@TOC

1.信号概念理解

信号产生

什么叫做信号呢? 生活当中认为是信号的是:红绿灯 闹钟 下课铃 鸡叫 手势


1.当红灯亮的时候, 你会停下来 即匹配的动作 那为什么会有这个匹配动作呢? 因为曾经有人培养过你 所以信号没有被产生,也知道怎么该处理它


2.我们能够认识并处理一个信号,是能因为识别这个信号的

若进程就是我,信号就是一个数字,进程在没有接收信号的时候,它早就知道一个信号该如何处理了 程序员在设计进程的时候,早就已经设计了对信号的识别能力


3.因为信号可能随时产生,所以在信号产生前,我可能正在做优先级更高的事情,我可能不能立马处理信号 要在后续合适的时候进行处理

如:你点了一份外卖,因为你不确定外卖什么时候到,所以开了一把游戏,当外卖小哥给你打电话说外卖到了时,游戏还没打完,所以你跟外卖小哥说等一会,马上到,然后继续打游戏,直到游戏打完,才去取外卖

信号保存

【Linux】进程信号(上)_可执行程序


在信号产生和信号处理之间,存在时间窗口,因为没办法直接处理,需要等待后续处理 在时间窗口期间,需要被保存起来

进程收到信号的时候,如果没有立马处理这个信号,需要进程具有记录信号的能力


信号的产生对于进程来讲是异步的

异步为两者互相做自己的事,互不干扰 如:你正在上课,外卖小哥给你打电话告诉你快递到了,因为快递有重要的东西,所以你不得不现在去取,但是在你取快递的过程中,依旧在上课,上课与你取快递两件事情互不干扰


进程该如何记录对应产生的信号?记录在哪里?

可能同时收到很多信号,已经被产生但尚未处理,所以需要在时间窗口内,将这些信号保存,同时也应该将其进行管理 而管理的本质是先描述,在组织 那如何描述一个信号呢? 用什么数据结构管理这个信号呢?


输入 kill -l 查看信号列表

【Linux】进程信号(上)_自定义_02

可以发现在31 和34之间没有信号存在,说明信号被划分为两部分,1-31以及34-64 34-64称之为实时信号,
1-31称之为普通信号,是目前要学习的信号 数字实际上是真正的信号,而大写的名称是宏


普通信号 ,只保存有无产生,只需在合适的时候处理信号即可


可以通过0代表没有产生,1代表产生

1-31刚好是32个比特位,所以使用位图结构管理信号 而进程使用task_struct(PCB) 内部必定要存在一个位图结构,用int表示

【Linux】进程信号(上)_可执行程序_03

从低到高的比特位,依次对应1-31 信号 发送信号的本质是写入信号,直接修改特定进程的信号位图中的特定比特位,0变成1即可 比特位的位置,称之为信号的编号 比特位的内容,表示是否收到该信号

信号处理

默认处理信号的方式: 1.默认动作 2.忽略信号 3.用户自定义动作

如:拿到快递,共有三种选择 1.执行默认动作把快递打开 2.忽略快递 3. 执行自定义动作(如快递内是零食,送给你的女朋友)

2. 信号的产生

在vscode中,创建makefile文件

mysignal:mysignal.cc
    g++ -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:
    rm -f mysignal

创建 mysignal.cc(以cc结尾是cpp) 文件 会一直循环打印一句话,并当前进程的包含pid值

#include<iostream>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int main()
{
   while(true)
   {
    cout<<"我是一个进程,我正在运行...,pid值:"<<getpid()<<endl;
    sleep(1);
   }
    return 0;
}

复制SSH渠道创建终端2,在保证运行终端1的可执行程序的情况下, 在终端2中输入 kill -9 +pid值 ,终止了终端1中运行的程序

【Linux】进程信号(上)_可执行程序_04


【Linux】进程信号(上)_中断向量表_05

实际上 在键盘中输入 CTRL C ,终止运行程序,本质也是向对前台进程发送信号


【Linux】进程信号(上)_自定义_06

Linux通过远程终端访问时,只允许一个进程处于前台,默认情况是bash, 所以在自己的程序运行时输入指令没有任何反应

证明输入 CTRL C 就是向前台进程发送信号

输入 man 2 signal 指令

【Linux】进程信号(上)_可执行程序_07

signal 函数的第一个参数 是 signsum 代表信号编号 第二个参数 是 handler 代表哪一个进程调用了signal,使指定信号不在执行默认动作,而是执行该函数指针指向的方法


输入 CTRL C 相当于发送 2号信号

修改 mysignal.cc文件内容,并运行程序 发现输入 CTRL C 指令无法结束程序

【Linux】进程信号(上)_可执行程序_08


【Linux】进程信号(上)_中断向量表_09

同样在终端2中输入 kill -2 pid值,也无法结束运行程序

说明对于2号信号 ,进程的默认方法是终止进程signal 可以进行对指定动作的信号设定自定义处理动作


signal 函数内部参数传递的理解

【Linux】进程信号(上)_自定义_10

当signal(2,handler)调用完这个函数时, handler作为函数的地址传过去 作为参数被函数指针接收,再通过函数指针找到handler函数 完成调用在操作系统内部,把对应的自定义方法的地址保存起来了


handler方法什么时候被调用?当2号信号产生的时候 如: 你小时候总喜欢在家里调皮,你老爸不管你,认为这是很正常的事情,所以你认为这是默认动作,但是你的老妈看见你调皮,就告诉你说如果下次再看见你调皮,就揍你, 所以再有调皮捣蛋事情发生,不会像你老爸那样什么都不管,你老妈会揍你 是在下次调皮发生的时候,才揍你

对于信号自定义动作的捕捉问题

默认对2号信号的处理动作:终止进程输入 man 7 signal 指令

【Linux】进程信号(上)_自定义_11

2号信号的动作是 Term(终止)用signal(2,handler),是在执行用户动作的自定义捕捉


【Linux】进程信号(上)_中断向量表_12

CTRL \ 代表3号信号 ,此时虽然2号信号被置为自定义动作了,但是三号信号还没有,所以依旧能终止进程


修改mysignal.cc文件内容,加入对于3号信号的自定义动作

【Linux】进程信号(上)_自定义_13


【Linux】进程信号(上)_自定义_14

再次运行可执行程序时,发现使用CTRL \ 也会调用自定义动作


【Linux】进程信号(上)_可执行程序_15

可以给所有信号设置同一个处理函数


若修改mysignal.cc文件内容,将1-31的所有普通信号都进行自定义动作捕捉

【Linux】进程信号(上)_中断向量表_16


【Linux】进程信号(上)_可执行程序_17

可当运行可执行程序时,在终端2中使用 kill -9 pid值 方式依旧可以干掉进程

9号信号被称为管理员信号,不可被自定义,只能执行默认动作

3.信号产生的方式

1.从键盘输入

在输入的时候,计算机怎么知道从键盘输入数据了呢?键盘是通过硬件中断的方式,通知系统键盘已经按下了


【Linux】进程信号(上)_可执行程序_18

CPU存在很多针脚,有自己的编号,接到主板上 键盘是通过中断控制器(如8259)连接到CPU的, 当按键盘中的某个位置时,操作系统要知道是哪个设备按下的(磁盘 键盘 网卡) 键盘通过中断控制器链接到9号阵脚处,触发中断 而从这个阵脚的数字被叫做 中断号

CPU内部有各种寄存器,当阵脚有数字时已经就绪时,向CPU寄存器的内部写数字就完成了硬件中断


【Linux】进程信号(上)_中断向量表_19

操作系统内维护一张中断向量表中断向量表内部包含函数指针中断号作为中断向量表的下标,直接调用中断向量表中对应的方法 而这个方法会从键盘中读取数据

2.使用系统调用向进程发送信号

kill

输入 man 2 kill 指令

【Linux】进程信号(上)_可执行程序_20

第一个参数为目标进程第二个参数为信号向目标进程(pid)发送对应的信号(sig) 成功返回0,失败返回-1


命令行参数main函数的两个参数,char* argv[] 为指针数组 ,argv为一张表,包含一个个指针,指针指向字符串int argc,argc为数组的元素个数


创建mykill.cc文件

【Linux】进程信号(上)_自定义_21


【Linux】进程信号(上)_可执行程序_22

当输入./mykill时,由于有命令行参数的存在,将其放入数组下标为0的位置中,同时数组个数为0所以进入自定义的用户手册


修改mykill.cc文件内容

【Linux】进程信号(上)_自定义_23

c由于agrv是字符指针数组,而我们想要的目标进程和信号编号都是数字,所以需要使用atoi函数,将字符串转化为整数


创建loop.cc文件

【Linux】进程信号(上)_自定义_24


运行loop.cc与mykill.cc文件,形成可执行程序

【Linux】进程信号(上)_自定义_25

在终端1中运行loop 在终端2中运行输入 ./mykill 9 对应进程的pid值 9为进程编号 pid值为目标进程 输入loop进程的pid值,从而使用9号信号结束loop进程

raise

输入 man raise 指令

【Linux】进程信号(上)_中断向量表_26

谁调用raise,就给谁发指定的信号


修改mykill.cc文件内容

【Linux】进程信号(上)_自定义_27


【Linux】进程信号(上)_中断向量表_28

再去调用可执行程序mykill时,自己就结束了,因为自己给自己发送2号信号

abort

输入 man abort 指令

【Linux】进程信号(上)_中断向量表_29

给自己发信号


再次修改mykill.cc文件内容

【Linux】进程信号(上)_中断向量表_30


【Linux】进程信号(上)_可执行程序_31

没有end存在,说明当前进程自己把自己干掉了


通过添加signal的方式,若运行mykill,自动生成get a signal :6说明使用 Aborted时使用6号信号

【Linux】进程信号(上)_可执行程序_32


【Linux】进程信号(上)_中断向量表_33

而在实际运行时,会自动生成get a signal :6 ,说明实际上Aborted是使用6号信号

3.由软件条件产生信号

alarm函数可以设定一个未来时间如:alarm(5) alarm函数调用完了,5秒后给当前进程发送SIGALRM(14)信号,该信号的默认动作是终止当前进程


alarm函数返回值是0或者以前设定的时间还余下的秒数假设你想睡一觉,设定闹钟30分钟后响,但是在20分钟后你被吵醒了,你又重新设置闹钟15分钟后响此时返回值就是上一次余下的10分钟


修改mykill.cc文件内容

【Linux】进程信号(上)_中断向量表_34

计算1S中计算机会将整数累计到多少


【Linux】进程信号(上)_自定义_35

在这次计算中,count只有11万多,非常不符合我们的预期因为要打印到显示器上,以及网络问题,非常拖延速度


【Linux】进程信号(上)_中断向量表_36

修改count为全局变量,在发送信号时,自定义方法中输出count值

【Linux】进程信号(上)_中断向量表_37

这时count的值就变成5亿多两者相比之下,说明IO效率非常底下