Linux进程信号

信号

信号是一个软件中断，用来通知进程发生了某个事件，中断当前进程正在执行的操作，去处理这个事件。信号就代表着一个事件的发生。信号有多种，格子表示不同的事件。
信号的生命周期：信号的产生、在进程中注册、信号的销毁与处理。
信号的种类：
kill -l 查看信号种类：

信号共有62种，1-31号为非可靠信号，可能造成事件丢失；34-64号为可靠信号，不会造成事件丢失。

信号产生

硬件产生：由硬件信号产生软件信号发送给进程。ctrl+C 2号信号，中断当前进程；ctrl+| 3号信号，退出信号，让当前进程退出；ctrl+Z 20号信号，停止当前进程，将其转入后台。
软件产生： kill -signum pid 给pid进程发送signum号信号

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);

向任意pid进程，发送任意信号signo，是一个系统调用函数。

#include <signal.h>
int raise(int sig);

给进程自身发送信号sig。

#include <stdlib.h>
void abort(void);

给进程自身发送SIGABRT信号即6号信号，引发进程非正常终止。

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

定时器，经过seconds秒后，进程退出。
ulimit -a 查看进程中的一些限制信息，例如：核心文件大小（默认为0）、数据段大小、调度优先级、文件大小、待处理信号、最大锁定内存、最大内存大小、打开的文件、管道大小、POSIX消息队列、实时优先级、堆栈大小、cpu时间、最大用户进程、虚拟内存、文件锁。

core dump 核心转储，当程序异常退出时保存程序的运行信息，用于事后调试，事后调试也是使用gdb进行，gdb ./main -> core-file core文件。
ulimit -c 设置core dump文件的最大大小，默认为0，处于关闭状态。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{

        kill(getpid(), SIGQUIT);  // 向任意进程发送任意信号
        raise(SIGQUIT);  // 给进程自身发送信号
        abort();  // 给自身发送SIGABRT信号，引发进程非正常终止
        alarm(5);
        while(1)
        {
                printf("--------------------\n");
                sleep(10);
        }
        return 0;
}

信号注册

信号在文件中注册是操作系统修改进程pcb中的一个信号标志位（pending位图），是一个未决信号集合（未决：从产生到处理之间信号所出的一种状态）。
注册即在未决信号集合中修改对应的位图，并且向sigquque链表中添加信号信息节点到这个双向链表中。
非可靠信号：若当前未决信号集合中指定信号已经注册，则什么都不做，直接返回，即一个信号只有一个sigqueue节点。
可靠信号：无论当前信号是否注册，都会去修改位图，并且添加一个新的sigqueue节点。

信号注销

信号的注销同样是修改未决信号集合。注销是删除当前信号的一个sigqueue节点，并且修改位图。
非可靠信号：删除节点之后，直接将信号位图表示该信号的位置0。
可靠信号：删除节点后，判断是否还有相同节点，若没有则将信号位图表示该信号的位置0。

信号处理

信号处理又称信号的递达。处理方式有三种：默认、忽略。自定义。

#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);  // 函数指针
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
int sigemptyset(sigset_t *set);  // 将信号集初始化为空

signum：信号值；
handler：修改的信号处理方式，SIG_IGN为忽略，SIG_DFL为默认，同时这里可以传一个用户自己写的回调函数；
act：signum当前要修改的新动作；
oldact：用于获取signum信号原有的动作，便于之后还原回去；

信号的处理发生在从内核态返回用户态的时候。
默认、忽略的处理方式在内核中完成。
自定义处理方式的信号捕捉流程：

1. 程序在主控流程中由于中断、异常、系统调用而进入内核态运行
2. 当程序在内核态处理完功能后，从内核态返回用户态的之前处理信号
3. 由于自定义信号处理函数是程序员自己写的，因此运行在用户态，于是切换到用户态运行回调函数
4. 回调函数运行完毕，程序返回内核态，继续处理信号，若没有信号则返回用户态的主控流程

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>

struct sigaction oldact;

void sigcb(int signum)
{
        printf("recv a signal: %d\n", signum);
        sigaction(signum, &oldact, NULL);
}

int main()
{
        //signal(2, sigcb);  // 将2号信号处理方式改为自写的回调函数

        struct sigaction newact;
        newact.sa_handler = sigcb;  // 设置自定义回调函数
        newact.sa_flags = 0;  // 默认使用sa_handler回调函数
        sigemptyset(&newact.sa_mask);  //       清空临时要阻塞的函数集合

        sigaction(2, &newact, &oldact);

        while(1)
        {
                printf("_______________\n");
                sleep(10);
        }
        return 0;
}

信号的阻塞

阻塞是阻值一个信号被递达，被阻塞的信号仍然可以注册，只是暂时不被处理。
阻塞一个信号是在pcb中讲这个信号在阻塞集合中标记出来。

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);  // 设置信号掩码

how：SIG_BLOCK 添加阻塞，SIG_UNBLOCK 解除阻塞，SIG_SETMASK 设置阻塞。
在所有信号中，9号信号SIGKILL和19号信号SIGSTOP无法被阻塞，无法自定义，无法被忽略。

信号block，pending，handler

每个信号都有：block、pending、handler
block：表示信号是否被阻塞。数据类型sigset_t，0表示不被阻塞，1表示被阻塞。被阻塞的信号在产生时保持未决状态，直到进程解除对信号的阻塞，才执行该信号的动作。
pending：未决标志。信号产生还未处理为1，直到信号被处理才清除该标志。数据类型sigset_t。
handler：存放信号处理函数的函数指针。

函数的可重入与不可重入

竞态条件：在多个执行流中对同一段代码进行竞争执行。
函数的重入：在多个执行流中，重复进入一个函数执行同一段的代码。
可重入：函数重入后不会出现任何影响，程序运行依旧正确。
不可重入：如果一个函数重入后有可能造成数据二义性或程序的逻辑混乱，则该函数是不可重入的。
可重入与不可重入的判断依据：该函数中是否对全局变量进行了非原子安全操作。如果进行了非原子安全操作则该函数是不可重入的，反之则是可重入的。但是当用户自己编写函数或调用别人的函数时，还需要根据使用的场景考虑函数重入情况，主要需要考虑重入后程序的逻辑是否会出现混乱。