2017-08-18

第十章 信号

---

10.2 信号概念

产生信号的条件：

• 用户按下某些终端键时，引发终端产生的信号
• 硬件异常产生信号（除数为0，无效的内存引用等）
• kill函数/kill命令
• 软件条件

信号的处理：忽略，捕捉，执行系统默认动作
SIGKILL和SIGSTOP无法被忽略或者捕捉，只能执行系统默认动作

信号名称	说明	默认动作
SIGABRT	异常终止	终止+core
SIGALRM	定时器超时（alarm）	终止
SIGBUS	硬件故障	终止+core
SIGCHLD	子进程终止/停止	忽略
SIGCONT	使暂停进程继续	继续/忽略
SIGEMT	硬件故障	终止+core
SIGFPE	算术运算异常	终止+core
SIGHUP	连接断开	终止
SIGILL	表示进程已执行一条非法硬件指令	终止+core
SIGINT	中断（Delete/Ctrl+C）	终止
SIGIO(等效于SIGPOLL)		终止
SIGIOT(等效于SIGABRT)		终止+core
SIGKILL	杀掉进程	终止
SIGPIPE	写至无读进程的管道	终止
SIGPOLL	可轮询事件	终止
SIGPWR	蓄电池也不能支持工作时候，发送该信号	终止
SIGQUIT	Ctrl+\类似于SIGINT，但是同时产生core文件	终止+core
SIGSEGV	无效的内存引用	终止+core
SIGSTOP	停止	停止进程
SIGSYS	指示一个无效的系统调用	终止+core
SIGTERM	终止	终止
SIGTRAP	硬件故障	终止+core
SIGTSTP	Ctrl+Z	停止进程
SIGTTIN	后台读控制tty	停止进程
SIGTTOU	后台写向控制tty	停止进程
SIGURG	紧急情况（套接字）	忽略
SIGUSR1/SIGUSR2	用户定义信号	终止
SIGWINCH	终端窗口大小改变	忽略
SIGXCPU	超过CPU限制	终止+core
SIGXFSZ	超过软文件长度限制	终止+core

10.3 函数signal

函数原型：

#include 
void (*sinal(int signo, void (*fun)(int)))(int);
返回值：成功返回以前的信号处理配置；失败返回SIG_ERR

或者写成：

typedef void sigfunc(int);
sigfunc *signal(int,sigfunc *);

用法如下：
第一个参数为信号
第二个参数为SIG_DFL/SIG_IGN或者函数地址:
SIG_IGN表示忽略该信号
SIG_DFL表示系统默认动作
当为函数地址时，调用该函数处理信号

中：
#define SIG_ERR (void(*)())-1
#define SIG_DFL (void(*)())0
#define SIG_IGN (void(*)())1

程序启动时：
exec函数将原先设置为要捕获的信号都更改为默认动作，其他信号的状态不变

进程创建时：
子进程继承父进程的信号处理方式

10.4 不可靠的信号

早期版本的UNIX系统中，信号是不可靠的。

1. 在进程每次接到信号对其进行处理时，随即将该信号动作重置为默认值

int sig_int();
...
signal(SIGINT,sig_int);
...
sig_int()
{
    signal(SIGINT,sig_int);
    ...
}

2. 在进程不希望某种信号发生时，它不能关闭该信号。进程能做的就是忽略该信号。

int sig_int();
int sig_int_flag;
...
int main()
{
    signal(SIGINT,sig_int);
    ...
    while(sig_int_flag == 0)
        pause();
    ...
}
sig_int()
{
    signal(SIGINT,sig_int);
    sig_int_flag = 1;
}

10.5 中断的系统调用

早期UNIX系统的一个特性是：
如果进程在执行一个低速系统调用而阻塞期间捕获一个信号，则该系统调用就被中断而不再执行。该系统调用返回出错，其errno设置为EINTR。
低速系统调用 VS 其他系统调用
低速系统调用（可能会使得进程永远阻塞的一类系统调用）包括：

• 如果某些类型文件的数据不存在，则读操作可能会使调用者永远阻塞
• 如果这些数据不嗯给你被相同的类型文件立即接受，则写操作可能会使得调用者永远阻塞
• 在某种条件发生之前打开某些类型文件，可能会发生阻塞
• pause函数和wait函数
• 某些ioctl函数
• 某些进程间通信函数

与被中断的系统调用相关的问题是必须显式地处理出错返回
典型的代码序列（假定进行一个读操作，它被中断，我们希望重新启动它）

again:
    if(n = read(fd,buf,BUFFSIZE) < 0){
        if(errno == EINTR)
        goto again;
    }

4.2BSD引进自动重启动的系统调用：ioctl、read、readv、write、writev、wait、waitpid
前五个函数只有对较低速设备进行操作时才会被信号中断
wait和waitpid在捕获信号时总是被中断

10.6 可重入函数

可重入函数是在信号处理程序中保证调用安全的函数
即使信号处理程序调用的是可重入函数，但是对于errno变量要进行处理

10.7 SIGCLD语义

SIGCLD
对SIGCLD的早期处理方式如下：

1. 当将该信号的配置设置为SIG_DFL时，即不会理会这一个信号，但是没有调用wait/waitpid，产生了僵死进程
2. 当将该信号的配置设置为SIG_IGN时，子进程在终止时的状态被丢弃，即不会产生僵死进程。但是如果父进程调用wait/waitpid，那么它将阻塞到所有子进程都终止，然后wait/waitpid返回-1，并且将errno设置为ECHILD
3. 当将该信号的配置设置为信号处理函数的地址，则内核立即检查时候有子进程准备好被等待。注意会产生循环，所以在处理SIGCLD时，应该先wait处理掉了信号信息后，再调用signal。

SIGCHLD在配置信号处理方式时，是不会立即检查是否有子进程准备好被扽带，也不会在此时调用信号处理函数。

10.8 可靠信号术语和语义

• 当造成信号的事件（硬件异常、软件条件、终端产生的条件、调用kill函数）发生时，为进程产生一个信号
• 递送：当一个信号产生时，内核在进程表中以某种形式设置一个标志
• 信号未决：信号处于产生和递送之间的时间间隔内
• 阻塞信号递送：若进程产生一个阻塞的信号，而且对该信号的动作是系统默认动作/捕获该信号，则该进程将此信号保持为未决状态，直到该进程对此信号解除阻塞/对此信号的动作更改为忽略。sigpending函数可以判定信号是否被设置为阻塞并处于未决状态
• 信号屏蔽字：规定了当前要阻塞递送到该进程的信号集（sigset_t）

10.9 kill 和 raise 函数

#include 
int kill (pid_t pid, int signo);//将信号发送给进程/进程组
int raise(int signo);//进程向自身发送信号
若成功，返回0；出错，返回-1

raise(signo); == kill(getpid(),signo);
kill的pid参数有四种情况：

1. pid>0 将信号发送给进程ID为pid的进程
2. pid==0 将信号发送给与发送进程属于同意进程组的所有进程，而且发送进程要具有权限向这些进程发送信号。这里的所有进程不包括系统进程集（内核进程和init(pid==1)）
3. pid<0 将信号发送给进程组ID等于|pid|，而且发送进程要具有权限向这些进程发送信号。这里的所有进程不包括系统进程集（内核进程和init(pid==1)）
4. pid==-1 将信号发送给发送进程有权限向他们发送信号的所有进程

关于权限

• 超级用户可将信号发送给任一进程
• 非超级用户：发送者的实际用户ID/有效用户ID == 接收者的实际用户ID/有效用户ID。EXCEPT:若实现支持_POSIX_SAVED_IDS,则检查接受者的保存设置用户ID（而不是有效用户ID）
• 若被发送的信号是SIGCONT,则进程可将它发送给属于同一对话的任一其他进程

信号编号0定义为空信号。
若signo参数是0，则kill仍执行正常的错误检查，但不发送信号。（该用途常被用作确定一个特定进程是否存在。若检查的进程并不存在，则kill返回-1，errno被设置为ESRCH。即使kill返回0，也不能保证一定存在该进程。

10.10 alarm 和 pause 函数

#include 
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

10.11 信号集

#include 
int sigemptyset(sigset_t *set);
int sigfillset(siget_t *set);
int sigaddset(siget_t *set,int signo);
int sigdelset(siget_t *set,int signo);
若成功返回0；出错返回-1

int sigismember(const siget_t *set,int signo);
真返回1，假返回0

假如用int类型来实现
#define sigemptyset(ptr) (*(ptr) = 0)
#define sigfillset(ptr)  (*(ptr) = ~(sigset_t)0,0)

#include 
#include 

#define SIGBAD(signo) ((signo) <= 0 || (signo) >= NSIG)

int sigaddset(sigset_t *set, int signo)
{
    if(SIGBAD(signo)){
        errno = EINVAL;
        return(-1);
    }
    *set |= 1 << (signo - 1);
    return(0);
}

10.12 sigprocmask函数

#include 
int sigprocmask(int how,const sigset_t * restrict set,sigset_t *restrict oset);
成功返回0；错误返回-1

1. 首先，oset如果是非空指针，那么进程的当前信号屏蔽字通过oset返回
2. 其次，如果set是一个非空指针，则参数how指示如何修改当前信号屏蔽字。
   |how|说明|
   |:---:|:---:|
   |SIG_BLOCK|该进程新的信号屏蔽字是当前信号屏蔽字和set指向的信号集的并集。于是set包含了希望阻塞的附加信号|
   |SIG_UNBLOCK|该进程新的信号屏蔽字是当前信号屏蔽字和set所指向的信号集补集的交集。于是set包含了希望解除阻塞的信号|
   |SIG_SETMASK|该进程新的信号屏蔽字是set所指向的值|
3. 如果set是空指针，则不改变该进程的信号屏蔽字，how也随之没有意义

10.13 sigpending函数

#include 
int sigpending(sigset_t *set);//set返回被阻塞不能递送的信号集
成功返回0；出错返回-1