【Linux】信号的理解以及信号集处理函数的使用
来源:互联网 发布:淘宝账户自助开通页面 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 22:20
信号产生方式
- 通过终端按键产生。 如ctrl+c 终止进程
- 通过系统函数向进程发送信号。如
kill()
函数,给指定进程发送信号。 - 有软件条件产生信号。如
alarm()
函数,设定一个闹钟信号。 - 硬件异常。如内存越界,除0异常。
利用kill()函数实现自己的kill 命令
// 发送信号给进程#include <sys/types.h>#include <signal.h>int kill(pid_t pid, int sig);
先写一个死循环程序test并在后台跑起来
//test.c#include <stdio.h>int main(){ while(1); return 0;}
这是利用kill 函数实现的mykill:
#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <sys/types.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h>int main( int argc, char** argv){ if(argc != 1) { printf("parameter error.\n"); exit(1); } // 获取pid pid_t pid = atoi(argv[1]); kill(pid, SIGKILL); return 0;}
然后执行jobs ,可以看到后台作业test已经存在。
此时执行mykill 并 输入test程序的pid
第一次执行jobs发现test状态已经从Running 变为 Killed,再次执行就会看到已经被干掉。
认识alarm() 函数
#include <unistd.h>unsigned int alarm( unsigned int seconds);
alarm函数可以设定一个闹钟,告诉内核在seconds秒之后给当前进程发送SIGALRM信号,该信号的默认处理动作是终止当前进程。 函数返回值是0,或者是上次闹钟剩余时间。
比如先设置闹钟10s, 然后调用alarm(0) 表示取消闹钟, 如果返回0, 说明闹钟是在10后响的,如果大于0,则说明该闹钟提前响了。
下面是一个使用alarm函数的小栗子, 测试一秒对可以执行多少次++,并在每次++后打印值:
#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(){ int count = 0; alarm(1); while(1) { count++; printf("count is %d .\n", count); } return 0;}
信号的处理方式
一个进程在收到一个信号后,有三种方式处理方式:
1. 忽略此信号
2. 执行默认动作
3. 提供一个信号处理函数,要求内核在处理该信号时切换到用户态,这种方式也叫捕捉信号。
一个捕捉信号的小例子:
#include <stdio.h>#include <signal.h>#include <unistd.h>void sigact(int num){ printf("\n %d号 信号 被我吃了. \n", num);}int main(){ printf("catch start ... \n"); signal(SIGINT, sigact); // 捕捉 SIGINT 信号,提供自定义动作 while(1) { sleep(1); printf("你杀不掉我 hhh \n"); } return 0;}
在代码中,我们捕捉了SIGINT 信号,也就是2号信号(kill -l 可以看到全部信号列表), 操作系统收到ctrl + c ,发送该信号给当前前台作业。发现执行后它每个一秒打印一条“你杀不掉我 hhh”, 当我们按ctrl+c 也无济于事,因为我们为该进程提供了2号信号的自定义函数“信号被我吃掉了”。最后我们只能以ctrl + \干掉它。
信号在内存中的表示
以上讨论了信号产生的各种原因,而实际执行信号的动作称为递达(Delivery),信号从产生到递达之间的状态,称为信号未决(Pending)。进程可以设置阻塞(Block)某个信号。
如果一个进程阻塞了某个信号,那么在它收到被阻塞的信号时,该信号会处于未决状态。直到对该信号解除阻塞,才会执行抵达的动作。
需要注意的是,信号阻塞和信号忽略是不同的。信号忽略是在该信号被递达后执行的动作,而阻塞说明该该信号在解除阻塞之前不可能递达。
我们知道在系统中运行的每一个进程都有一个 PCB, 而一个进程对应的信号信息也会被操作系统记录在该进程的 PCB 上。在task_struct 结构体会有对应的字段来记录进程当前是否有待处理的信号, 还有记录当前要阻塞的信号,以及信号对应的处理函数。下面用一张图来说明一下关系:
我们可以这样理解:以看做在PCB中有三张表格,分别是block表,pending表,handler表。
block表中1 表示该信号被阻塞,当有信号产生时不会被抵达,会处于未决状态。
而pending表记录未被处理的信号。handler 对应每个信号的处理方式,有默认和忽略,以及一个函数指针,指向我们提供的处理函数。
一大波信号集处理函数袭来
通过上面的表格可以发现,阻塞和未决状态,每个信号只需要对应一个bit位即可解决1表示有效,0表示无效,所以系统为我们提供了信号量集 sigset_t 来保存阻塞和未决的状态。
#include <signal.h>int sigemptyset(sigset_t *set);int sigfillset(sigset_t *set);
以上两个函数用来将信号机全部置0或全部置1,在使用之前,务必调用对应初始化函数,让信号机处于确定状态。
int sigaddset(sigset_t *set, int signum);int sigdelset(sigset_t *set, int signum);
上面两个函数用来给,指定信号集,添加或删除signum信号。
int sigismember(sigset_t *set, int );
用来判断信号集中是否有该信号,有则返回1,无返回0,执行失败返回-1。
sigprocmask函数
用来读取或者更改进程的信号屏蔽集。
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
如果 set 为空 oldset 不为空, 则会将进程原来的信号屏蔽集传出;
如果 set 不为空,oldset 为空, 则会根据 how 参数的指示修改进程的信号屏蔽集;
如果两个指针都不为空, 则先备份原来的信号屏蔽字到 oldset, 然后根据 how参数修改。
how参数有如下函数
sigpending
用来读取当前进程的未决信号集。
#include <signal.h>int sigpending(sigset_t *set);
下面运用上面介绍的信号集函数写一个小实验。
程序运行时,每秒打印一此未决状态信号集,初始全为0,当输出ctrl-c时, 由于我们阻塞了SIGINT信号, 会使该信号处于未决状态。
#include <stdio.h>#include <signal.h>// 打印信号集void printsigset(const sigset_t *set){ int i = 0; for(; i<32; ++i) { if(sigismember(set, i) == 1) printf("1"); else printf("0"); } printf("\n");}int main(){ sigset_t s; sigemptyset(&s); // 初始化 sigaddset(&s, SIGINT); sigprocmask(SIG_BLOCK, &s, NULL ); while(1) { sigpending(&s); printsigset(&s); sleep(1); } return 0;}
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