进程信号介绍：

操作系统通过信号来通知进程系统中发生了某种预先规定好的事件（一组事件中的一个），它也是用户进程之间通信和同步的一种原始机制。一个键盘中断或者一个错误条件（比如进程试图访问它的虚拟内存中不存在的位置等）都有可能产生一个信号。Shell也使用信号向它的子进程发送作业控制信号

简易来说，信号即是信号与操作系统的一种的沟通方式

信号的概念

信号是进程之间事件异步通知的一种方式，属于软中断。

信号

kill -l命令可以查看信号

可以看到信号都有属于自己的编号和宏定义

  • 1~31的信号为普通信号
  • 34~64的信号为实时信号

注意：没有 32、33信号

信号产生

  • 1.通过终端按键产生信号
  • 2.调用系统函数向进程发信号
  • 3.由软件条件产生信号
  • 4.硬件异常产生信号

信号的处理不是立即执行的

假设你现在在做一件事情，这时候你的朋友叫你过去帮他做一件事情，这时候你去不了，因为你还在做自己手头上的事情，优先级更高，所以会选择先做好这件事情再去帮忙。

异步：即信号的发送不是同时的，有时候需要发送，而不是统一同时发送的。

因为信号产生是异步的，当信号产生的时候，对应的进程，可能正在做更重要的事情，进程暂时不处理这个信号。

信号处理有三种方式：

  • 1. 忽略此信号。
  • 2. 执行该信号的默认处理动作。
  • 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执行这个处理函数,这种方式称为捕捉 (Catch)一个信号。自定义处理，由用户提供

忽略信号是处理信号的方式，处理的方式是忽略

而阻塞信号，是不处理信号

忽略和阻塞要分清

进程信号的术语

  • 递达：进程执行信号的处理动作
  • 信号未决：信号从产生到递达之间的状态
  • 阻塞：进程可以对信号阻塞，被阻塞的信号处于未决状态，直到进程解除信号的阻塞状态，才可以递达

signal函数

捕捉指定函数，并执行自定义函数

void handler(int signo)  {    cout<<"我是一个进程，刚刚获取了一个信号："<<signo<<"cnt: "<<endl;  }int main(){  signal(2,handler);  //捕捉2号信号，并执行handler函数return 0;}

注意：9号信号不允许被自定义捕捉

kill函数

给指定进程发送指定信号

kill(2,指定进程pid）;

失败时返回-1

raise函数（信号）

给自己（该进程）发送指定信号

raise（2）

abort函数（）

abort

给该进程发送6号信号，并终止进程

6号信号可以被捕捉，但捕捉后，进程依旧结束

sigset_t

是用来表示信号集类型的

sigset_t bsig，obsig

创建两个信号集

阻塞信号集也叫做当 前进程的信号屏蔽字(Signal Mask)

sigemptyset函数（&信号集）

初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit清零,表示该信号集不包含 任何有 效信号。

sigfillset函数 （&信号集）

初始化set所指向的信号集,使其中所有信号的对应bit置位,表示 该信号集的有效信号包括系 统支持的所有信号。

sigaddset函数（&信号集，信号）

将指定信号添加到指定信号集中

sigpending函数（&信号集）

获取正在送往进程中被阻塞的信号合集并放入指定信号集中

sigismember（&信号集，信号）

sigismember是一个布尔函数,用于判断一个信号集的有效信号中是否包含 某种 信号,若包含则返回1,不包含则返回0,出错返回-1。

注意,在使用sigset_ t类型的变量之前,一定要调 用sigemptyset或sigfillset做初始化,使信号集处于确定的 状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信

sigprocmask函数（操作，set，oset）

把set的信号集修改obset

检查或修改指定信号相关联的处理动作 可同时两种操作

有三种操作

  • SIG_BLOCK set包含了我们希望添加到当前信号屏蔽字的信号
  • SIG_UNBLOCKset包含了我们希望从当前信号屏蔽字中解除阻塞的信号
  • SIG_SETMASK设置当前信号屏蔽字为set所指向的值

进程崩溃的本质是该进程收到了异常信号

崩溃了不一定导致进程结束，可以捕获

小结：

  • 所有的信号产生，最终都要由OS来执行
  • 信号处理不一定是立即处理，而是在合适的时候
  • 信号不是被立即处理，是会被暂时记录下来，记录在进程PCB内
  • 一个进程在没有收到信号时，它知道遇到什么信号，该做什么反应
  • OS向进程发信号，实际上向进程控制块中,写入信号数据。

信号在内核表示的示意图

先看nending是否接收到信号，再看block是否要拦截，最后看handler的处理方式

刚才我们提到，进程信号，不是立即处理的，而是会被暂时记录下来，存储在进程PCB中，处理是在合适的时候

那这个合适的时候是什么？：当前进程从内核态切换回用户态时，进行信号的检测与处理

用户态切换到内核态原因

  • 1系统调用
  • 2进程切换

内核级页表所有进程共享，只有一份

用户级页表每一个进程都要一份并且相互不同

无论进程怎么切换，都可以找到内核的代码和数据，前提要有权限，当前进程如何具备权限，访问这个内核页表，乃至访问内核数据。

要进行身份切换

进程是用户态，只能访问用户级页表

进程是内核态，能访问用户级页表和内核级页表

如何区分进程是用户太和进程态

CPU内部都有对应的状态寄存器CR3，有比特位表示当前进程的状态。

0：内核态 3：用户态

内核态具有更高权限，可以访问所以代码

用户态只能访问自己的代码

我们的程序，会无数次直接或间接的访问系统级软硬件资源（管理者是OS）本质上，你并没有自己去操作这些软硬件资源，而是必须通过OS->无数次陷入内核（1.切换身份 2.切换页表）-》调用内核的代码-》完成访问的动作-》结果放回给用户（1.切换身份 2.切换页表）->得到结果

这里我们会发现，当有自定义捕捉时，为什么操作系统还要把内核态切换回用户态，执行完后，再返回内核态呢？内核态还有更高权限，可以访问所以代码，这样做岂不是多此一举？首先我们要知道，自定义捕捉，是用户提供的，你能保证用户提供的代码是安全吗？如果是恶意代码呢？并且内核态权限高，用内核态的身份去执行这段不知道安全性的代码，风险会不会无限大呢？所以这样做其实是为了保护操作系统。

sigaction（信号，新动作，旧动作）捕获信号，执行动作

structsigactionact，oact创建动作

act.sa_handler=handler:自定义动作

SIG_IGN:忽略

SIG_DFL:默认

act.sa_flays=0;默认为0;

当一个被捕捉的信号，在执行处理动作时，会自动屏蔽该信号，直到执行动作结束，才会把该信号从信号屏蔽字解开，若在执行动作时，还要把屏蔽其他时，可以sigaddset(&act.sa_mask,信号）会在执行这个信号递达自动屏蔽指定信号

子进程退出时，暂停，继续会自动发送SIGCHLD 17号信号