Linux进程信号(一)

news2024/11/30 8:46:18

信号产生

  • 1.信号基础知识
  • 2.初步认识信号
  • 3.signal函数
  • 4.技术应用角度的信号
  • 5.调用系统函数向进程发信号
  • 6.由软件条件产生的信号
  • 7.硬件异常产生信号
  • 8.core

🌟🌟hello，各位读者大大们你们好呀🌟🌟
🚀🚀系列专栏：【Linux的学习】
📝📝本篇内容：信号基础知识；初步认识信号；signal函数；技术应用角度的信号；调用系统函数向进程发信号；由软件条件产生的信号；硬件异常产生信号；core
⬆⬆⬆⬆上一篇： 进程间通信
💖💖作者简介：轩情吖，请多多指教(>> •̀֊•́ ) ̖́-

1.信号基础知识

1.信号没有产生，进程也知道该怎么处理它
2.进程在没有收到信号的时候，它就已经能够认识并处理一个信号。程序员设计进程的时候，早就设计了对信号的识别能力
3.信号可能随时产生，所以在信号产生前，进程可能在做优先级更高的事情，可能不能立马处理这个信号，只能在后续合适的时候处理，因此进程收到信号时，需要进程具有记录信号的能力，保存起来
4.信号的产生对于进程来说是异步的（信号产生归产生，进程执行自己的代码）
5.1-31：普通信号 34-64：实时信号
在这里插入图片描述
6.进程的task_struct内部必定存在一个位图结构，用int表示；uint32_t signals；比特位的位置是信号的编号；比特位的内容是指是否收到该信号（0,1）
7.所谓的发送信号，本质其实是写入信号，直接修改特定进程的信号位图中的特定比特位，0->1
8.信号产生之后，不是立即处理，而是在合适的时候
9.处理信号的方式：①默认动作 ②忽略信号 ③ 用户自定义动作

2.初步认识信号

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
int main()
{
    while (1)
    {
        cout << "我是一个进程，我在执行。。。" << endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

一般执行的进程都是前台进程，不执行时bash为前台进程，因此执行时输入指令无法识别。当执行进程时后面加一个&，为后台进程
在这里插入图片描述
但此时要想要退出这个进程只能使用kill -9来杀掉，用别的比如ctrl^c都不行
在这里插入图片描述
其实不管用kill -9还是ctrl^c都是向进程发送了信号，kill -9发送的是9号信号，而ctrl+c是2号信号

3.signal函数

在这里插入图片描述
signal函数可以用来对指定的信号设定自定义处理动作，它的第二个参数就是把对应的处理动作传过去，它的第一个参数是对应要处理的信号，来看下面的例子，我们自定义一下2号信号的处理方式

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
void handle(int signo)
{
cout<<"我是对应的"<<signo<<"信号"<<endl;
}
int main()
{
	cout<<"pid："<<getpid()<<endl;
    signal(2,handle);
    while (1)
    {
        cout << "我是一个进程，我在执行。。。" << endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述
可以发现我们使用kill -2时，它对应的处理方法是我们所自定义的，其实2号信号就是ctrl+c,我们的2
号信号的默认处理动作是终止进程

①signal（2，handle）调用这个函数的时候，handle方法并没有被调用，只是更改了2号信号的处理动作，handle方法只有在2号信号产生的时候才被调用
②默认我们对2号信号的处理动作：终止进程，我们用signal函数，我们在执行用户自定义动作的捕捉
③handle的int参数是特定信号被发送给当前进程的时候，执行handle方法的时候，自动填充对应的信号编号

我们甚至可以给所有的信号设置同一个处理函数，但9号信号不受影响

#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
void handle(int signo)
{
cout<<"我是对应的"<<signo<<"信号"<<endl;
}
int main()
{
    cout<<"pid："<<getpid()<<endl;
    for(int i=1;i<=31;i++)
    {
    signal(i,handle);
    }
    while (1)
    {
        cout << "我是一个进程，我在执行。。。" << endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

4.技术应用角度的信号

用户输入命令，在shell下启动一个前台进程。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。
硬件中断的理解：当键盘按下时，通过类似8259硬件给CPU的脚针发送脉冲，其中脚针有对应的中断号，在系统中存在中断向量表，向量表中存的是对应的函数指针，中断号是向量表的下标，通过函数得知键盘哪些位置被摁下，此时OS得知了ctrl+c的按下，解释成了一个信号2，找到前台进程向其写入2号信号

5.调用系统函数向进程发信号

函数一：
在这里插入图片描述
kill命令是调用kill函数实现的，kill函数可以给一个指定的进程发送指定的信号

//模拟实现kill命令
#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc!=3)
    {
        cout<<"格式是:kill -sign pid"<<endl;
        exit(1);
    }
    int pid=atoi(argv[2]);//atoi函数用来把字符串转换成整数
    int signo=atoi(argv[1]);
   int ret=kill(pid,signo);
   if(ret!=0)
   {
    cout<<"kill fails"<<endl;
    exit(2);
   }
    return 0;
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
函数二：
在这里插入图片描述
这个函数可以给当前进程发送指定的信号（自己给自己发信号）

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
using namespace std;
int main()
{
    int cnt=5;
    while(cnt--)
    {
        cout<<cnt<<endl;
    sleep(1);
    }
    raise(2);//五秒后进程自己给自己发2号信号
    cout<<"发送信号失败"<<endl;//如果正常发送就不能看见这句话
    return 0;
}

在这里插入图片描述
函数三：
在这里插入图片描述
absort（）不会因为信号捕捉而导致无法终止，在执行完自定义处理方法后立马终止

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
using namespace std;
 void handle(int signo)
    {
    cout<<"我是对应的"<<signo<<"信号"<<endl;
    }
int main()
{   
    handle(SIGABRT);//对应的信号是6 
    abort();
    return 0;
}

在这里插入图片描述
就像exit函数一样，abort函数总会成功

6.由软件条件产生的信号

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秒后给当前进程发SIGALRM信号，该信号的默认处理动作是终止当前进程
这个函数的返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还剩下的秒数。如果seconds为0，表示取消以前设定的闹钟，返回值依然是以前设定的闹钟时间还剩下的秒数

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
using namespace std;
 void handle(int signo)
    {
    cout<<"我是对应的"<<signo<<"信号"<<endl;
    }
int main()
{
    signal(SIGALRM,handle);
    int cnt=10;
    alarm(5);//五秒后会调用自定义处理方法handle
    while (cnt--)
    {
        cout<<cnt<<endl;
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
using namespace std;
 void handle(int signo)
    {
    cout<<"我是对应的"<<signo<<"信号"<<endl;
    }
int main()
{
    int cnt=5;
    alarm(10);
    while (cnt--)
    {
        cout<<"倒计时:"<<cnt<<endl;
        sleep(1);
    }
    cout<<"alarm返回值"<<alarm(5)<<endl;
    return 0;
}

在这里插入图片描述
OS中有数据结构（小堆）来存闹钟，在堆顶的是距离现在最近的时间
每个进程只有一个闹钟

7.硬件异常产生信号

硬件异常被硬件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
①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
在这里插入图片描述
可以发现编译的时候会报警告，但是运行时直接终止了
在这里插入图片描述
②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SIGEGV信号发送给进程

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
using namespace std;
void handle(int signo)
{
    cout << "我是对应的" << signo << "信号" << endl;
}
int main()
{
    int *p=nullptr;
    *p=10;

return 0;
}

在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
using namespace std;
void handle(int signo)
{
    cout << "我是对应的" << signo << "信号" << endl;
}
int main()
{
    int *p;
    *p=10;

return 0;
}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
其实本质上第一步并不是直接写入100，而是先通过MMU进行虚拟地址到物理地址的转换，如果没有映射，MMU硬件报错，有映射，但没有权限，MMU直接报错，MMU报错后OS能检测到

上面两种情况都使用自定义捕捉，会出现死循环，因为当硬件出现了异常，被OS捕捉到后，会给对应的进程发信号的，但是进程没有做出什么反应，因为当CPU又执行这个进程时，异常还在，OS继续给进程发信号，所以导致了死循环

8.core

在这里插入图片描述
这当中大多数信号都是终止，但是为什么有term和core的区别?
core：终止，会先进行核心转储，然后再终止进程
term：终止就是终止，没有多余动作
之前进程退出部分中的core dump标志是为了表示是否发生核心转储
在这里插入图片描述
OS可以将该进程在异常的时候，核心代码部分进行核心转储，将内存中的进程相关数据全部dump到磁盘中，一般核心转储文件在云服务器看不到，因此默认关闭这个功能的，因为我们的是生产环境，怕多次运行，导致core文件过多
查看核心转储命令：ulimit -a
修改核心转储：ulimit -c 大小
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
此时在运行我们的代码

    #include <iostream>
    #include <sys/types.h>
    #include <signal.h>
    #include <cstdlib>
    #include <unistd.h>
    using namespace std;
    int main()
    {
        int a=10;
        a/=0;

    return 0;
    }

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
可以发现我们当前目录下多了一个core文件
那这个core文件有什么用呢？
可以通过核心转储在异常后·1，方便进行调试，在gdb通过core-file 文件名进行自动定位
在这里插入图片描述

🌸🌸信号产生的知识大概就讲到这里啦，博主后续会继续更新更多Linux的相关知识，干货满满，如果觉得博主写的还不错的话，希望各位小伙伴不要吝啬手中的三连哦！你们的支持是博主坚持创作的动力！💪💪

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