信号机制详解：从进程交互到硬件异常处理-优快云博客

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信号和信号量是俩个东西，俩者无关系。

信号

信号本质是一种通知机制，用户or操作系统通过发送一定的信号，通知进程，某些事件已经发送，让进程进行后续处理。

结合进程，信号结论：

进程要处理信号，进程必须具备识别信号的能力。

凭什么进程能够识别信号呢？程序员让进程具备了识别信号的能力

信号是随机产生的，进程可能正在忙自己的事情，所以，信号的后续处理可能不是立即处理的

信号会被临时记录下来，方便后续处理

什么时候处理呢？合适的时候。

一般而言信号的产生，相对于进程而言是异步的（信号和进程各干各的，互不影响）。

信号如何产生

我们写一个死循环程序，按ctrl+c可直接退出

这是因为ctrl+c：本质是向进程发送二号信号，我们输入kill -2 PID值，效果跟ctrl+c一样

下图都是信号，左侧是信号编号，右侧是宏值

处理信号的方式

默认（进程自带的，程序员写好的逻辑）

忽略（也是信号处理的一种方式）

自定义动作（捕捉信号）

常见信号（kill -l可查看所有信号）

【1，31】是普通信号，后面的是实时信号，实时信号对信号处理要求比较高

也可输入man 7 signal,可查看信号的详细描述

如何理解组合键变成信号呢？

键盘的工作方式是通过中断方式进行的，操作系统可以识别组合键

如何理解信号被进程保存呢？

什么信号?

是否产生？

进程必须要有保存信号的相关数据结构（位图，unsigned int，用比特位的位置表示信号）,PCB内部保存了信号位图字段

信号发送本质：信号位图是在task_struct内核数据结构中，只有操作系统去发送信号，即信号发送的本质：OS向目标进程写信号，OS直接修改PCB中指定的位图结构，完成“发送”信号的过程。

OS解释组合键->查找进程列表->前台运行的进程->OS写入对应的信号到进程内部的位图结构中

产生信号的方式

1. 通过终端按键产生信号

signal函数，作用：对特定的信号进行捕捉，这种方式属于自定义捕捉

第一个参数是要捕捉的信号，可传入[1,31]对应的数字，也可传入对应的字母如SIGINT

typedef void (*sighandler_t)(int) 是一个函数指针，因此第二个参数时一个函数指针

signal通过回调的方式，修改对应的信号捕捉方法。

返回值也是个函数指针，一般不需要关心返回值，当我们捕捉了一个新的方法时，该函数会返回老的方法

catchSig的参数含义是：将信号对应的编号以参数形式传到这里

运行程序后，我们ctrl+c，此时会捕捉到信号，但是程序还在运行，ctrl+c未能让进程终止

这是因为以前2号信号处理动作默认是终止进程，而现在我们把二号信号的处理动作给改了（改成了打印一句话），因此对应的进程就不再退出。

signal函数仅仅是修改进程对特定信号的后续处理动作，不是直接调用对应的处理动作。即：如果后续没有任何SIGINT信号产生，catchSig永远也不会被调用

就好比新颁布了一项法律，若没人触犯该法，该条法律则永远不会被使用。

信号也是如此，我们只是提前注册了一个捕捉到信号的方法，若后续未捕捉到信号，则不会使用该方法。

特定信号的处理动作一般只有一个。

我们此时发送别的信号，可使程序退出如ctrl+\，这其实是3号信号

我们对2号和3号信号使用同一个捕捉方法

再次运行

用kill发送信号

我们发送8号信号，可终止程序，8号信号是浮点数异常

man 7 signal，我们可以看到3号信号后面是Core

Core核心转储

在进程等待部分，当进程退出时，我们要获取它的退出结果，次低8位代表子进程退出时的退出码，最低的7个比特位保存退出时的退出信号，而core dump代表进程退出时是否具备core dump，core dump是核心转储标志，代表是否发生了核心转储。

一般而言，云服务器（生产环境）的核心转储功能是被关闭的

ulimit -a查看当前服务器相关资源配置

打开了当前的core file选项由0变为10240

此时程序跑起来，kill -8 ，我们发现此时多了一个core dump和一个临时文件

我们看到这个文件在所有文件中大小算是比较大的了

核心转储：当进程出现某种异常的时候，是否由OS将当前进程在内存种的相关核心数据，转存到磁盘中。保存到了如图所示的core文件。核心转储主要是为了调试。

此时我们不捕捉这俩个信号

运行程序，分别用2号和3号信号进程退出，3号信号退出时出现了core dump

此时又有了核心转储

我们可以看到里面还有Ign（忽略），cont（继续）

此时运行程序，程序直接终止

产生了core文件

GDB调试

我们先输入gdb mysignal,之后输入core -file core.26559，此时直接定位到出错的地方而且有出错的原因，我们就不需要像以前一样一行一行调试

验证进程等待中的core dump标记位

这个标记为代表是否发生核心转储

我们可以看到发生了核心转储

多了一个core文件

我们sleep(100),之后运行程序使用kill -2

此时core dump标记位为0

我们关闭核心转储，core dump标记位为0

为什么生产环境一般都是要关闭core dump？

core文件产生过多可能会把磁盘写满，造成无法预估的后果。

调用系统接口发送信号

kill

man 2 kill

向指定的进程发送指定的信号。

使用kill写一个程序

我们此时sleep(10000)，然后运行我们的程序，进程被杀掉

raise

如果kill是向指定的进程发送指定的信号，kill就是向自己发送指定的信号

自己给自己发送8号信号

abort

abort让进程直接终止，给自己发送abort信号（自己终止自己）。

输入ulimit -c 10240打开core，此时再运行程序

abort通常用来终止进程。

用户调用系统接口->执行OS对应的系统调用代码->OS提取参数或者设置特定的数值->OS向目标进程写信号->修改对应进程的信号标记位->进程后续会处理信号->执行对应的动作

由软件条件产生信号

管道，读端不光不读，而且关闭了，写端一直在写，会发生什么？

此时意味着写没有意义，OS会自动终止对应的写端进程，通过发送信号的方式，发送SIGPIPE（13号信号）。

SIGALARM是14号信号

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds秒之后给当前进程发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余下的秒数。打个比方,某人要小睡一觉,设定闹钟为30分钟之后

响,20分钟后被人吵醒了,还想多睡一会儿,于是重新设定闹钟为15分钟之后响,“以前设定的闹钟时间还余下的时间”就

是10分钟。如果seconds值为0,表示取消以前设定的闹钟,函数的返回值仍然是以前设定的闹钟时间还余下的秒数

上面这段程序验证1s之内，能运算多少次count++;

为什么只计算到6w多呢？因为我们进行了cout，而且因为我们的Xshell在本地，云服务器在远端，cout还是通过网络发送的，因此会比较慢。

若单纯想计算算力，可这样做

我们每发送14号信号count值就会被发出来

我们设定了一个闹钟，这个闹钟一旦触发，就自动移除了（设置一次就只会触发一次）

我们在每次捕捉到信号时，再设置一个闹钟

每隔一秒打印一条消息

我们上面实现了类似的定时器功能

每隔一秒打印一下

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <functional>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>

using namespace std;

 typedef function<void ()> func;
 vector<func> callbacks;

 uint64_t count = 0;

 void showCount()
 {
     // cout << "进程捕捉到了一个信号，正在处理中： " << signum << " Pid: " << getpid() << endl;
     cout << "final count : " << count << endl;
 }
 void showLog()
 {
     cout << "这个是日志功能" << endl;
 }
 void logUser()
 {
     if(fork() == 0)
     {
         execl("/usr/bin/who", "who", nullptr);
         exit(1);
     }
     wait(nullptr);
 }
 void flushdata()
 {

 }

 // 定时器功能
 // sig: 
 void catchSig(int signum)
 {
     for(auto &f : callbacks)
     {
         f();
     }
     alarm(1);
 }
 static void Usage(string proc)
 {
     cout << "Usage:\r\n\t" << proc << " signumber processid" << endl;
 }

void handler(int signum)
{
    sleep(1);
    cout << "获得了一个信号: " << signum << endl;
     exit(1);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    signal(SIGFPE, handler);
    alarm(1);
    callbacks.push_back(showCount);
    callbacks.push_back(showLog);
    callbacks.push_back(logUser);
    while (true) count++;
    return 0;
}

我们可以发现IO的效率非常低，尤其是带上网络。