第六章学习笔记

2024-03-01 22:27:58

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

每个进程PROC都有一个信号处理数组int sig[32]。sig[32]数组的每个条目都指定了如何处理相应的信号，其中0表示DEFault (默认)，1表示IGNore (忽略)，其他非零值表示用户模式下预先安装的信号捕捉(处理)函数。

如果信号位向量中的位I为1,则会生成一个信号I或将其发送给进程。如果屏蔽位向量的位I为1,则信号会被阻塞或屏蔽。否则，信号未被阻塞。只有当信号存在并且未被阻塞时，信号才会生效或传递给进程。

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。

实践：

将书上的代码运行如下图：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <setjmp.h>
#include <string.h>
jmp_buf env;
int count = 0;
void handler(int sig, siginfo_t *siginfo, void *context)
{
    printf("handler: sig=%d from PID=%d UID=%d count=%d\n",
           sig, siginfo->si_pid, siginfo->si_uid, ++count);
    if (count >= 4) // let it occur up to 4 times
        longjmp(env, 1234);
}
int BAD()
{
    int *ip = 0;
    printf("in BAD(): try to dereference NULL pointer\n");
    *ip = 123; // dereference a NULL pointer
    printf("should not see this line\n");
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    int r;
    struct sigaction act;
    memset(&act, 0, sizeof(act));
    act.sa_sigaction = &handler;
    act.sa_flags = SA_SIGINFO;
    sigaction(SIGSEGV, &act, NULL);
    if ((r = setjmp(env)) == 0)
        BAD();
    else
        printf("proc %d survived SEGMENTATION FAULT: r=%d\n", getpid(), r);

    printf("proc %d looping\n", getpid());
    while (1)
        ;
}

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