Linux中的信号(注册,注销,处理,阻塞)

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未决:pending(汉语翻译:待定,即将发生)

信号产生但没有被处理,pending表0变1,表示进程收到对应信号(准确的来说叫信号写入)阻塞,为了拦截对应信号做出对应的处理动作。不想处理某些信号,拦不住别人给进程发信号待定是可以随时递达(被处理),如果没有被阻塞,信号会在合适的时候递达(被处理)什么叫合适的时候:从内核态切换到用户态时进行信号的检测和处理如果信号阻塞,该信号永远处于未决状态总之pending表就是随时能处理信号,一旦设置了阻塞,只有解除阻塞才能处理信号

信号注册

信号注册:在进程中做标记,让进程能够知道自己收到某个信号,官方说法操作系统内核给进程发送信号的过程,这个过程称为注册

PCB中有一个pending未决(没有被处理)信号的集合(是一个位图结构),标记进程收到了某个信号PCB中有一个sigqueue链表(实质是一个双向链表),进程每收到一个信号,就是给该链表中添加一个对应信号的节点,并且修改位图,将信号值对应位置置1

非可靠信号注册:

如果没有收到信号则注册(添加节点,位图置1)如果之前收到了信号还未处理,则什么都不做(丢弃)

可靠信号注册:

不管位图是否置1(是否已经注册,还没处理),都会添加一个信号节点

可以通过sigqueue函数在发送信号的同时携带数据

信号注销

什么是注销:

在信号被处理之前,消除信号存在的痕迹主要防止信号被重复处理

非可靠信号的注销:

删除信号的信息节点,位图置0

可靠信号的注销:

删除信号的一个信息节点,当前没有相同节点则位图置0

信号处理

处理就是调用信号的处理函数

有三种处理方式

默认处理:系统中已经定义好了处理方式

忽略处理:空的处理方式

SIGCHLD:子进程再退出时给父进程发送一个SIGCHLD信号,父进程对于该信号的处理方式是忽略处理 该信号对于所有进程而言都是忽略处理

自定义处理:自己定义一个处理函数,替换掉处理函数

自定义处理函数signal

用handler函数,替换signum信号当前的处理函数

Linux中的信号(注册,注销,处理,阻塞)插图

自定义信号的捕捉流程(捕捉流程:从用户态进入内核态,找到信号并处理的过程)

进入内核的原因:

系统调用函数中断进程异常

当前执行流在用户态收到信号,不能立即处理信号,而是从用户态切换到内核态时处理

进入内核后,执行流并不知道要处理信号,而是执行一些功能当要从内核态返回到用户态,一定会调用do_signal函数判断当前进程有无收到信号,收到则立即处理,没有直接返回到用户态

如果有信号就执行信号对应动作

如果是自定义处理方式,会从内核态切换到用户态执行自定义函数,调用sigreturn函数再次进入到内核(不能以内核身份执行用户写的自定义代码)

再去调用dosignal判断是否有其它信号需要处理

信号阻塞

阻塞(阻塞不是在处理信号)

信号被阻塞后依然会注册,但是暂时不处理(直到被解除阻塞)

PCB中有个block阻塞信号集合,哪个信号被添加到block阻塞集合中,表示收到信号但暂时不处理

更改或获取进程的信号block表(将信号集合设置进内核)

int sigprocmask(int how, const sigset_t* set, sigset_t* oset)

how:对PCB中信号阻塞集合进行的操作

SIG_BLOCK:block|=set

把set集合中的信号添加到block集合中,阻塞set集合中的信号

SIG_UNBLOCK:block&=~set

解除

SIG_SETMASK:block=set

重新设置block表

oldset将修改前block集合中的信息添加到old中,便于还原

是输出型参数,将原block返回,不想返回设置为NULL

要屏蔽2号信号,将2号信号添加到set中

set是输入型参数

函数在阻塞指定信号时,就要传进去一个集合, 意味着要将所有的信号添加到一个集合中所以要先定义一个信号集合的变量sigset_t通过sigsetempty(sigset* set)先将集合中的数据清空通过sigaddset(sigset_t* set, int sugnum)—-将signum添加到set集合中(单个添加)通过sigfillset(sigset_t *set)————————将所有信号添加到set中通过sigdelset(sigset_t *set, int signum)—-移除指定信号通过sigismember(sigset_t *set, int signum)–按段信号signum是(返回1)否(-1)在set信号集合中

9号和19号不能被阻塞,忽略,自定义

僵尸进程是已经死了的

SIGPIPE

管道读端关闭,继续写,会在write会触发异常

SIGCHLD

子进程退出时给父进程发送的信号这个信号的默认处理方式是忽略,因此未对子进程退出做出处理

修改SIGCHLD的默认处理方法(让回调函数内部wait子进程)其实并不合理

因为该信号是非可靠信号,大量子进程同时退出,发出的多个非可靠信号可能只注册了一次

可直接显示忽略,明确告诉OS,子进程退出我不关心,直接把资源回收

signal(SIGCHLD, SIG_IGN)

或者在回调函数内部,使用waitpid循环等待每一个子进程退出的信号

int sigpending(sigset_t *set)

获取当前进程的pending信号集(输出型参数),放入set集合中

PCB如何获取signal函数使用自定义信号

在PCB有一个结构体指针struct sighand_struct* sighand,该指针指向结构体sighand_struct;

该结构体中有一个struct k_sigaction action[_NSIG]数组,数组中的每个元素是一个多重嵌套结构体,如图

Linux中的信号(注册,注销,处理,阻塞)插图1

action数组中一个元素就保存了一个信号对应的处理方式,例如,2号信号对应一个action数组中的元素,2号信号的处理方式就保存在_sighander_t类型的变量中该类型的变量保存了三种数据,就是上述的三种信号处理方式,默认处理、忽略处理、自定义处理

PCB与signal函数的关系

在调用signal函数,参数sighandler保存了新函数地址,该新地址是传送给PCB中action数组的元素,该元素内容被修改就通过signal函数改变了2号信号的处理方式,当进程在处理2号时通过PCB一步步找到action数组找到2号信号的处理方式,发现其处理方式是自定义的函数从而调用自定义的函数

sigaction函数

修改指定信号的处理动作

改变action数组元素中第二个结构体,而signal函数只是改变该结构体下的一个成员变量

需要配合其他函数使用

Linux中的信号(注册,注销,处理,阻塞)插图2

sa_handler是信号的处理方式

sa_mask:信号正在被处理时,内存会将当前信号加入到信号屏蔽字,信号返回时回复成原来的信号屏蔽字

这样保证了在处理某个信号时,此信号再次产生就会被阻塞直到当前处理结束

Linux中的信号(注册,注销,处理,阻塞)插图3

需要用到的清空函数(上图黑色部分指错了):

Linux中的信号(注册,注销,处理,阻塞)插图4

可重入函数

现有一个链表需要进行头插,在执行头插函数时,代码进入内核在退出时发现一个信号,该信号也是在执行头插代码

这样会发生内存泄漏,信号所调用的头插函数插入的节点找不到了,这种函数就称为不可重入函数

如果只是访问变量或者参数,则称为可重入函数

volatile关键字

Linux中的信号(注册,注销,处理,阻塞)插图5

在编译的时候,全局变量flags只进行逻辑运算,编译器会自动将其优化,将变量优化到寄存器中

不从内存中读取,而信号修改flag的值只是对内存值修改

防止编译时因优化,使CPU不从内存中取值,而从寄存器中取值

sigchld

子进程退出时不是默默的退出

子进程退出时会给父进程发送SIGCHLD信号,该信号的默认处理方式是IGN(忽略)

无论是阻塞还是非阻塞,都需要父进程主动去询问

则现在提前告诉子进程,子进程死亡时发消息,父进程收到后回收资源即可

所以通过signal函数修改SIGCHLD信号的处理方式,改为wait等待子进程即可

前七个子进程结束,通过waitpid等待成功,在等待第八个子进程退出时,父进程会阻塞在waitpid函数处

通过sigaction将SIGCHLD的处理动作设置为SIG_IGN,这样fork出来的子进程在终止时会自动清理掉,不会产生僵尸进程

这两个忽略其实没有任何区别

意义:手动设置了SIG_IGN,除了修改父进程,子进程也会受影响,让子进程退出不给对应父进程发送信号

在OS层面上,手动设置信号,会在设置子进程时不给父进程发消息,并自动释放

总结

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持。


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