Linux进程信号之初识信号

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目录

一、初识信号?

1.什么是Linux信号

2.结论

3.信号是如何产生的

1.信号的常见处理动作

2.常见的信号

3.如何理解组合键变成信号呢？

4.如何理解信号被进程保存

5.如何理解信号发送的本质

4.signal函数

5.核心转储

二、系统调用接口

1.kill

2.raise

?3.abort

4.如何理解

三、软件条件产生信号

1.alarm

四、硬件异常产生信号

1.除0错误

2.野指针

五、总结

---

一、初识信号?

1.什么是Linux信号

linux信号本身是一种通知机制，用户和操作系统(本质上都是操作系统)通过发送一定的信号，来通知进程，某些事件已经发生，要来进程后续进行处理

2.结论

1. 进程要处理信号必须具备信号识别的能力(看到+动作处理)
2. 那么为什么进程能够识别信号呢？这是因为程序员在写代码的时候写入的
3. 信号是随机产生的，进程可能正在马自己的事情，所以，信号的后续处理，可能不是立即处理的！
4. 信号会临时的记录下对应的信号，方便后续进行处理
5. 进程会在合适的时候处理信号
6. 一般而言，信号的产生相对于进程而言是异步的

3.信号是如何产生的

#include<iostream>
#include<unistd.h>

using namespace std;
int main()
{
    while(1)
    {
        cout<<"hello Linux"<<endl;
        sleep(3);
    }
    return 0;
}

平常我们随便写一个进程，可以用ctrl+c来终止进程，但本质上这是像这个进程发送了2号(SIGINT)信号

1.信号的常见处理动作

1. 默认(进程自带的，程序员写好的逻辑)
2. 忽略(也是信号处理的一种方式)
3. 自定义动作(捕捉信号)

2.常见的信号

我们通过kill -l，就可以插件Linux里常见的信号！

• 1-31是普通信号是最常用的
• 34-64的是实时信号

man 7 signal，这个代码可以查看信号常用的描述

3.如何理解组合键变成信号呢？

键盘的工作方式是通过：中断方式进行的，当然也可以识别组合键ctrl+c！

OS解释组合键->查找进程列表->前台运行的进程->OS写入对应的信号到进程内部的位图结构中！

4.如何理解信号被进程保存

首先我们要知道是什么信号，是否产生呢？

进程必须具有保存信号的相关数据结构那么用什么呢？

很显然是位图，我们创建一个unisgned int，用比特位对应的位数，以及代表的1和0就可以解决！

进程的PCB内部保存了信号位图字段?

5.如何理解信号发送的本质

信号位图是在task_struct中保存的，而task_struct内核数据结构是由操作系统来管理的，所以只有OS有资格来更改！所以，所有信号都是由操作系统来发送的！！！

所以信号发送的本质就是：OS向目标进程写信号！修改PCB中的指定位图结构，完成“发送”信号的过程！

4.signal函数

?首先我们知道信号常见处理动作有“自定义捕捉”那么如何捕捉呢？

这就要用到signal函数了

typedef void(*sighandler_t)(int)
sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler)

• 首先是一个函数指针，返回值是void参数是int
• 参数一：要捕捉的信号
• 参数二：传刚刚的函数指针

那么如何使用呢

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>

using namespace std;

void catchsig(int signum)
{
    cout<<"捕捉到了一个信号，正在处理中："<<signum<<"      pid:"<<getpid()<<endl;
}

int main()
{
    signal(SIGINT,catchsig);

    while(1)
    {
        cout<<"我是一个进程，我正在运行...  pid:"<<getpid()<<endl;
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

那么我们可以发现两个现象

1. 首先我们捕捉了一个信号
2. 那么ctrl+c为什么不能终止这个进程了呢

这是因为特定信号的处理动作，一般只有一个，比如捕捉了就不能忽略了！

signal函数，仅仅是修改进程对信号的后续处理动作，不是直接调用对应的处理动作

比如，我们这次直接就是更改了进程的处理方法将之变成打印，而并没有将之关闭

而signal函数仅仅是注册，而后续没有收到2号信号的话则不进行调用！

同时我们也证明了，ctrl+c就是我们的2号命令

5.核心转储

我们可以发现3号命令后面加了个Core这个是什么呢？这个叫做核心转储。

一般而言，云服务器（生产环境）的核心转储功能是被关闭的

我们可以用这个命令打开我们的核心转储功能

ulimit -c 10240

此时我们在此kill -3就会发现，多了一个core的文件。那么这个文件是什么呢？

所谓核心转储就是当进程出现某种异常情况的时候，是否由OS将当前进程在内存中的相关核心数据，转存到磁盘中，这样做主要是为了调试。而core文件就是核心转储的数据！

二、系统调用接口

1.kill

int kill(pid_t pid int sig)

• 参数1：指定的进程
• 参数2：指定的信号
• 总结就是向指定的进程发送指定的信号

mykill：

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<string>
#include<stdlib.h>
using namespace std;

static void Usage(string proc)
{
    cout<<"Usage:\r\n\t"<<proc<<"signumber processid"<<endl;
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    if(argc!=3)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(0);
    }
    int signumber=atoi(argv[1]);
    int procid=atoi(argv[2]);

    kill(procid,signumber);
    return 0;
}

2.raise

int raise(int sig)

• 参数1：指定的信号
• 给自己发送指定的信号

int main(int argc,char *argv[])
{
    cout<<"开始运行"<<endl;
    raise(8);
    return 0;
}

?3.abort

void abort(void)

• 无参数
• 给自己发送一个abort信号(6号信号，退出),通常用来终止进程！

int main(int argc,char *argv[])
{
    cout<<"开始运行"<<endl;
    abort();
    return 0;
}

4.如何理解

用户调用系统接口，进程执行OS对应的系统调用代码，OS提取接口的参数，然后向目标写入信号，修改对应的进程信号标记位，等待进程独立并执行对应的动作！

三、软件条件产生信号

管道，读端不光不读，而且还关闭了，写端一直写，这个时候写是没有意义的，OS会自动终止对应的写的进程，是通过发送信号的方式，发送SIGPIPE信号

也就是说当这个进程并不能够满足我们的某种行为的时候，OS就会发送信号终止这个进程

1.alarm

unsigned int alarm(unsigned int seconds)

• 参数一：想要设定的时间

调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发SIGALRM信号, 该信号的默认处理动 作是终止当前进程

int main(int argc,char *argv[])
{
    alarm(1);
    int count = 0;
    while(1)
    {
        cout<<count++<<endl;
    }
    return 0;
}

我们发现才两万多，为什么这计算这么点呢？

因为这是我们的cout+云服务器网络发送过来+显示到外设=IO所以才会这么慢！

如果我们想要单纯的计算算力，则可以用信号捕捉的方式来计算

int count = 0;

void catchsig(int signum)
{
    cout<<count<<endl;
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    alarm(1);
    signal(SIGALRM,catchsig);
    while(1)
    {
        count++;
    }
    return 0;
}

? ?

但是我们设定了一个闹钟，一旦触发一次就会自动移除，所以我们可以捕捉的时候再加上一次就可以了?

int count = 0;

void catchsig(int signum)
{
    cout<<count<<endl;
    alarm(1);
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    alarm(1);
    signal(SIGALRM,catchsig);
    while(1)
    {
        count++;
    }
    return 0;
}

这样我们就最基本的完成了一个定时器功能

四、硬件异常产生信号

1.除0错误

如果我们有一个除0错误的代码，OS会给进程发送8号信号

void catchsig(int signum)
{
    sleep(1);
    cout<<"捕获了一个信号： "<<signum<<endl;
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    int a=100;
    a/=0;
    signal(SIGFPE,catchsig);
    while(1)
    {
       sleep(1);
    }
    return 0;
}

我们会发现一直在死循环的捕捉，但是为什么会一直死循环呢？

首先我们要理解除0：

首先计算的是cpu，是一个硬件，CPU内部有一个寄存器，叫做状态寄存器（位图），是有对应的状态标记位进行溢出标记的，OS会自动进行计算完毕之后的检测！如果溢出标记位为1，则OS里面会识别到有溢出问题，立即只要找到当前谁在运行，提取出PID，os完成发送信号，进程就会再合适的时候处理

但硬件出现异常，进程一定会退出吗？不一定，只是默认是退出，但是即便不退出，我们也不能做什么。

那么为什么会死循环呢？这是因为寄存器中的异常一直没有被解决！

2.野指针

就比如我们的野指针问题也是一样的，会出现段错误，11号信号（SIGSEGV）

那么如何理解野指针或者越界问题呢？
首先我们的指针找到对应的地址，都是通过地址才找到目标位置的，我们语言上面的地址，全部都是虚拟地址，是由虚拟地址转换成物理地址的，是经过页表+MMU（硬件！）找到对应的物理地址的！所以，野指针或者越界，是非法地址，所以MMU转换的时候，是一定会报错的！

五、总结

所有的信号，有他的来源，但最经全部都是被OS识别，解释，并发送的！