linux 进程信号

1.信号概念

生活中的信号：红绿灯，上下课铃声，闹钟

红绿灯出现：是信号产生

认识到红绿灯：信号识别

看到之后放入大脑：信号保存

根据红绿灯做出操作（自定义，忽略，默认）：信号处理

进制中的信号：
信号产生：

信号识别：程序员进行编写的属性和逻辑的集合

信号保存：信号来了之后，先保存

信号处理（信号捕捉）：默认动作，忽略动作，默认动作。

kill -l 查看信号

  1-31:普通信号

34-64：实时信号

信号的默认操作

2.信号产生

产生方式：

1.由用户键盘输入例如(kill -信号编号 进程id）

 2. 代码编写错误后或者硬件异常产生，由os发送。这里得信号表示：不同得信号代表不同事件发生后得原因。

硬件异常产生信号：CPU内部存在一个状态寄存器，它会将内存中值通过运算器判断是否为正常的操作，如果不是正常的操作，状态寄存器的某个对应错误原因的位图由0变1，此时进程一直运行，这个cpu会查询到这个问题，然后os一直会识别到cpu中的异常，os把这个信号转化为操作。如果这个操作不是退出进程，这个寄存器属于cpu，用户无法更改，且它属于进程上下文，当进程被切换时，就有无数次状态寄存器被保存和恢复的过程，每一次都会被os识别到异常，然后进行信号处理。

3.系统调用函数（kill（pid，信号编号)给别人的进程发送,raise(信号编号）给自己的进程发送，abort()给自己发特定信号）

4.软件产生

定时器软件：函数alarm(时间），时间之后终止进程，信号为14.作用：统计进程的循环执行多少次。与信号替换做结合，在时间之后执行别的操作。（tip：输出输出会拖慢进程速度）

核心转储：
设置了数组大小，但是访问越界了，可能不会进行出错，因为os会给这块代码多开辟栈空间。如果对数组访问超过栈空间就会报错。

core：终止之后会做其他操作，不只是错误描述。在云服务器上看不见core的错误操作。

上面的core file size为0 说明云服务器关闭了core file

如果想看到core file，就用ulimit -c 数字   给这个选项设置数量。开启以后就会形成一个输入大小的数据块

核心转储的意义：os形成这个core file ，可以用gdb对可执行文件进行调试，查找它有什么类型的错误，并且在原代码那一行。

term：正常结束

3.信号保存

进程的task_struct（PCB）中的位图，用32位表示信号的编号。

信号发送：将位图中对应的位置由0置1，操作由os进行。os需要给用户提供系统调用，这样用户才能发送信号。

1.信号的保存过程的概念

实际处理信号的动作称为递达

信号从产生到抵达之间的状态，称为未决

阻塞就是一直保持在未决的状态，就是不让它到达需要处理的状态，等阻塞接触后便可以进入递达，便可以处理。

忽略是递达后的一种处理动作

2.信号在内核中的表示

task_struct 有一个apending位图（a.比特位的位置 b. 比特位所表示的内容）

将比特位由0变1就是收到了来自os发送的信号。

block这个位图的比特位由0变1表示阻塞了对应的信号。可以在没发出信号，就可以对这个信号进行阻塞。因此，在执行信号时，如果在pending中就是递达了，可以对信号进行处理。如果在block中就不处理。其中handler是一个函数指针数组，下标是信号的编号，通过下标找到的函数是对信号的处理方法当信号来的时候现在block中判断，如果为0，再在pending进行判断，如果为1,就去handler中寻找处理方法。

4.信号处理

信号默认处理

signal（信号名或数字，函数指针）：更改信号的操作也就是自定义操作，这个是读信号的捕捉。

当执行信号时就是对信号的自定义操作

5.信号捕捉

用户处于用户态

用户态要访问的资源：1.os的资源（getpid）2.硬件资源（printf）

用户态访问资源时需要进行系统调用（对硬件和os访问），但是用户态不能直接进行访问，需要从用户态转为内核态，这时才能对系统资源进行访问，此时本身是用户态，但身份是内核态。

用户态转内核态（系统调用，进程切换）：

须知：CPU中存有寄存器（可见寄存器，不可见寄存器），寄存器中有指向线程的PCB，以及指向进程的页表起始地址，有一个CR3表征当前进程的运行级别（0：内核态，3：用户态）。

进程可以执行os资源的原因是：进程有1GB的虚拟空间是对应一个不同其它空间的页表，因为os分配了两个页表（用户级页表，内核级页表），内核级页表，将虚拟地址映射到物理内存的os的资源，通过用户级的空间代码直接跳转访问内核空间（系统调用接口起始位置是用户态可以访问的，目的为了更改CPU中的CR3的权限)，然后通过内核级页表访问对应os的物理内存，然后访问磁盘中的系统资源。

其中内核级地址空间，每个进程都是一样的，都指向同一块空间，而用户空间是每个进程独占的。

内核态转为用户态：

内核态不能直接访问用户区代码，技术上可以访问，但是os不允许这样，因为如果内核态可以直接执行用户态代码的话，就没有权限限制，用户态有恶意代码，os不知道用户态的代码的好坏，会直接被执行。这个信号捕捉的过程就是，执行代码，需要进入系统时，由用户态转为内核态，去进行信号检测，接收，存储，辨别工作后，进行处理信号，如果为自定义处理，就会由内核态跳转到用户态去执行用户区中的信号处理代码，处理完后返回到内核态，然后内核态接收到返回值，就由内核态返回到用户态最初的代码执行区，期间进行了四次身份转换。

6.信号在代码中的表示

6.1 sigset_t

os为了处理阻塞（信号屏蔽字）和递达的位图结构，设计出来这个sigset_t信号集，这是一个位图结构。每一个信号都有一个bit位来表示，0表示不是这个状态，1表示处于这个状态。

6.2 基本信号集操作函数

sigemptyset（sigset_t *set):初始化指向的set的位图的所有为置为0，表示这个信号集不包含有效信号。

sigfillset(sigset_t *set):初始化set指向的信号集，使所有信号对应的信号全部置为1.

sigaddset(sigset_t *set, int signo):向这个set信号集中signo的位置置为1.

sigdelset(sigset_t *set,int signo):将set中signo所在的位置置为0.

sigismember(const sigset_t *set,int signo):检查signo是否在这个信号集set中。

sigpromask（int how,const sigset_t *set,sigset_t *oset)

set是新的信号屏蔽集合，oset是老的信号屏蔽集合为了以后返回到之前的信号屏蔽集。

作用：修改block信号集的位图

选项：SIG_BLOCK(添加信号屏蔽字） SIG_UNBLOCK(批量解除阻塞的信号） SIG_SETMASK(重置信号屏蔽字，改为另一个位图）

sigpending（sigset_t *set)

作用：获取pending的位图

sigaction(int signum,const strcut sigaction *act,struct sigaction *oldact)(捕捉信号）

act:输入型参数

oldact:输出型参数

第一个是一个函数指针（执行方法）。

sa_mask比较重要，为一个信号位图集，需要进行初始化。

如果函数集捕捉了信号，如果正在处理这个信号，这个信号就不会抵达了。如果后面多发了这个信号会被屏蔽，当处理完第一个信号后，系统会取消对这个信号的屏蔽，然后之前多发的信号，只会再抵达多发中的一次。

sa_mask的作用：当我们处理某种信号的时候，这个位图会自动对某种信号屏蔽，如果在处理2号信号，又想屏蔽其他的信号，就可以进行设置sa_mask.

7.可重入函数

在执行主执行流时，其中的insert函数正在执行node1，但是还没执行完就收到信号，这个信号的处理方法也是调用insert函数，此时就会插入node2，这样node1和node2的next都指向一个next，当node2的insert执行完，node2的头节点就是head，此时返回到刚刚node1没执行完的位置，将node中的指针由node2换成了node1。这样就构成无法索引到node2，这个insert就是不可重入函数。

结论：

1.main的执行流与信号捕捉执行流是两个执行流

2.如果main和handler，该函数被两个执行流重复进入，出问题就是不可重入函数，反之就是可重入函数。

8.volatile

因为main和信号捕捉是两个执行流，所以在main执行时，收信号捕捉，就会去处理信号捕捉的执行流，main也会执行自己的，如果一个全局变量，两个执行流都会进行调用，在信号捕捉执行流中更改了全局变量，但不会影响到main执行流中对于这个全局变量的判断。原因是：编译器如果进行优化后，会有以下操作，原本cpu的操作是：从内存取指令，在cpu内部分析指令，然后执行指令。当cpu从物理内存收到这个全局变量后，main对它不更改，而是判断的话，就会直接在cpu内部分析指令了，不会去内存取指令，而是会将这个全局变量一直放在cpu中的判断寄存器中，下一次调用时不会去内存中寻找，而是直接从寄存器中调用这个全局变量进行判断。而此时信号捕捉执行流对这个全局变量进行更改后，是将值放到内存中，但cpu再mian执行流中不会再去内存中调用，因此这个全局变量在两个执行流中，会起到不同值得效果。

volatile保持内存可见性，修饰的全局变量，会使cpu不管怎样，每次执行代码都会去内存中调用这个全局变量，而不是因为自己执行流没有更改，就直接在寄存器中调用。