進程信號

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進程信號介紹: 操作系統通過信號來通知進程系統中發生了某種預先規定好的事件(一組事件中的一個),它也是用戶進程之間通信和同步的一種原始機制。一個鍵盤中斷或者一個錯誤條件(比如進程試圖訪問它的虛擬記憶體中不存在的位置等)都有可能產生一個信號。Shell也使用信號向它的子進程發送作業控制信號 簡易來說,信 ...


進程信號介紹:

操作系統通過信號來通知進程系統中發生了某種預先規定好的事件(一組事件中的一個),它也是用戶進程之間通信和同步的一種原始機制。一個鍵盤中斷或者一個錯誤條件(比如進程試圖訪問它的虛擬記憶體中不存在的位置等)都有可能產生一個信號。Shell也使用信號向它的子進程發送作業控制信號

簡易來說,信號即是信號與操作系統的一種的溝通方式

 

信號的概念

信號是進程之間事件非同步通知的一種方式,屬於軟中斷。

 

信號

 

 kill -l命令可以查看信號

可以看到信號都有屬於自己的編號和巨集定義

  • 1~31的信號為普通信號
  • 34~64的信號為實時信號

註意:沒有 32、33信號

 

信號產生

  • 1.通過終端按鍵產生信號
  • 2.調用系統函數向進程發信號
  • 3.由軟體條件產生信號
  • 4.硬體異常產生信號

 

信號的處理不是立即執行的

假設你現在在做一件事情,這時候你的朋友叫你過去幫他做一件事情,這時候你去不了,因為你還在做自己手頭上的事情,優先順序更高,所以會選擇先做好這件事情再去幫忙。

非同步:即信號的發送不是同時的,有時候需要發送,而不是統一同時發送的。

因為信號產生是非同步的,當信號產生的時候,對應的進程,可能正在做更重要的事情,進程暫時不處理這個信號。

 

信號處理有三種方式:

  • 1. 忽略此信號。
  • 2. 執行該信號的預設處理動作。
  • 3. 提供一個信號處理函數,要求內核在處理該信號時切換到用戶態執行這個處理函數,這種方式稱為捕捉 (Catch)一個信號。 自定義處理,由用戶提供

 

忽略信號是處理信號的方式,處理的方式是忽略

而阻塞信號,是不處理信號

忽略和阻塞要分清

 

進程信號的術語

  • 遞達:進程執行信號的處理動作
  • 信號未決:信號從產生到遞達之間的狀態
  • 阻塞:進程可以對信號阻塞,被阻塞的信號處於未決狀態,直到進程解除信號的阻塞狀態,才可以遞達

 

signal函數

捕捉指定函數,並執行自定義函數

void handler(int signo)
  {
    cout<<"我是一個進程,剛剛獲取了一個信號:"<<signo<<"cnt: "<<endl;
  }


int main()
{
  signal(2,handler);
  //捕捉2號信號,並執行handler函數


return 0;
}

註意:9號信號不允許被自定義捕捉

 

kill函數

給指定進程發送指定信號

kill(2,指定進程pid);

失敗時返回-1

 

raise函數(信號)

給自己(該進程)發送指定信號

raise(2

 

abort函數()

abort

給該進程發送6號信號,並終止進程

6號信號可以被捕捉,但捕捉後,進程依舊結束

 

sigset_t

是用來表示信號集類型的

sigset_t bsig,obsig

創建兩個信號集

阻塞信號集也叫做當 前進程的信號屏蔽字(Signal Mask)

 

sigemptyset函數(&信號集)

初始化set所指向的信號集,使其中所有信號的對應bit清零,表示該信號集不包含 任何有 效信號。

 

sigfillset函數 (&信號集)

初始化set所指向的信號集,使其中所有信號的對應bit置位,表示 該信號集的有效信號包括系 統支持的所有信號。

 

sigaddset函數(&信號集,信號)

將指定信號添加到指定信號集中

 

sigpending函數(&信號集)

獲取正在送往進程中被阻塞的信號合集 並放入指定信號集中

 

sigismember(&信號集,信號)

sigismember是一個布爾函數,用於判斷一個信號集的有效信號中是否包含 某種 信號,若包含則返回1,不包含則返回0,出錯返回-1。

 

註意,在使用sigset_ t類型的變數之前,一定要調 用sigemptyset或sigfillset做初始化,使信號集處於確定的 狀態。初始化sigset_t變數之後就可以在調用sigaddset和sigdelset在該信號集中添加或刪除某種有效信

 

sigprocmask函數(操作,set,oset)

把set的信號集修改obset 

檢查或修改指定信號相關聯的處理動作 可同時兩種操作

 

有三種操作

  • SIG_BLOCK set包含了我們希望添加到當前信號屏蔽字的信號
  • SIG_UNBLOCK set包含了我們希望從當前信號屏蔽字中解除阻塞的信號
  • SIG_SETMASK 設置當前信號屏蔽字為set所指向的值

 

進程崩潰的本質是該進程收到了異常信號

崩潰了不一定導致進程結束,可以捕獲

 

小結:

  • 所有的信號產生,最終都要由OS來執行
  • 信號處理不一定是立即處理,而是在合適的時候
  • 信號不是被立即處理,是會被暫時記錄下來,記錄在進程PCB內
  • 一個進程在沒有收到信號時,它知道遇到什麼信號,該做什麼反應
  • OS向進程發信號,實際上向進程式控制制塊中,寫入信號數據。

 

信號在內核表示的示意圖

 

 

先看nending是否接收到信號,再看block是否要攔截,最後看handler的處理方式

 

剛纔我們提到,進程信號,不是立即處理的,而是會被暫時記錄下來,存儲在進程PCB中,處理是在合適的時候

那這個合適的時候是什麼?:當前進程從內核態切換回用戶態時,進行信號的檢測與處理

用戶態切換到內核態 原因

  • 1系統調用
  • 2進程切換

 

 

 

 內核級頁表 所有進程共用,只有一份

用戶級頁表 每一個進程都要一份 並且相互不同

 

 

無論進程怎麼切換,都可以找到內核的代碼和數據,前提要有許可權,當前進程如何具備許可權,訪問這個內核頁表,乃至訪問內核數據。

要進行身份切換

進程是用戶態,只能訪問用戶級頁表

 進程是內核態,能訪問用戶級頁表和內核級頁表

 

如何區分進程是用戶太和進程態

CPU內部都有對應的狀態寄存器CR3,有比特位表示當前進程的狀態。

0:內核態 3:用戶態

 

內核態具有更高許可權,可以訪問所以代碼

用戶態只能訪問自己的代碼

 

我們的程式,會無數次直接或間接的訪問系統級軟硬體資源(管理者是OS)本質上,你並沒有自己去操作這些軟硬體資源,而是必須通過OS->無數次陷入內核(1.切換身份 2.切換頁表)-》調用內核的代碼-》完成訪問的動作-》結果放回給用戶(1.切換身份 2.切換頁表)->得到結果

 

 這裡我們會發現,當有自定義捕捉時,為什麼操作系統還要把內核態切換回用戶態,執行完後,再返回內核態呢?內核態還有更高許可權,可以訪問所以代碼,這樣做豈不是多此一舉?首先我們要知道,自定義捕捉,是用戶提供的,你能保證用戶提供的代碼是安全嗎?如果是惡意代碼呢?並且內核態許可權高,用內核態的身份去執行這段不知道安全性的代碼,風險會不會無限大呢?所以這樣做其實是為了保護操作系統。

 

sigaction(信號,新動作,舊動作)捕獲信號,執行動作

struct sigaction act,oact 創建動作

act.sa_handler=handler:自定義動作

                         SIG_IGN:忽略

                         SIG_DFL:預設

act.sa_flays=0;預設為0;

 

當一個被捕捉的信號,在執行處理動作時,會自動屏蔽該信號,直到執行動作結束,才會把該信號從信號屏蔽字解開,若在執行動作時,還要把屏蔽其他時,可以 sigaddset(&act.sa_mask,信號) 會在執行這個信號遞達自動屏蔽指定信號

 

子進程退出時,暫停,繼續會自動發送SIGCHLD 17號信號

 


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