36 信号处理

什么时候捕捉

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，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回复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四个热突然再次进入内核态，如果没有新的信号递达，这次再返回用户态就是回复main函数的上下文继续执行了

什么时候处理

当进程从内核态返回用户态的时候，进行信号的检测和处理。内核态让进程可以访问os的代码和数据。例如调用系统调用时，操作系统会做身份切换，变成内核身份，cpu的int80中断，可以让用户态陷入内核态

整个信号处理过程类似一个8，中间的横线上面是用户，下面是内核，从用户代码开始，需要四个状态切换，中间的交点就是信号检测的时候。信号的处理函数是在用户态运行的，信号检测到后要切换到用户态处理信号，因为os不信任用户代码，如果有非法行为不能在内核执行，所以在用户态执行完后栈中的sigreturn返回到内核中，才知道主函数执行到哪了，返回用户态继续执行

就算进程中没有任何系统调用，库函数等，在时钟片到达，进程剥离cpu的时候也需要陷入内核才可以

3. 重新看地址空间

用户空间的地址有页表来映射，os空间也有内核的页表映射找到物理地址。用户页表有几个进程就要有几个，内核页表只需要有一份。因为每一个进程看到的3-4GB的内容都是一样的，和动态库一样。整个系统中，进程再怎么切换，3-4GB的内容是不变的。在进程视角中，调用系统方法，就是在自己的地址空间中进行，os视角，任何时刻，由进程执行os代码，可以随时执行

进程由os来推动运行，那os又是由谁来推动运行的
os本质是基于时钟中断的一个死循环。在硬件中，有一个时钟芯片，每隔很短的时间向计算机发送时钟中断，os收到后从执行pause停止，执行相应的中断任务，如进程的调度

计算机中的时间无论连不联网都是准确的，这是因为内部有一个一直运行的时钟芯片，关机的时候也在运行，计数器一直++，然后和上一次时间做计算得到现在的时间

如何判断内核权限

一个进程想访问os的内容是不被允许的，cpu中有cr3寄存器指向的进程页表，ecs寄存器中低两位的数值用来判断当前是用户态还是内核态，只有是内核态，才有资格访问os，想要修改这个状态，cpu提供了int80陷入内核的方法，可以改为内核态或用户态。除此之外，想访问内核仍有很多限制

捕捉函数

sigaction

#include <signal.h>
int sigaction(int signo, const struct sigaction *act, struct sigaction *oact);

函数可以读取和修改指定信号相关联的处理动作。调用成功则返回0，出错返回-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及饿哦固体
将sa_handler赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号，复制为常数SIG_DFL表示执行系统默认动作，赋值为一个函数指针表示用户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

当谋和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回复原来的信号屏蔽字，这样就保证了在处理某个信号时，如果这个信号再次产生，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。so_flags字段包含一些选项，设置为0，sa_sigaction是实时信号的处理函数

sigaction结构

主要关注第一个和第三个参数，第一个是自定义的函数。第三个参数当这个信号被屏蔽的时候还希望同时屏蔽其他信号，可以设置

测试这个函数的基本捕捉功能

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

using namespace std;
void handler(int signo)
{
   
    printf("catch a signo:%d\n", signo);
}

int main()
{
   
    struct sigaction act;
    memset(&act, 0, sizeof(act));
    act.sa_handler = handler;
    sigaction(2, &act, nullptr);

    while (true)
    {
   
        printf("%d\n", getpid());
        sleep(1);