Linux-进程信号

概念

进程信号：
概念：信号就是软件中断。信号就是用于向进程通知某个事件的产生，打断进程当前操作，去处理这个事件。
linux中信号的种类：使用kill -l命令查看所有信号–62种
1~31：非可靠信号（有可能会造成事件丢失）
34~64：可靠信号（不会丢失事件）
信号的生命周期：产生信号->在进程pcb中注册信号->注销信号->处理信号

信号产生

信号的产生：
硬件产生：
ctrl+c 退出进程
ctrl+| 退出进程
ctrl+z 暂停进程，此时ps -aux | grep 进程名称 可以看到进程处于停止状态。jobs：查看作业，通过fg 作业id：让停止作业继续运行
软件产生：
kill命令发送信号给指定进程 kill -signum pid
kill命令杀死一个进程的原理：默认给进程发送了终止信号
int kill(pid_t pid, int sig); 给pid进程发送sig信号
int raise(int sig); – 给进程自身发送一个指定的信号
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
–sec秒之后给进程自身发送一个时钟信号–SIGALRM
void abort(void); – 给进程自身发送一个SIGABRT信号
int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
给一个进程发送信号的同时携带一个数据过去

信号注册

信号的注册：
注册：在进程中注册一个信号让进程直到自己收到了某个信号
修改pending位图（用于标记是否收到了某个信号），添加一个信号信息节点
非可靠：如果信号没有被注册，则注册；否则什么都不做。链表中不会出现相同非可靠信号信息节点
可靠：不管信号是否注册，都会注册一下。链表中有可能又多个相同的信号信息节点。
sigqueue-双向链表 – 表示有多少信号

信号注销

信号的注销：
注销：将信号信息进程pcb中一处（修改位图，删除节点）
非可靠：删除节点，修改位图为0
可靠：删除一个信号节点，检查链表中是否还有相同节点，没有则修改位图

信号处理

信号的处理：
处理：信号的处理也叫信号的递达，实际上就是打断进程当前的操作，去执行进程的对应信号处理函数。
信号的处理方式：
1.默认处理方式
2.忽略处理方式
3.自定义处理方式–用户自己定义信号的处理回调函数
typedef void(*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
signum:信号值-表示要修改哪个信号的处理方式
handler：新的信号处理方式
SIG_DEL-默认；SIG_IGN-忽略；自定义函数的名称
返回值：成功则返回当前信号原来的处理方式

自定义处理方式的信号捕捉流程：
信号是从程序运行从内核态返回用户态之前处理的。
程序处理信号时在内核态，当遇到回调函数自定义时，因为自定义函数是用户自己写的，返回用户态执行，完成后如果还有信号则继续返回内核态进行，当信号处理完成后返回用户态主流程。
程序运行可以通过中断，异常，系统调用从用户态运行切换到内核态

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>void sigcb(int signo)
{printf("recv signal:%d\n", signo);printf("时间到了\n");alarm(3);
}
int main(int argc, char *argv[])
{signal(信号，处理方式)signal(SIGALRM, sigcb);kill(进程ID,信号值)//kill(getpid(), SIGINT);//raise(SIGINT);alarm(3);while(1){printf("-----\n");sleep(1);}return 0;
}

阻塞：信号的阻塞–阻止信号被递达
一个信号被阻塞后，依然收到这个信号会注册，但是暂时不被处理
pcb中有pending位图-未决信号结合；还有阻塞信号集合
如果要阻塞一个信号，就是在进程的阻塞信号集合中标记这个信号
具体操作：
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
how:操作类型
SIG_BLOCK-- 阻塞set集合的信号 block = block | set
SIG_UNBLOCK – 将set集合中的信号解除阻塞 block &= ~set
SIG_SETMASK–将set集合中的信号设置为阻塞集合的信号block=set
返回值：成功返回0；失败返回-1

实例

先自定义特定信号的处理方式–做打印收到了哪个信号 signal
将所有信号阻塞 sigprocmask block
让程序运行停下来，在这期间给进程发送信号getchar
解除这些信号的阻塞，查看信号处理结果 sigprocmask unblock

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>void sigcb(int signo)
{printf("recv signal:%d\n", signo);
}
int main(int argc, char *argv[])
{signal(SIGINT, sigcb);signal(40, sigcb);sigset_t set;sigemptyset(&set);sigfillset(&set);//zu sesigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);printf("回车后,继续运行\n");getchar();printf("解除信号阻塞,查看结果\n");sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);while(1){sleep(1);}return 0;
}

通过实例，按三次ctrl c，输入四次kill -40命令。最终结果显示ctrl c一次，kill -40四次。
因为ctrl c是SIGINT，在前31属于不可靠信号，因此同时发送阻塞只保留一个。kill -40属于可靠信号，每次发送都保留，等阻塞结束后依次回调。

两个比较特殊的信号：SIGKILL/SIGSTOP 这两个信号不可被阻塞，不可被自定义，不可被忽略，说白了就是无法修改处理方式。

信号的基本应用

信号的基本应用：
SIGCHLD信号：一个子进程退出后，给父进程发送的子进程状态改变信号
但是SIGCHLD默认处理方式就是什么都不做
要避免僵尸进程，则需要在父进程中wait阻塞等待。
如果不想阻塞等待，则可以使用信号来解决
自定义SIGCHLD信号的处理方式，在回调函数中调用waitpid接口
SIGCHLD是一个非可靠信号–意味着多个子进程同时退出，有可能丢失事件
signal(SIGCHLD,SIG_IGN);–显式忽略

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>
#include<sys/wait.h>void sigcb(int no)
{printf("son fork exit\n");waitpid(-1, NULL, 0);
}
int main(int argc, char *argv[])
{signal(SIGCHLD, sigcb);pid_t pid = fork();if(pid == 0){ sleep(3);exit(0);}while(1){printf("------\n");sleep(1);}return 0;
}

waitpid();有子进程退出返回值>0；没有子进程退出返回值==0；出错<0
wait(-1, NULL, WNOHANG)
-1：等待任意一个子进程的退出
NULL：返回值不关心
WNOHANG：将接口设置为非阻塞

SIGPIPE：管道所有读端被关闭则write出发异常对应的信号
SIGPIPE信号默认处理方式就是退出进程，若不想退出则需要自定义/忽略

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/stat.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>void sigcb(int no)
{printf("all pipe read is close\n");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
//更换信号处理方式signal(SIGPIPE, sigcb);umask(0);char *fifo_name = "./test.fifo";int ret = mkfifo(fifo_name, 0664);if(ret < 0 && errno != EEXIST){perror("mkfifo error");return -1;}int fd = open(fifo_name, O_WRONLY);if(fd < 0){perror("open error");return -1;}while(1){char buf[1024] = {0};scanf("%s", buf);int ret = write(fd, buf, strlen(buf));if(ret < 0){perror("write error");return -1;}}close(fd);return 0;
}

关键字：volatile
功能：保持内存可见性–让cpu每次访问变量的时候都从内存中重新获取数据
目的：防止编译器过度优化

可重入函数与不可重入函数：
函数的重入：在不同的执行流程中（main、signal）同时进入一个函数进行执行。
不可重入：一个函数重入后，有可能会造成数据二义或者逻辑混乱。
可重入：一个函数重入后，不会出现问题。
函数是否可重入的重点：一个函数中是否对全局数据进行不受保护的非原子操作（是-不可重入）

//不可重入
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<signal.h>int a = 0, b = 0;int test()
{a++;sleeo(1);b++;printf("%d + %d = %d\n",a, b, a+b);
}void sigcb(int no)
{test();
}int main(int argc, char *argv[])
{signal(SIGINT, sigcb);test();return 0;
}