​​【信号】信号的处理

信号的处理

信号几时被处理，以前我们说是在合适的时候，这个合适的时候就是当我们的进程内核态返回到用户态时，进行信号的检测和处理，内核态就是允许你访问操作系统的代码和数据，用户态是允许访问自己的代码和数据

调用系统调用，操作系统是会自己做身份切换，从用户态变成内核态

int 80，这是一条汇编语句，从用户态陷入内核态

重谈进程地址空间

每个进程都会有自己的地址空间（虚拟地址），虚拟地址提供页表映射到物理内存里。虚拟地址划分两部分，一部分是内核空间，一部分是用户空间，进程属于用户态时就能访问用户空间，属于内核态时可以访问内核空间

用户页表有几份，进程有多少用户页表就有几份，进程具有独立性，那内核级页表有几份，一份，每个进程看到的3-4G的空间（内核空间）是一样的，整个操作系统中，进程再怎么切换，进程看到的内核空间都是一样的

进程视角：我们调用系统的方法，就是在自己的进程地址空间进行的

操作系统视角：任何时刻，都有进程执行，我们要访问操作系统代码时，可以随时访问

操作系统的本质，基于时钟中断的死循环，计算机硬件中，有一个时钟芯片，每个很短的时间，就会向计算机发送时钟中断，所以操作系统可以实时进行进程调度

CPU中有个ecs寄存器，这个寄存器有两个比特位来保存和记录进程的状态的

信号的捕捉

如果信号的处理动作是用户自定义函数,在信号递达时就调用这个函数,这称为捕捉信号。由于信号处理函数的代码是在用户空间的,处理过程比较复杂,举例如下: 用户程序注册了SIGQUIT信号的处理函数sighandler。 当前正在执行main函数,这时发生中断或异常切换到内核态。 在中断处理完毕后要返回用户态的main函数之前检查到有信号SIGQUIT递达。 内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行,而是执行sighandler函数,sighandler和main函数使用不同的堆栈空间,它们之间不存在调用和被调用的关系,是两个独立的控制流程。 sighandler函数返回后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核态。 如果没有新的信号要递达,这次再返回用户态就是恢复
main函数的上下文继续执行了。

一张图让你记住

函数sigaction

 

sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作。调用成功则返回0,出错则返回- 1。signo是指定信号的编号。若act指针非空,则根据act修改该信号的处理动作。若oact指针非空,则通过oact传出该信号原来的处理动作。act和oact指向sigaction结构体：

将sa_handler赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号,赋值为常数SIG_DFL表示执行系统默认动作,赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号,或者说向内核注册了一个信号处理函数,该函数返回值为void,可以带一个int参数,通过参数可以得知当前信号的编号,这样就可以用同一个函数处理多种信号。显然,这也是一个回调函数,不是被main函数调用,而是被系统所调用

当某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时,如果这种信号再次产生,那么它会被阻塞到当前处理结束为止。 如果在调用信号处理函数时,除了当前信号被自动屏蔽之外,还希望自动屏蔽另外一些信号,则用sa_mask字段说明这些需要额外屏蔽的信号,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字。 sa_flags字段包含一些选项,后面写的代码都把sa_flags设为0,sa_sigaction是实时信号的处理函数,不详细解释这两个字段

运用sigaction

验证一个问题，一个现象

问题： pending位图，什么时候从1->0.

现象：信号被处理的时候，对应的信号也会被添加到block表中，防止信号捕捉被嵌套调用

验证问题

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


using namespace std;


void PrintPending()
{
    sigset_t set;
    sigpending(&set);
    for (int signo = 1; signo <= 31; signo++)
    {
        if (sigismember(&set, signo))
            cout << "1";
        else
            cout << "0";
    }
    cout << "\n";
}
void handler(int signo)
{
    //验证问题，先打印pending表,观察现象
    PrintPending();
    cout<<"i get a signo: "<<signo<<endl;
}


int main()
{
    struct sigaction bact,oact;
    //初始化结构体为0
    memset(&bact,0,sizeof(bact));
    memset(&oact,0,sizeof(oact));

    //自定义处理函数
    bact.sa_handler=handler;

    //调用函数，捕捉2号信号
    sigaction(2,&bact,&oact);

    while(1)
    {
        cout<<"i am a process,pid: "<<getpid()<<endl;
        sleep(1);
    }

    return 0;
}

从结果发现，二号信号的pending位图置0了，说明执行信号捕捉方法之前，pending表先清0，在调用

验证现象

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


using namespace std;


void PrintPending()
{
    sigset_t set;
    sigpending(&set);
    for (int signo = 1; signo <= 31; signo++)
    {
        if (sigismember(&set, signo))
            cout << "1";
        else
            cout << "0";
    }
    cout << "\n";
}
void handler(int signo)
{
    //验证现象
    cout<<"i get a signo: "<<signo<<endl;
    while(true)
    {
        PrintPending();
        sleep(2);
    }
}

int main()
{
    struct sigaction bact,oact;
    //初始化结构体为0
    memset(&bact,0,sizeof(bact));
    memset(&oact,0,sizeof(oact));

    // 除了屏蔽当前信号，还想添加其他信号的屏蔽--3，4号信号
    sigemptyset(&bact.sa_mask);
    sigaddset(&bact.sa_mask,3);
    sigaddset(&bact.sa_mask,4);

    //自定义处理函数
    bact.sa_handler=handler;

    //调用函数，捕捉2号信号
    sigaction(2,&bact,&oact);

    while(1)
    {
        cout<<"i am a process,pid: "<<getpid()<<endl;
        sleep(2);
    }

    return 0;
}

现象验证成功，信号被处理的时候，对应的信号也会被添加到block表中，防止信号捕捉被嵌套调用 

(1-31信号)非可靠信号在进行注册时，会查看是否已经有相同信号添加到未决集合中，如果有则什么都不做，因此非可靠信号只会添加一次，因此处理完毕后会直接移除（准确来说是先移除，后处理）。而（实时信号）可靠信号会重复添加信号信息到sigqueue链表中，相当于可靠信号可以重复添加，处理完毕后，因为有可能还有相同的信号信息待处理，因此并不会直接移除，而是检测没有相同信号信息后才会从pending集合中移除