20191323王予涵第六章学习笔记
信号和信号处理
一、知识点归纳
信号和信号中断
中断:发送给"进程"的事件，它将"进程"从正常活动转移到其他活动
中断的种类:
- 硬件中断
- 其他进程的中断
- 自身造成的中断
其中，每个中断都有唯一的向量号，动作函数是中断表中的中断处理程序。
Unix/Linux中的信号处理
信号类型
Unix/Linux支持的31种信号，在signal.h文件中均有定义
#define SIGHUP 1
#define SIGINT 2
#define SIGQUIT 3
#define SIGILL 4
#define SIGTRAP 5
#define SIGABRT 6
#define SIGIOT 6
#define SIGBUS 7
#define SIGFPE 8
#define SIGKILL 9
#define SIGUSR1 10
#define SIGSEGV 11
#define SIGUSR2 12
#define SIGPIPE 13
#define SIGALRM 14
#define SIGTERM 15
#define SIGSTKFLT 16
#define SIGCHLD 17
#define SIGCONT 18
#define SIGSTOP 19
#define SIGTSTP 20
#dpfine STGTTTN 21
#define SIGTTOU 22
#define SIGURG 23
#define SIGXCPU 24
#define SIGXFSZ 25
#define SIGVTALRM 26
#define SIGPROF 27
#define SIGWINCH 28
#define SIGPOLL 29
#define SIGPWR 30
#define SIGSYS 31
信号处理数组
signal bits:
0 = no signal
1= signal
| 31 | 30 | ··· | I | ··· | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ··· | 1 | ··· |
若向量位中I为1，则会产生信号I，并发送给相应进程
signal mask:
0 = no block
1 = block
| ··· | 0 | ··· |
|---|
若屏蔽位I为1，则信号会被阻塞或屏蔽
signal handler:
0 = default
1 = ignore
other = catcher address
| ··· | 0 | ··· |
|---|
若发现为阻塞信号时，则将信号位清除为0，并尝试通过信号处理数组中的处理函数来处理该信号
信号捕捉函数
#include <signal.h>
int sigaction(int signum,const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact));
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int sig, siginfo_t *siginfo, void *context)
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
};
- sa_handler:指向默认处理函数的指针
- sa_sigaction:用户定义的处理函数
- sa_mask:执行期间需要阻塞的信号
- sa_flags:修改信号处理进程的行为，若要使用sa_sigaction函数，必须将sa_flags设置为SA_SIGINFO
信号处理步骤
- 当某进程处于内核模式时，会检查信号并处理未完成的信号。如果某信号有用户安装的捕捉函数，该进程会先清除信号，获取捕捉函数地址，对于大多数陷阱信号，则将已安装的捕捉函数重置为DEFault。然后，它会在用户模式下返回，以执行捕捉函数，以这种方式篡改返回路径。当捕捉函数结束时，它会返回到最初的中断点，即它最后进入内核模式的地方。因此，该进程会先迁回执行捕捉函数，然后再恢复正常执行。
- 重置用户安装的信号捕捉函数:用户安装的陷阱相关信号捕捉函数用于处理用户代码中的陷阱错误。由于捕捉函数也在用户模式下执行，因此可能会再次出现同样的错误。如果是这样，该进程最终会陷入无限循环，一直在用户模式和内核模式之间跳跃。为了防止这种情况，Unix内核通常会在允许进程执行捕捉函数之前先将处理函数重置为 DEFault。这意味着用户安装的捕捉函数只对首次出现的信号有效。若要捕捉再次出现的同一信号，则必须重新安装捕捉函数。但是，用户安装的信号捕捉函数的处理方法并不都一样，在不同Unix版本中会有所不同。例如，在 BSD Unix中，信号处理函数不会被重置，但是该信号在执行信号捕捉函数时会被阻塞。
- 信号号和唤醒:在Unix/Lintx内核中有两种SLEEP进程;深度休眠进程和浅度休眠进程。前一种进程不可中断，而后一种进程可由信号中断。如果某进程处于不可中断的SLEEP状态，到达的信号(必须来自硬件中断或其他进程)不会唤醒进程。如果它处于可中断的SLEEP状态，到达的信号将会唤醒它。例如，当某进程等待终端输入时，它会以低优先级休眠,这种休眠是可中断的,SIGINT这类信号即可唤醒它。
信号用作IPC
缺点：
● 每个信号由位向量中的一个位表示，只能记录一个信号的一次出现。如果某个进程向另一个进程发送两个或多个相同的信号，它们可能只在接收PROC中出现一次。
● 在执行信号捕捉函数时，虽然可以通过阻塞同一信号来防止竞态条件，但是无法防止丢失信号。
● 大多数信号都有预定义的含义。不加区别地任意使用信号不仅不能达到通信的目的，反而会造成混乱。
二、实践捕捉除0异常信号
"head.h"
#ifndef HEAD_H_INCLUDED
#define HEAD_H_INCLUDED
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <setjmp.h>
jmp_buf env;
int count = 0;
#endif // HEAD_H_INCLUDED
mian.c
#include "head.h"
void handler(int sig, siginfo_t *siginfo, void *context)
{
printf("handler: sig=%d from PID=%d UID=%d count=%d
", sig, siginfo -> si_pid,siginfo -> si_uid,++count);
if(count >= 4)
{
longjmp(env,20191323);
}
}
int BAD()
{
int i = 3;
printf("in BAD(): try to divide zero
");
i /= 0;
printf("could not see this line");
}
int main(void)
{
int r;
struct sigaction act;
memset(&act, 0, sizeof(act));
act.sa_sigaction = &handler;
act.sa_flags = SA_SIGINFO;
sigaction(SIGFPE, &act,NULL);
if((r = setjmp(env)) == 0)
{
BAD();
}
else
{
printf("proc %d survived SEGMENTATION FAULT : r = %d
", getpid(),r);
}
printf("proc %d looping
",getpid());
while(1);
}
运行结果截图:
