【Linux】进程信号之信号的产生

news2025/1/11 2:42:55

进程信号 一

  • 一、信号入门
    • 1、信号的一些特性
    • 2、信号的处理方式
      • 信号捕捉初识
    • 3、Linux下的信号
  • 二、信号的产生
    • 1、通过终端按键产生信号
    • 2、调用系统函数向进程发信号
      • a、kill函数
      • b、raise函数
      • c、abort函数
    • 3. 由软件条件产生信号
    • 4、硬件异常产生信号
  • 结语

一、信号入门


什么是信号:信号就是一条消息，它用来通知进程系统中发生了一个某种类型的事件。

信号是多种多样的，并且一个信号对应一个事件，这样才能知道收到一个信号后，到底是一个什么事件，应该如何处理这个信号。

1、信号的一些特性

在这里插入图片描述

  1. 进程在没有收到信号时就已经知道了一个信号应该怎么被处理了，这说明进程能够识别并处理信号。
  2. 信号对于进程来说是随时都有可能产生的，因此进程与信号是异步的！
  3. 由于进程与信号是异步的，当信号产生时，进程可能正在执行优先级更高的事情，这时进程并不能立即处理信号，需要在合适的时候再进行处理，因此在这个空窗期内信号要能够被保存起来，这说明进程具有记录信号的能力！
  4. 进程记录的信号可能有很多个，因此进程需要用一种数据结构去管理所有的信号，在Linux下对于信号的管理采用的是位图结构，比特位的位置代表信号的编号。
  5. 所以所谓的发送信号本质就是：直接修改特定进程的信号位图中的特定的比特位。（由0 -> 1）
  6. 进程信号的位图结构本质还是属于task_struct里面的数据，因此对于进程信号的位图结构里面的数据的修改，只能有操作系统来完成，即无论有多少种信号产生的方式，最终都必须让OS来完成最后的发送过程!

2、信号的处理方式

  1. 执行默认动作（即操作系统给信号设定的默认动作）
  2. 忽略信号
  3. 执行自定义动作（用户修改了操作系统设定的默认动作，改成了自己想要的动作）,操作系统为我们提供一个信号处理函数signal,可以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。

信号捕捉初识

信号捕捉主要是使用signal函数，该函数内部使用了回调函数。

在这里插入图片描述
该函数的作用就是将指定的信号的默认行为更改为执行第二个参数对应的函数，这个函数要求必须是返回值为void参数是int的函数。

  • 参数：
    1. 信号的编号。
    2. 回调函数的函数指针。
  • 返回值： 返回先前的信号处理函数指针，如果有错误则返回SIG_ERR(-1)。

实例代码：
我们在键盘下按的 Ctrl + C 其实就是2号信号，下面我们尝试对2号信号进行捕捉。

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void hander(int sig)
{
    std::cout << "get a signal " << sig << std::endl;
}


int main()
{
    signal(2, hander);
    while (true)
    {
        std::cout << "我正在运行...,我的PID是: " << getpid() << std::endl;
        sleep(1);
    }
    
    return 0;
}

运行结果：

可以看到我们使用 Ctrl + C 已将无法终止进程了，变成了我们自定义的动作了！
在这里插入图片描述

3、Linux下的信号

在Linux下我们可以使用kill -l命令列出所有的信号。

在这里插入图片描述

仔细观察我们发现，这里面是没有32 ,33号信号的！其中从1~31号信号是普通信号，34~64是实时信号。（这里我们主要讨论普通信号）

  • 每个信号都有一个编号和一个宏定义名称，这些宏定义可以在/usr/include/bits/signum.h中找到。
    在这里插入图片描述
  • 对于普通信号默认的处理动作是什么，在man 7 signal中都有详细说明。
    在这里插入图片描述

二、信号的产生

在Linux下进程信号的产生是有多种方式的，下面我们就来一起了解一下吧！

1、通过终端按键产生信号

在Linux下输入命令可以在Shell下启动一个前台进程，当我们想要终止一个前台进程时，我们可以按下 Ctrl + C 来进行终止这个前台进程，其实这个 Ctrl + C 也是一个信号，它对应的信号的2号信号SIGINT，这个信号对应的默认处理动作就是终止当前的前台进程。

在这里插入图片描述

  • 用户按下 Ctrl-C ，这个键盘输入产生一个硬件中断 ，被OS获取，解释成信号，发送给目标前台进程，前台进程因为收到信号，进而引起进程退出

  • Ctrl-C 产生的信号只能发给前台进程。一个命令后面加个&可以放到后台运行，这样Shell不必等待进程结束就可以接受新的命令，启动新的进程，同样这样的后台进程也无法使用Ctrl-C 来进行杀死。

  • Shell可以同时运行一个前台进程和任意多个后台进程,只有前台进程才能接到像 Ctrl-C 这种控制键产生的信号。

关于硬件中断：

  • 硬件中断是由硬件设备触发的中断，当硬件设备有数据或事件需要处理时，会向CPU发送一个中断请求，CPU在收到中断请求后，会立即暂停当前正在执行的任务，进入中断处理程序中处理中断请求。

关于软中断

  • 信号是进程之间事件异步通知的一种方式，属于软中断。

2、调用系统函数向进程发信号

a、kill函数

在这里插入图片描述
kill函数是操作系统给我们提供的一个系统调用，通过它我们能够给指定的进程发送指定的信号。

  • 参数：

    1. 目标进程的pid。
    2. 要发送的信号signal。

  • 返回值：调用成功就返回 0，调用失败就返回 -1。

kill命令其是就是调用kill函数实现的，下面我们也来模拟实现一下kill命令。

实例代码：

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdlib>
#include <cerrno>
#include <cstring>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>

void Usage(const std::string proc)
{
    std::cout << "Usage:" << std::endl;
    std::cout << "    " << proc << "   信号编号   目标进程" << std::endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    if (argc != 3)
    {
        Usage(argv[0]);
        exit(-1);
    }
    
    pid_t pid = atoi(argv[2]);
    int signo = atoi(argv[1]);
    int return_val = kill(pid, signo);
    if (return_val == -1)
    {
        std::cout << "错误码：" << errno << " 错误信息：" << strerror(errno) << std::endl;
    }
    return 0;
}

运行结果：

在这里插入图片描述

b、raise函数

在这里插入图片描述

此函数会向当前进程发送指定的信号

  • 参数： 要发送的信号sig。

  • 返回值：调用成功就返回 0，调用失败就返回非0。

实例代码：

我们用raise函数给当前进程发送暂停信号19 SIGSTOP ，暂停以后我们可以在命令行中给进程发送继续运行18号SIGCONT信号

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    sleep(1);
    std::cout << "我要被暂停了，我的PID是：" << getpid() << std::endl;
    
    raise(19);
    
    std::cout << "我要继续运行了，我的PID是：" << getpid() << std::endl;
    return 0;
}

在这里插入图片描述

c、abort函数

在这里插入图片描述

abort函数使当前进程接收到信号而异常终止，abort函数其实是向进程发送6号信号SIGABRT，就像exit函数一样，abort函数总是会成功的，所以没有返回值，值得注意的是就算6号信号被捕捉了，调用abort函数还是会退出进程。

实例代码：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    std::cout << "begin" << std::endl;
    abort();
    std::cout << "end" << std::endl;

    return 0;
}

在这里插入图片描述

这三个函数只有kill是系统调用，另外两个都是C库函数，它们的功能对比如下：

在这里插入图片描述

3. 由软件条件产生信号

SIGPIPE是一种由软件条件产生的信号,在“管道”中已经介绍过了。这里主要介绍alarm函数和SIGALRM信号。

在这里插入图片描述

调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发14号信号SIGALRM信号, 该信号的默认处理动作是终止当前进程。

  • 参数：闹钟的秒数。
  • 返回值：这个函数的返回值有一点特殊，它是是上一次设定的闹钟时间还余下的秒数或者是0(0代表上一次的闹钟没有收到干扰，正确的执行完了)

实例代码：

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    alarm(1);
    int count = 0;
    while (true)
    {
        std::cout << count++ << std::endl;
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

4、硬件异常产生信号

硬件异常产生信号是指硬件产生了错误并以某种方式被硬件检测到并通知内核,然后内核向当前进程发送适当的信号。

例如当前进程执行了除以0的指令，CPU的运算单元会产生异常，内核将这个异常解释为SIGFPE信号发送给进程。再比如当前进程访问了非法内存地址，MMU会产生异常，内核将这个异常解释为SIGSEGV信号发送给进程。

例如下面的代码我们进行除0操作：

#include <iostream>

int main()
{
    int a = 10;
    a /= 0;
    std::cout << a << std::endl;
    return 0;
}

在这里插入图片描述

在编译的时候我们收到了一个警告（除0问题），然后我们不管接着运行我们的代码，然后我们的程序就崩溃了，系统提示是浮点异常问题，其实这个浮点异常问题对应的就是我们的硬件异常，它对应的信号是8号信号SIGFPE

大致原理：在计算机内部是有一个状态寄存器的，该寄存器内部是一个位图结构，如果对应的比特位为1就表示本次计算有数据溢出的情况，说明本次计算结果不正确，CPU执行有误，而操作系统每次调度进程时都会去检查状态寄存器的状态，确保进程的执行的正确性。

当让CPU执行除0操作就会引发数据溢出的问题，然后状态寄存器里面对应的比特位被置为1，我们操作系统检测到了状态寄存器中有比特位被置为1，就会向对应的进程发送SIGFPE信号终止掉该进程，于是除0就会导致程序崩溃。

在这里插入图片描述

下面我们可以用信号捕捉去验证我们上面的原理和结论。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

void handler(int sig)
{
    std::cout << "我是收到 " << sig <<"信号才崩溃了"<< std::endl;
}

int main()
{
    signal(SIGFPE, handler);
    int a = 10;
    a /= 0;
    std::cout << a << std::endl;
 
    return 0;
}

运行结果：

在这里插入图片描述

可以看到我们的程序出现了死循环的打印，这是因为我们捕捉了8号信号，将原来的默认动作终止进程修改成了打印动作，当我们的进程处理完信号时，操作系统再次调用该进程时，由于上一次的状态寄存器里面的比特位没有被置0，所以操作系统再次调用该进程时，看到的状态寄存器的对应比特位为还是1，于是又向该进程发送8号信号，而我们的自定义动作始终没有去处理状态寄存器，于是就陷入了死循环当中。

所以我们一般都是捕捉完该信号以后让该进程直接退出。

下面我们来看野指针引起的硬件异常：

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    int* p = nullptr;
    *p = 10;
    std::cout << "野指针问题" << std::endl;
    return 0;
}

运行结果：

在这里插入图片描述

系统提示我们发生了段错误，对于野指针问题，其实也是我们进程收到了操作系统发送的信号而崩溃的，这个信号是11号信号SIGSEGV，而这一次硬件异常的是MMU单元（内存管理单元）。

大致原理：由于我们进程使用的地址都是虚拟地址，当我们进程的代码实际被执行时，需要进行虚拟地址到物理地址的转换，而这个转换就要借助MMU这个硬件来进行转换，当我们的MMU在进行地址转换时，MMU单元在页表中寻找地址的映射关系并比较读写权限是否一致，如果在页表中找不到映射或者找到了映射但是进行的操作与读写权限不一致，就会导致转换失败，进而告知操作系统，操作系统识别以后就会向对应的进程发送SIGSEGV信号，从而终止掉该进程。（注意这里对于这个转换异常，操作系统并没有修复，如果用户捕捉了这个信号，也不修复也不退出，也会导致操作系统一直给该进程发送此信号）

对于0地址可能操作系统根本没有给0地址建立映射关系，或者建立了映射关系但是操作系统不会允许0地址处发生写入！而当我们进行*p = 10时，是需要进行写入的，MMU在地址转换时发现权限不一致，进而引发给异常，报告给了操作系统，然后操作系统向我们的的进场发送SIGSEGV信号。

在这里插入图片描述

结语

本章讲述的是进程信号的产生，但是只知道这些还是不够的，下一章我们继续深入理解进程信号的保存，提升我们对于信号的理解。

当然如果本篇文章有错误或不足的地方，欢迎评论或私信讨论！那么我们下期见，byebye!

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/726638.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

yolov7增加AFPN

yolov7增加AFPN

论文学习&#xff1a;AFPN: Asymptotic Feature Pyramid Network for Object Detection-全新特征融合模块AFPN&#xff0c;完胜PAFPN_athrunsunny的博客-CSDN博客 论文的作者是说在yolo上效果有提升&#xff0c;不过还没有测试&#xff0c;具体还不清楚&#xff0c;把代码撸出来…
阅读更多...
开源网安受邀参加2023全球数字经济大会，分享软件安全落地实践经验

开源网安受邀参加2023全球数字经济大会，分享软件安全落地实践经验

近日&#xff0c;2023全球数字经济大会数字安全生态建设专题论坛在京隆重举行。作为2023全球数字经济大会的重要组成部分&#xff0c;本次论坛围绕“数字安全生态建设”这一主题&#xff0c;邀请政府主管部门、行业专家学者、关键信息基础设施运营主体、数字安全企业、数据要素…
阅读更多...
第八章 实现商品详情数据异构及静态化

第八章 实现商品详情数据异构及静态化

lua操作 设计图详解 1、 普通模式，用户获得redis数据需要经过nginx，php-fpm，php框架，再到redis 2 、直接模式，对于部分高并发请求， 为了提高吞吐率， 有必要砍掉一些环节和应用来实现快速响应，如上图，这里我们将普通模式中的php-fpm和php框架砍掉了。nginx直接从r…
阅读更多...
arvr虚拟现实服务商为文旅行业提供全新的交互式营销体验

arvr虚拟现实服务商为文旅行业提供全新的交互式营销体验

在AR领域&#xff0c;很多企业都会遇到场景化展示需求的问题&#xff0c;比如需要制作一个宣传片视频、远程协作软件或者产品营销等等&#xff0c;对于这样的场景制作需求&#xff0c;一般都是找像深圳华锐视点这样的第三方AR开发技术公司进行AR场景定制。 AR是将计算机生成的虚…
阅读更多...
在萌诺母婴综合体旗下萌诺尊享（新华店）坐月子可以享受哪些服务？

在萌诺母婴综合体旗下萌诺尊享（新华店）坐月子可以享受哪些服务？

第一次怀孕生孩子内心比较恐惧&#xff0c;尤其担心月子坐不好身体和身材难以恢复。在怀孕期间刷微博看到郑恺苗苗在萌诺尊享(新华店)坐月子的vlog&#xff0c;感觉这里的环境和服务都还不错&#xff0c;主要是看到苗苗在月子期间身材恢复的很快&#xff0c;于是和老公亲自去门…
阅读更多...
深入理解计算机系统（一）

深入理解计算机系统（一）

信息就是位上下文 #include<stdio.h>int main() {printf("hello,world\n");return 0; } 上面是一个hello程序。它的生命周期是从一个源程序开始的&#xff0c;就是程序员通过编辑器创建并保存的文本文件&#xff0c;文件名是hello.c。&#xff08;源程序实际…
阅读更多...
QT 之蓝牙BLE编程

QT 之蓝牙BLE编程

简介 使用PC蓝牙和蓝牙透传模块通讯。 准备 QT core gui bluetoothQT蓝牙库相关头文件 #include <QtBluetooth/qbluetoothglobal.h> #include <QtBluetooth/qbluetoothlocaldevice.h> #include <qbluetoothaddress.h> #include <qbluetoothdev…
阅读更多...
造船码头行车/电动葫芦控制系统的无线技改

造船码头行车/电动葫芦控制系统的无线技改

一、应用背景 近年来&#xff0c;我国造船业在高技术船舶研发和建造方面持续取得新突破&#xff0c;据统计截止到2022年&#xff0c;我国造船业完工量、新接订单量、手持订单量三大指标国际市场份额均保持世界前列。连续13年位居全球居首。随着船舶制造的综合能力不断提高&…
阅读更多...
微信小程序制作 购物商城首页 【内包含源码】

微信小程序制作 购物商城首页 【内包含源码】

1、实现效果 手机效果预览，这里的首页使用到了轮播图。页面图片数据可以替换成自己的数据。 2、开发者工具效果图 3、项目的目录结构 4、首页核心代码 4.1 index.js 这里用来存放数据，页面的数据。目前是假数据，也可以调用接口接收真实数据 // index.jsimport {request }…
阅读更多...
spring-依赖注入的方式

spring-依赖注入的方式

setter注入-可选依赖注入 简单类型&#xff1a; 1.配置类 2.set方法 引用类型&#xff1a; 构造器注入-强制依赖注入 简单类型&#xff1a; 引用类型&#xff1a; 通过有参构造&#xff0c;获得需要注入的对象 <construct-arg />标签中name属性中填写的时构造方…
阅读更多...
数据结构--二叉树的层遍历

数据结构--二叉树的层遍历

数据结构–二叉树的层遍历 算法思想: ①初始化一个辅助 队列 \color{red}队列 队列 ②根结点入队 ③若队列非空&#xff0c;则队头结点出队&#xff0c;访问该结点&#xff0c;并将其左、右孩子插入队尾&#xff08;如果有的话) ④重复③直至队列为空 代码实现 typedef struc…
阅读更多...
pycharm的环境配置运行

pycharm的环境配置运行

刚开始用pycharm打开一个项目文件时&#xff0c;由于没有配置文件&#xff0c; 程序是不能运行的 运行的按钮为灰色 此时在项目浏览器中右键点击项目主程序&#xff0c;在下拉菜单中选择运行&#xff0c; 快捷键为ctrlshiftF10在配置中会自动添加以主程序为名称的配置 这时可…
阅读更多...
vue3实现折叠面板

vue3实现折叠面板

总是忘记vue怎么实现折叠面板&#xff0c;记录一下&#xff0c;没有动画样式。 <div class"item-content padding15" style"font-size: 0.875rem;" click"changeCollapse(index)" v-for"(item, index) in collData.dataList" :key&…
阅读更多...
mtk log、kernel log、adb log的详细使用

mtk log、kernel log、adb log的详细使用

目录 mtk logkernel logadb log 打印MTK log&#xff0c;里面就包含了kernel层的log&#xff0c;像我们adb log打印的是上层应用的log&#xff0c;mtk log打印的则是更底层的log。 那么什么时候需要用到mtk log 呢&#xff1f; 就比如你想抓一些从关机到开机的log&#xff0c;…
阅读更多...
基于 SpringBoot + Vue 的前后端分离的高校招生管理系统

基于 SpringBoot + Vue 的前后端分离的高校招生管理系统

【程序员徐师兄】&#xff1a;hello你好我是程序员徐师兄&#xff0c;6年大厂经验。很高兴你能来阅读&#xff0c;希望我们能不断精进&#xff0c;向着优秀程序员前行&#xff01; 博客来源于项目以及编程中遇到的问题总结&#xff0c;偶尔会有读书分享&#xff0c;我会陆续更新…
阅读更多...
AICG - Stable Diffusion 的扩展插件 (Extensions) 的配置与使用

AICG - Stable Diffusion 的扩展插件 (Extensions) 的配置与使用

欢迎关注我的CSDN&#xff1a;https://spike.blog.csdn.net/ 本文地址&#xff1a;https://spike.blog.csdn.net/article/details/131576762 Prompt: (masterpiece, top quality, best quality, ((standing in centre)), ((1girl, black hair)), ((upper body, symmetrical com…
阅读更多...
leetcode 141.环形链表 I - 142.环形链表 II 代码及指针相遇证明问题

leetcode 141.环形链表 I - 142.环形链表 II 代码及指针相遇证明问题

⭐️ 环形链表 I 题目描述 给你一个链表的头节点 head &#xff0c;判断链表中是否有环。如果链表中有某个节点&#xff0c;可以通过连续跟踪 next 指针再次到达&#xff0c;则链表中存在环。 如果链表中存在环 &#xff0c;则返回 true 。 否则&#xff0c;返回 false 。 思…
阅读更多...
Vue项目在IE浏览器页面白屏且报错SCRIPT1010:缺少标识符

Vue项目在IE浏览器页面白屏且报错SCRIPT1010:缺少标识符

背景 &#xff1a;Vue2 项目在谷歌浏览器运行好好的&#xff0c;在 IE 浏览器打开就会出现各种的问题。。 控制台报错 &#xff1a;SCRIPT1010: 缺少标识符 文件&#xff1a;app.403ea2d4.js&#xff0c;行&#xff1a;1&#xff0c;列&#xff1a;180 问题 &#xff1a; 同伴 …
阅读更多...
Linux 中查找 IP 地址的方法

Linux 中查找 IP 地址的方法

概要 在 Linux 系统中&#xff0c;经常需要查找 IP 地址以进行网络配置、故障排除或安全管理。无论是查找本地主机的 IP 地址还是查找其他设备的 IP 地址&#xff0c;本文将介绍三种简单的方法&#xff0c;帮助你在 Linux 中轻松找到所需的 IP 地址。 方法一&#xff1a;使用 i…
阅读更多...
Greenplum数据库优化器——Join类型

Greenplum数据库优化器——Join类型

join 类型语法支持 from语句允许JOIN表达式和表名列表&#xff0c;将joined_table从table_ref中分离出来&#xff0c;It may seem silly to separate joined_table from table_ref, but there is method in SQL’s madness: if you don’t do it this way you get reduce-redu…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023