如果信號(hào)的處理動(dòng)作是用戶自定義函數(shù)，在信號(hào)遞達(dá)時(shí)就調(diào)用這個(gè)函數(shù)，這就稱為信號(hào)捕捉。

	9.2信號(hào)捕捉流程

	

	內(nèi)核態(tài)返回用戶態(tài)會(huì)調(diào)用do_signal函數(shù)，兩種情況：

	無(wú)信號(hào)：sys_return函數(shù)，返回用戶態(tài)

	有信號(hào)：先處理信號(hào)，信號(hào)返回，再調(diào)用do_signal函數(shù)例：

	程序注冊(cè)了SIGQUIT信號(hào)的處理函數(shù)sighandler。

	當(dāng)前正在執(zhí)行main函數(shù)，這時(shí)發(fā)生中斷或異常切換到內(nèi)核態(tài)。

	在中斷處理完畢后要返回用戶態(tài)的main函數(shù)之前檢查到有信號(hào)SIGQUIT遞達(dá)。

	內(nèi)核決定返回用戶態(tài)后不是恢復(fù)main函數(shù)的上下文繼續(xù)執(zhí)行，而是執(zhí)行sighandler函數(shù)， sighandler和main函數(shù)使用不同的堆棧空間，它們之間不存在調(diào)用和被調(diào)用的關(guān)系，是兩個(gè)獨(dú)立的控制流程。

	sighandler函數(shù)返回后自動(dòng)執(zhí)行特殊的系統(tǒng)調(diào)用sigreturn再次進(jìn)入內(nèi)核態(tài)。

	如果沒有新的信號(hào)要遞達(dá)，這次再返回用戶態(tài)就是恢復(fù)main函數(shù)的上下文繼續(xù)執(zhí)行了。

	10.常用信號(hào)集操作函數(shù)

	
intsigemptyset(sigset_t*set);：//將比特位圖全置為0

intsigfillset(sigset_t*set);//將比特位圖全置為1

intsigaddset(sigset_t*set,intsignum);//將該set位圖，多少號(hào)信號(hào)置為1

intsigdelset(sigset_t*set,intsignum);//將該set位圖，多少號(hào)信號(hào)置為0

intsigismember(constsigset_t*set,intsignum);//信號(hào)signum是否是set位圖中的信號(hào)


	

	11.SIGCHLD信號(hào)

	該信號(hào)是子進(jìn)程在結(jié)束是發(fā)送給父進(jìn)程的信號(hào)，但是該信號(hào)的處理方式是默認(rèn)處理的。父進(jìn)程對(duì)子進(jìn)程發(fā)送過來(lái)的SIGCHLD信號(hào)進(jìn)行了忽略處理，就會(huì)導(dǎo)致子進(jìn)程成為僵尸進(jìn)程。

	可以自定義該信號(hào)的處理方式：

	
#include
#include
#include
#include
#include
#include

voidsigncallback(intsignumber)
{
printf("changesignal%d
",signumber);
wait(NULL);
}

intmain()
{
signal(17,signcallback);
pid_tpid=fork();
if(pid

	

	指令查看后臺(tái)：ps aux | grep ./fork

	

	審核編輯：湯梓紅