APUE 阅读笔记——信号(Chapter 10)

    本章主要讲述信号的知识，包括信号的基本概念以及给进程发送信号。信号不可靠的原因主要是（1）信号有可能丢失；（2）信号不能阻塞。新的信号机制主要对这两个进行了改进(怎么改进的)。分析了在考虑信号的情况下的可重入函数及中断的系统调用将要发生的情况。介绍了和信号处理程序紧密相关的kill和arise、sleep和alarm函数。介绍了信号集的概念并介绍了依信号集的应用，包括了sigprocmask、sigpending、sigsuspend、sigaction以及在考虑信号的情况下的sigsetjmp和siglongjmp。介绍了在考虑信号机制下的abort、system和sleep函数的实现。

1、信号的基本概念：

• 信号是由于a、硬件原因；b、软件原因；c、用户按下终端；d、kill或arise函数从而产生发送给进程的。
• 在Linux当中有很多信号，见下表归纳：
• 当进程接受到此信号时，可以采取a、忽略；b、默认动作；c、捕捉三种动作的任何一个。

2、signal函数：

• signal函数主要是用来给进程发送信号的：
• 其基本形式为：void (*signal(int signo, void(*func)(int))) (int).其中的信号处理函数为func，其基本形式为 static void func(int signo);故signal函数的第二个参数为一个 void (*)(int)类型的函数指针。其返回值为一个信号处理函数的指针，此函数为void类型，并且需要一个int类型的实参。
• 但是为让程序看起来更直观可以 typedef void Sigfun(int);此时上述定义可以表示为 Sigfun *signal(int signo, Sigfun *);
• 当fork产生一个进程是，由于子进程和父进程代码相同，因此子进程继承了父进程的信号处理函数，而exec由于是转而去执行另外一个程序，因此不能继承。

3、不可靠信号：

• 信号有可能丢失；
• 不能屏蔽信号而只能忽略信号。

4、中断的系统调用：系统调用被信号处理函数中断了会如何

• 可重启系统调用：（read、write、readv、writev、ioctl、wait、waitpid）
• 不可重启系统调用：

5、可重入函数：当正常指令序列被信号处理函数中断了，如果在信号处理程序中也调用了某个函数，则依据正常指令序列中的函数是否会被正确执行从而分为可重入与不可重入函数。

• 造成不可重入函数的主要原因有
  • 函数采用静态存储区
  • 调用哪个malloc和free
  • 采用标准I/O库函数，这些函数大多使用全局数据结构

6、SIGCLD语义：

7、可靠信号和可靠信号术语：

• 可靠信号术语：递送、未决、阻塞、信号屏蔽字
• 信号产生——>进程
  • 信号递送是递送给进程
  • 信号未决则信号产生了但是还没有递送给进程
  • 信号若是阻塞的，则信号是未决的

8、kill和raise函数：

• kill：发送给其余进程或者自己信号：int kill(pid_t pid, int signo);
  • pid>0：发送给特定进程
  • pid<0：发送给特定进程组
  • pid=0：发送给进程组所有进程
  • pid=-1：发送给所有进程
• raise：发送给自己：int raise(int signo);

9、alarm函数和pause函数

• alarm：定时，时间到即产生SIGALRM信号：unsigned int alarm(unsigned int seconds);
• pause：进程挂起知道捕捉到一个信号，并从其信号处理程序返回，pause才返回。
• （实例10-4）sleep的简单实现：由于程序执行的不确定性，有可能在pause执行之前即产生了SIGALARM信号，因而和预期有偏差。
• （实例10-5）采用setjmp和longjmp函数来克服pause函数有可能错过信号从而使得函数可能陷入永久等待的情况。因为SIGALARM处理函数总是会执行的，因此在处理函数里面增加一条程序出口。但是采用longjmp函数会中断其他信号处理程序，因而仍然是不可靠的。

10、信号集

• 因为要设置进程信号屏蔽字，所以出现了信号集(sigset_t)的概念。
• 信号集函数：
  • int sigemptyset(sigset_t *set)
  • int sigaddset(sigset_t *set, int signo);
  • int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
  • int sigfillset(sigset_t *set);
  • int sigismember(const sigset_t *set, int signo);

11、sigprocmask函数：int sigprocmask(int how, const sigset_t *restrict set, const sigset_t *restrict oset); how的取值如下

• SIG_BLOCK:信号屏蔽字变为之前的信号集和set的并集
• SIG_UNBLOCK:取消信号集当中的信号屏蔽字
• SIG_SETMASK:设置进程信号屏蔽字为set信号集

12、sigpending函数：int sigpending(sigset_t *set);将当前进程的信号屏蔽字放入set信号集当中。

13、sigaction函数：int sigaction(int signo, const struct sigaction *restrict act, struct sigacton *restrict oact)当需要临时为某个信号改变其信号处理函数的时候，则可以用sigaction函数。

14、sigsetjmp和siglongjmp函数：int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savemask)和int siglongjmp(sigjmp_buf env, int val)：为了克服longjmp函数返回时信号屏蔽字改变的情况（但是实验的时候并没有出现的预期效果，因为当在信号处理函数的时候，进程并没有把当前的信号加入到信号屏蔽字当中去）。

15、sigsuspend函数：为了克服信号解除阻塞和pause()函数之间的时间窗口从而导致信号丢失的情况出现了一个原子操作函数即sigsuspend函数：int sigsuspend(const sigset_t *set)。此函数首先将信号屏蔽字替换成set所指向的信号屏蔽字集当中。在捕捉到一个信号之前，进程处于挂起状态，直到捕捉到信号并且从信号处理程序返回，则sigsuspend函数执行完成，恢复信号屏蔽字。

16、abort函数：void abort(void)。其实现让进程发送SIGABORT信号给本进程而不使用exit等函数是为了让其执行相应的清理操作。更改信号处理程序——>更改信号屏蔽字——>发送信号给自身。

17、system函数：system函数的实现需要忽略SIGINT和SIGQUIT信号，阻塞SIGCHLD信号。更改相应信号的处理程序——>创建子进程并在子进程中恢复信号处理程序——>子进程中执行程序——>父进程等待子进程终止——>父进程恢复信号处理程序。

18、sleep函数：采用alarm实现：更改信号处理程序——>更改信号屏蔽字——>调用alarm——>sigsuspend等待SIGALARM信号