20.Linux进程信号（一）

信号: 产生->保存->处理

一、预备知识

信号vs信号量->没有任何关系

什么叫做信号？

中断我们正在做的事情，是一种事件的异步通知机制。

同步和异步理解：

同步指事件发生具有一定的顺序性（如命名管道中服务端读方式打开会阻塞，直到客户端的写入打开），异步指事情发生没有顺序性（如共享内存的读取和写入没有顺序性）。

信号的产生相对于进程的运行是异步的。

信号是发送给进程的。

基本结论：

1.信号处理，进程在信号没有产生的时候，早就知道信号该如何处理了。

2.信号的处理，不是立即处理，而是可以等一会在处理，合适的时候，进行信号的处理。

3.人能识别信号，是被“提前教育”过的，进程也是如此，OS程序员设计的进程，进程早已内置对于信号的识别和处理方式。

4.信号源非常多->给进程产生信号的，信号源，也非常多。

SIGINT：键盘产生信号。

收到信号，处理信号（进程收到信号，合适的时候处理信号）：

1.默认处理动作

2.自定义信号处理动作

3.忽略处理

自定义捕捉系统调用：

sighandler_t 实质上等同于void(*)(int)

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

参数：

signum：信号编号

handler: 自定义的信号处理方式，当收到对应的信号，就回调执行handler方法。

返回值：成功返回handler，失败返回SIG_ERR（一个宏，通常定义为 (void (*)(int))-1，表示一个无效的函数指针），错误码被设置。

二、信号的产生

1.键盘产生信号

ctrl+C向前台进程发送2号信号。

相当一部分信号的处理动作就是让自己终止。

前台进程和后台进程：

./xxx 前台进程 ->键盘产生的信号，只能发送给前台进程。

./xxx & 后台进程

前台进程只能有一个，本质上前台进程就是要从标准输入获取数据的。

后台进程可以有多个。

前后台移动命令：

jobs-l 查看当前终端会话中通过 & 或 Ctrl+Z 挂起的后台任务
fg 任务号  特定的进程，提到前台
ctrl+z 进程切换到后台，并且暂停

bg 任务号  让指定的后台进程进行回复运行

什么叫做给进程发送信号？
信号产生之后，不是立即处理的，所以要求进程把信号记录下来。

发送信号本质：向目标进程写信号，修改位图！

信号记录在task_struct中，是一个位图结构->属于操作系统的数据结构对象->修改位图本质就是修改内核的数据->不管信号怎么产生，发送信号，在底层，必须让OS发送。

特别注意：不是所有信号都能被自定义捕捉。

2.系统调用产生信号

int kill(pid_t pid, int sig);    //给目标进程发送信号

raise给自己发送信号，abort给自己进程发送终止信号（发送6号新号，要求进程必须处理，默认终止）。

3.系统指令kill产生信号

4.产生信号的方式（硬件异常）

常见的硬件异常：

除0，野指针。

信号全部都是操作系统发送的！

操作系统怎么知道犯错了？->操作系统是软硬件资源的管理者->CPU，寄存器，状态寄存器（标志寄存器：EFLAGS）可以判断溢出

野指针异常->cpu里的MMU将虚拟地址转化成物理地址失败了->硬件报错

5.产生信号的方式---软件条件

进程--管道--进程，在匿名管道，如果读端关闭，写端继续，操作系统就会发送SIGPIPE信号来终止写端进程，OS不做没有意义的事情。

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。

例如：alarm(5)->过5秒终止，返回值是0

alarm(5)->过3秒，设alarm(10)->过10秒终止了，返回值为2，即以前设定闹钟剩余的秒数

pause函数作用：暂停，等待信号到来，直到信号处理动作结束，pause函数才会返回。

操作系统本质：死循环pause，等待信号到来，每隔一段时间，CPU向操作系统发送硬件中断。

如何理解闹钟：

时间片本质就是一个计数器。

闹钟理解：闹钟的结构里存有过期时间，组织方式可以理解成最小堆，将当前操作系统记录的时间戳与闹钟堆顶的时间戳进行比较，如果堆顶的时间戳大于等于操作系统当前记录的，就向对应的进程发送SIGALRM信号，同时把堆顶删除。