进程信号篇

1.信号的概念:信号是一个软中断

2.信号的种类

3.信号的产生:

1.信号的概念:信号是一个软中断

问题引入：
- 信号灯
  - 看到绿灯，可以不走吗?可以走，也可以不走。
  - 看到红灯，可以走吗?可以走，也可以不走。
  - 信号灯只是给我传递了一个消息，走不走，取决于我们自己。（软性行为）
1.1 只是告诉有这样一个信号，但是具体这个信号怎么处理，什么时候处理由进程决定的。所以是软中断

2.信号的种类

kill -l 命令可以罗列信号
信号的种类
- 非实时信号(非可靠信号):
  - 特点:信号可能会丢失
  - 1~31
- 实时信号(可靠信号):
  - 特点:信号不会丢失
  - 33~ 64
- 总共定义了62个信号（没有32和33）

3.信号的产生:

硬件产生: .
- ctrl+c : 2号信号 SIGINT （signal interrupt）
  - 键盘当中按下ctr1+c结束一个进程的时候，其实是进程收到了2号信号。2号信号导致了进程的退出。
- ctrl+z : 20号信号 SIGTSTP
  - 在Windows操作系统下，按下ctrl+z，让进程收到EOF,让进程退出。
- ctr1+| : 3号信号SIGQUIT
- 也可以通过命令 kill -[信号值] [pid]
- kill命令：向进程发送信号
软件产生:
- kill函数
  - 头文件：#include<signal. h>
  - int kill(pid_ t pid, int sig);
  - 参数：
    - pid :进程号，要给那个进程发送信号，则填写那个进程的进程号
    - sig :要发送信号的值
  - ```
  #include <stdio.h>
  #include <unistd.h>
  #include <signal.h>
  int main(){
  while(1){
  kill(getpid(),2);
  printf("signal process...\n");
  sleep(1);
  }
  return 0;
  }
```
- raise函数
  - int raise(int sig);
  - 谁调用给谁发送信号。
  - sig :要发送的信号值
  - 成功时返回0，失败时返回非零。
  - 该函数的实现当中是调用kill函数
扩展：
- 崩溃程序收到的信号(结合gdb)
  - gdb调试coredump文件来验证，进程在崩溃的时候收到的是什么信号
  - coredump文件，修改corefile size（一般情况下不需要考虑磁盘空间大小）:ulimit -a unlimited
- 1.解引用空指针（11号信号 SIGSEGV）
  - Segmentation fault：段错误
- 2.内存访问越界（11号信号 SIGSEGV）
  - 这种越界场景并没有让进程崩溃，原因：操作系统容忍进程访问不属于自己的内存，但是有个前提条件，越界访问的内存，没有分配给其他进程所使用。
  - 当操作系统发现进程在越界访问其他进程的内存时，操作系统就会给当前进程发送一个11号信号，让当前进程退出。
- 3.除0（8号信号 SIGFPE）
- 4.double free （收到6号信号）

4.信号的处理方式

操作系统对信号的处理方式 (man 7 signal)
- 默认处理方式:
  - SIG_ DFD，操作系统当中已经定义号信号的处理方式了
    - 2 号信号->终止进程
    - 11号信号 -> 终止进程，并且产生核心转储文件
- 忽略处理方式:
  - SIG_ IGN，该信号为忽略处理(僵尸进程)，进程收到忽略处理方式的信号后，是不进行处理的。
  - SIGCHLD信号
    - 子进程先于父进程退出，子进程退出的时候会给父进程发送SIGCHLD信号，而父进程接收到这个信号之后，是忽略处理的，导致了父进程并没有回收子进程的退出状态信息，从而子进程变成了僵尸进程。
- 自定义处理方式:
  - 程序员可以更改信号的处理方式，定义一个函数，当进程收到该信号的时候，调用程序员自己写的函数。

5.信号的注册

- 基础概念了解:
- 一个进程收到一个信号,这个过程称之为注册，信号的注册和注销并不是一个过程，是两个独立的过程。
- 内核中信号注册
- 位图以及sigqueue队列的的了解
- task_ struct结构体内部
  - struct sigpending pending;
  - sigset_ t
- 三者之间的联系
- 信号的注册:
- 位图更改为1，添加sigqueue节点到sigqueue队列
  - 信号注册的时候，会将信号对应的比特位从0修改为1，表示当前进程收到了该信号。还需要在sigqueue队列当中添加一个sigqueue节点，队列在操作系统内核当中本质上就是一个双向链表(先进先出的特性)。
- 区别:
  - 非实时信号的注册
    - 第一次注册:
      - 修改sig位图(0->1)，修改sigqueue队列
    - 第二次注册相同信号值的信号:
      - 修改sig位图(1->1)，并不会添加sigqueue节点，因此，对于非实时信号，相同信号的sigqueue节点在sigqueue队列当中有且只有一个
  - 实时信号的注册
    - 第一次注册:
      - 修改sig位图(0->1)，修改sigqueue队列
    - 第二次注册相同信号值的信号:
      - 修改sig位图(1->1)，添加sigqueue节点到sigqueue队列当中

6.信号的注销:

非可靠信号
- 1.将信号对应的sig位图当中的比特位置为0(1->0)
- 2.将对应的信号的sigqueue节点进行出队操作
可靠信号
- 1.将对应的信号的sigqueue节点进行出队操作
- 2.判断sigqueue队列当中还有相同信号的sigqueue节点吗
  - 如果有:则比特位不变
  - 如果没有:则比特位改变位0

7.信号的自定义处理方式

7.1 自定义处理方式，就是让程序员自己定义某一个信号的处理方式.
7.2函数
- sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
  - signum:信号值
  - handler:更改为哪一个函数处理，接受一个函数地址，函数指针
    - typedef void (*sighandler_t) (int) ;
    - 注意回调
    - 在调用signal函数的时候，给第二个参数传递函数地址的时候，并没有调用传递的函数。而是，等到进程收到了某个信号之后，才回调刚刚注册的函数
  - 验证：
  - 如果2号和3号信号被同时自定义了，可以用9号信号终止进程
  - 9号信号(强杀)是不能被程序员自定义处理的信号。
7.4 sigaction
- int sigaction(int signum, const struct sigaction*act, struct sigaction *oldact);
  - signum:信号值
  - act:将信号的处理方式更改为act（输入型参数）
  - oldact:原来信号的处理方式（输出型参数）
  - struct sigaction {
    - void (*sa_handler) (int) ;//保在信号处理方式(默认)的函数指针
    - void (*sa_ sigaction) (int，siginfo_t *，void *);//也是保存信号的处理方式的函数指针，但是没有使用。当要使用的时候，配合sa_flags一起使用。当sa_falgs的值为SA_SIGINFO的时候，信号按照sa_sigaction保存的函数地址进行处理
    - (sigset_ t) sa_mask;//当进程在处理信号的时候，如果还在收到信号，则放到该信号位图当中，后续在放到进程的信号位图当中(假设进程正在处理信号A的时候，又来了一个信号B，则信号B会被放到sa_mask这各位图当中，等到进程及那个信号A处理完成后，再把信号B放到PCB的位图中去)
    - int sa_ flags；
    - void (*sa restorer) (void);//保留字段
  - }；
  - 测试1：自定义处理方式
  - 测试2：先以自定义方式处理，再以默认方式处理
7.5内核理解自定义原理

8.信号的捕捉流程

8.1信号的处理时机:当从内核态切换会用户态的时候，会调用do signal函数处理信号（判断进程是否收到信号）
- 有，就处理信号(信号的处理方式(默认，忽略，自定义) )
- 没有，就直接返回会用户态
8.2处理信号的时候，不同的处理方式，
- 默认，忽略:直接在内核就处理结束。
- 自定义处理:调用程序员自己定义的处理函数进行处理
  - 执行用户自定义的处理函数(用户空间)
  - 调用sigreturn()再次回到操作系统内核(内核空间)
  - 再次调用会调用do_ signal 函数处理信号
  - 调用sys_ sigreturn函数回到用户空间，继续执行代码
8.4常见的进入到内核的方式:
- 一调用系统调用函数，
- 内存访问越界，访问空指针
- 调用库函数

9.信号的阻塞.

9.1要理解的点:. 信号的注册是信号注册，信号阻塞是信号阻塞。信号的阻害并不会干扰信号的注册，而是说进程收到这个信号之后，由于阻寒，暂时不处理该信号。
- 阻塞并不是说不处理该信号，而是等该信号不阻塞了之后，在进行处理
9.2从内核理解:
9.3加上信号阻塞之后，理解信号的处理;
- 进入内核，返回之前，会调用do signal函数处理信号，有信号要处理，则先判断该信号是否阻塞，如果没阻塞，再处理信号。如果阻塞，则不处理。
9.4接口:
- int sigprocmask(int how, const sigset_t *set,sigset_ t *oldset);
  - how:想让sigprocmask做在么事情
    - SIG_BLOCK: 设置某个信号为阻塞状态
    - SIG_UNBLOCK :设置某个信号为非阻塞状态
    - SIG_ SETMASK :用第二个参数“set”，替换原来的阻塞位图。
  - set:新设置的阻塞位图
  - oldset :原来老的阻塞位图
    - set:传递进去的是一个位图类型的变量,根据传递进函数的变量，计算新的阻塞位图
    - 可能出现的结果：
    - 1.阻塞单个信号/阻塞多个信号
    - 2.解除阻塞单个信号/解除阻塞多个信号
- 原理解析:
  - 当how为SIG_BLOCK时，函数会根据set，计算新的阻塞位图，方式为:block(new) = block(old) | set;
    - 验证：
    - 结论:9号信号和19号信号是不能被阻塞的
  - 当how为为SIG_UNBLOCK时，函数会根据set，计算新的阻塞位图，方式为:block(new) = block(old) & (~ set) ;
    - 验证：
    - 结论：相同非实时信号的注册和注销只处理一次
  - 当how为为SIG_SETMASK时，函数会根据set，计算新的阻塞位图，方式为:block (new) = set;

10.扩展

1.父子进程+进程等得+自定义信号处理方式
2.volatile关键字
作用:保证内存可见性
- 每次CPU要计算的数据都是从内存当中获取，拒绝编译时优化的方案(从寄存器当中获取)
- gcc/g++的编译选项“-O0,-O1, -O2， -O3年，优化级别时越来越高。( 理解优化级别越高，程序可能执行的越快)

1.信号的概念:信号是一个软中断

2.信号的种类

3.信号的产生:

4.信号的处理方式

5.信号的注册

6.信号的注销:

7.信号的自定义处理方式

8.信号的捕捉流程

9.信号的阻塞.

10.扩展

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