文章目录
- 背景
- 信号种类
- 信号捕捉
* - signal
- 事后调试
* - ulimit
- kill命令模拟
- 信号产生
- 信号的保存
* - 信号递达
- 信号未决
- 信号阻塞/屏蔽
- 操作
– - handler表操作
- 信号捕捉
* - 内核态与用户态
- 信号递达
- 信号总结
; 背景
- 对信号的处理的方式是早于信号的生成
- 没有任何行为在不贯彻OS的情况下，可以对内核数据结构进行访问。因此无论是以什么方式产生的信号，最终都是要通过OS传递给进程，
- 信号是一种异步通信方式，即信号可以在进程生命周期的任意时刻发送，可能因为当前进程正在处理某个任务而暂时搁置对信号的处理
- 信号是一种触发条件，对其的处理动作（函数），一定已经内置在OS内核中
- 即使进程接受了信号，也会因为当前的任务而搁置对信号的处理，最后在合适的时候去处理这个信号，这个时机是内核态到用户态转换的是时候。
- 进程奔溃的本质是收到了相应的信号，执行了相应的默认动作，杀死了进程
信号种类
- 1~31为普通信号，34 ~64为实时信号。
- 9号信号不可被自定义捕捉，不可被屏蔽，这是一种OS的保护机制
; 信号捕捉
一般而言信号的处理有3种方式：
- 默认动作，由OS内核提供的对该信号捕捉后的处理行为
- 忽略，OS捕捉了该信号，但是不做任何的处理行为
- 自定义动作，由用户通过使用signal函数修改OS捕捉该信号的行为为自定义的地址。
signal
#include
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
- 修改OS采取的默认行为，为自定义的行为；只有当信号递达时，才会采取相应的行为。
- signal内部会回调 handler函数，并个handler传递signum；
- 本质上是修改函数指针数组中的元素。
事后调试
.1. 在linux中，当一个进程退出的时候，它的退出码和退出信号都会被设置。
- 如果需要，OS会设置退出信息中的core dump标志位，将进程中的数据传储到磁盘中，方便后期调试。
- 一般core dump 标志位是不被设置的，可以通过 ulimit -a 查看是否设置
- 进程如果异常退出，会生成一个core.pid的文件，但是并不是所有的异常都会生成core.pid文件，如9号信号
; ulimit
- ulimit -a查看 core dump 是否设置
- ulimit -选项 +数据
kill命令模拟
用户层调用kill函数，底层扔会转移到OS方面发送信息
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
void Usage(const char *proc)
{
printf("Please Usage : %s -signo who \n", proc);
}
// ./test signo who
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 3)
{
Usage(argv[0]);
return 1;
}
int signo = atoi(argv[1]+1);
int who = atoi(argv[2]);
kill(who,signo );//用户层调用kill函数，底层扔会转移到OS方面发送信息
printf("signo %d who %d\n", signo, who);
}
信号产生
- 站在进程的内外去分析信号产生的方式
; 信号的保存
- OS向进程发送了信号，但是进程可能会忙于自己的任何无法即可响应这个信号，因此在进程PCB中有必要需要一个保存信号的容器
- 每个信号都要其对应的信号码，OS内核中采取位图来标识是否收到信号，对于多个重复信号只响应一个
- 关于信号的保存相关的容器有3个：block，pending，handler表
- block和pending都是一种由OS内核提供的位图结构，handler是函数指针数组表
- block是阻塞又叫信号屏蔽字，用于表明是否阻塞某个信号
- pending(未决表)，用于存放没有被递达的信号，每个比特位表示是否保存某个信号
信号递达
实际执行信号的处理动作叫信号递达
动作有：默认，忽略，自定义捕捉
信号未决
- 信号从产生到递达之间的转态也就是信号只是被保存了，并没有立即响应，称为信号未决。
- 处于未决，可能一会就可以递达，也可以因阻塞，直到取消阻塞才能递达
信号阻塞/屏蔽
进程暂时屏蔽某种信号，也称为信号阻塞；
阻塞2个情况：
- 当信号第一次来的时候，保存信号，但是阻塞其递达
- 当进程需要信号递达时，阻塞其递达
操作
block和pending是由内核提供的一种位图数据结构，这个内核数据结构类型是sigset_t
#include
//初始化
int sigemptyset(sigset_t *set);//位图全部置为0
int sigfillset(sigset_t *set);//位图全部置1
//添加
int sigaddset (sigset_t *set, int signo);//向位图中添加一个信号,即信号对应位置1
//删除
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);//将某个信号位置0
//查找
int sigismember（const sigset_t *set, int signo);//判断某个信号是否存在set中
block表的操作
sigprocmask修改的是block表
#include
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
//oldset用于接收老的block中的数据
int how注意SIG_SETMASK将set信号赋值到block中赋值，用的比较多SIG_BLOCK将set中的信号添加到block中是添加，不是赋值SIG_UNBLOCK从block中去除set中的信号
void ShowSet(sigset_t *set)
{ for(int i=1;i
pending表的操作
对于pending，OS只允许我们获取pending表中的内容，对于信号的保存的由OS负责。
#include
//获取pending位图中的内容
int sigpending(sigset_t *se);
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
void ShowSet(sigset_t *set)
{
printf("cur pending process:");
for (int i = 1; i < 32; ++i)
{
if (sigismember(set, i))
{
printf("1");
}
else
{
printf("0");
}
}
cout << endl;
}
void handler(int signo)
{
sigset_t oset;
sigpending(&oset);
ShowSet(&oset);
sleep(1);
// exit(1);
}
int main()
{
signal(2, handler);
sigset_t iset; //输入参数
sigset_t oset; //输出参数
sigemptyset(&iset);
sigemptyset(&oset);
sigaddset(&iset, 2);
// sigaddset(&iset,3);
// sigaddset(&iset,9);
sigprocmask(SIG_SETMASK, &iset, &oset);
int cnt = 0;
while (1)
{
sigset_t tmp;
sigemptyset(&tmp);
sigpending(&tmp);
ShowSet(&tmp);
sleep(1);
++cnt;
if (cnt == 10)
{
printf("恢复2号\n");
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &iset, NULL);
//break;
// cnt=0;
}
}
return 0;
}
handler表操作
- handler表就是一个函数指针数组。
- signal和 sigaction都可以对handler表进行修改
#include
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
#include
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);//这个就是函数指针
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
};
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act,
struct sigaction *oldact);
sa_handler :函数指针
sa_mask：用与当进行信号处理动作时，屏蔽其他信号的一种内核位图结构
当某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时,如果这种信号再次产生,那么 它会被阻塞到当前处理结束为止。 如果在调用信号处理函数时,除了当前信号被自动屏蔽之外,还希望自动屏蔽另外一些信号,则用sa_mask字段说明这些需要额外屏蔽的信号,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字 。
void handler(int signo)
{
while(1)
{
printf("get a signo %d\n",signo);
//printf函数底层会用到OS内核的write函数，也就是说其会从用户态转到内核态
//如果检测到其它信号就会递达
sleep(1);
}
}
int main()
{
// struct sigaction {
// void (*sa_handler)(int);
// void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
// sigset_t sa_mask;
// int sa_flags;
// void (*sa_restorer)(void);
// };
//signal(2,handler);
struct sigaction act;
memset(&act,0,sizeof(struct sigaction));
act.sa_handler=handler;
//添加屏蔽信号
// sigemptyset(&act.sa_mask);
// sigaddset(&act.sa_mask,3);
// sigprocmask(SIG_BLOCK,&act.sa_mask,NULL);
sigaction(2,&act,NULL);
while(1)
{
printf("hello word\n");
sleep(1);
}
return 0;
}
信号捕捉
- 进程从内核态向用户态的转换时，进行信号检测，发生信号递达
- 当某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时,如果这种信号再次产生,那么 它会被阻塞到当前处理结束为止。
内核态与用户态
- 电脑启动，OS也要启动，OS能被启动的原因就是电脑会自动到内核代码与数据区，执行相应的启动代码
- 通过内核页表，执行内核代码时，处于内核转态；通过用户级页表执行用户代码时，处于用户态；这通过CPU中的一种状态寄存器进行区分。
- 其实很多的库函数（printf）都是对内核代码的封装（像数学相关的函数sin，cos等就不是，其直接使用CPU进行计算），系统调用函数更是。要想执行这些函数，必须由用户身份转换到内核身份才能使用内核函数、代码与数据。
- . 状态的改变本质是权限的改变，只有具有的内核权限才能执行内存代码。
- .使用的进程都共用同一套内核代码，这保证了无论进程怎么被调度都不会影响对内核代码的使用
; 信号递达
信号的捕捉发生在：进程从内核态到用户态的转换时，OS会进行信号检测，如果有信号就递达即捕捉信号。递达的方式：默认，忽略，自定义方式；如果使用自定义方式，会转换为用户态，之后会进入内核态，再次检测信号，直到递达结束，返回用户态。会呈现以下图片
信号总结
- 信号的产生方式很多，但最终只能通过OS向进程传递信号，对于信号的不能立即递达的信号，会被保存在pending表中，是否能被递达看的是block阻塞表，递达方式看的是handler表。
- 当进程从内核态返回到用户态时，OS会进行信号检测来决定是否递达某些信号。
- 对于普通信号，不会保存后续的重复信号，对于实时信号，采用链表保存重复的信号
Original: https://blog.csdn.net/qq_55439426/article/details/127815197
Author: New Young
Title: OS＞＞信号的产生，信号的保存，信号的捕捉
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