信号 / kill

信号的机制

        A给B发送信号，B收到信号之前执行自己的代码，收到信号后，不管执行到程序的什么位置，都要暂停运行，去处理信号，处理完毕再继续执行。与硬件中断类似——异步模式。但信号是软件层面上实现的中断，早期常被称为“软中断”。

 与信号相关的事件和状态

产生信号:

        1. 按键产生，如：Ctrl+c、Ctrl+z、Ctrl+\

        2. 系统调用产生，如：kill、raise、abort

        3. 软件条件产生，如：定时器alarm

        4. 硬件异常产生，如：非法访问内存(段错误)、除0(浮点数例外)、内存对齐出错(总线错误)

        5. 命令产生，如：kill命令

递达：递送并且到达进程。

未决：产生和递达之间的状态。主要由于阻塞(屏蔽)导致该状态。

信号的处理方式

1. 执行默认动作

2. 忽略(丢弃)

3. 捕捉(调用户处理函数)

        Linux内核的进程控制块PCB时一个结构体，task_struct,除了包含进程id，状态，工作目录，用户id，组id，文件描述符，还包含了信号相关的信息，主要指阻塞信号集和未决信号集。

        阻塞信号集(信号屏蔽字)： 将某些信号加入集合，对他们设置屏蔽，当屏蔽x信号后，再收到该信号，该信号的处理将推后(解除屏蔽后)

        未决信号集:

                1. 信号产生，未决信号集中描述该信号的位立刻翻转为1，表信号处于未决状态。当信号被处理对应位翻转回为0。这一时刻往往非常短暂。

                2. 信号产生后由于某些原因(主要是阻塞)不能抵达。这类信号的集合称之为未决信号集。在屏蔽解除前，信号一直处于未决状态。

信号4要素

 与变量三要素类似的，每个信号也有其必备4要素，

        分别是：

                1. 编号 2. 名称 3. 事件 4. 默认处理动作

 kill命令和kill函数

 kill命令产生信号：kill -SIGKILL pid

 kill函数：给指定进程发送指定信号(不一定杀死)

         int kill (pid_t pid, int sig);       

                成功：0；

                失败：-1 (ID非法，信号非法，普通用户杀init进程等权级问题)，设置errno

         sig：不推荐直接使用数字，应使用宏名，因为不同操作系统信号编号可能不同，但名称一致。

        pid > 0:  发送信号给指定的进程。

             = 0:  发送信号给 与调用kill函数进程属于同一进程组的所有进程。

             < -1:  取|pid|发给对应进程组。

             = -1：发送给进程有权限发送的系统中所有进程。

 案例一： 使用kill函数终止任意进程

练习：循环创建5个子进程，父进程用kill函数终止任一子进程。

#include 
#include 
#include 
#include 
#define N 5
int main(void)
{
    int i;
    pid_t pid, q;	
    for (i = 0; i < N; i++) 
	{
        pid = fork();
        if (pid == 0)
        {
			break;
        }	
        if (i == 2)
            q = pid;
    }
    if (i < 5) 
    {            //子进程

            printf("I'm child %d, getpid = %u\n", i, getpid());
            sleep(10);	
    } 
	else 
	{                //父进程
        sleep(3);
        kill(q, SIGKILL);
        printf("------------kill %d child %u finish\n", 2, q);
        while (1);
    }	
    return 0;
}

软件条件产生信号

alarm函数 

设置定时器(闹钟)。在指定seconds后，内核会给当前进程发送14）SIGALRM信号。进程收到该信号，默认动作终止。

每个进程都有且只有唯一个定时器。

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

        返回 0 或剩余的秒数，无失败。

常用：取消定时器alarm(0)，返回旧闹钟余下秒数。

          例：alarm(5) → 3sec → alarm(4) → 5sec → alarm(5) → alarm(0)

定时，与进程状态无关(自然定时法)！就绪、运行、挂起(阻塞、暂停)、终止、僵尸...无论进程处于何种状态，alarm都计时。

使用 time 命令查看程序执行的时间（优化）

• time ./test

• 结论：实际执行时间 = 系统时间 + 用户时间 + 等待时间 

• time ./test > out (将结果输入到out) 明显提高性能

• 结论：程序运行的瓶颈在于 IO，优化程序，首选优化 IO

setitimer函数

设置定时器(闹钟)。 可代替 alarm 函数。精度微秒 us，可以实现周期定时

int setitimer (int which, const struct itimerval *new_value, struct itimerval *old_value);    

        成功：0；失败：-1，设置errno

        参数：

                参数一which：指定定时方式

                        ① 自然定时：ITIMER_REAL → 14）SIGLARM                     计算自然时间

                        ② 虚拟空间计时(用户空间)：ITIMER_VIRTUAL → 26）SIGVTALRM     只计算进程占用cpu的时间

                        ③ 运行时计时(用户+内核)：ITIMER_PROF → 27）SIGPROF           计算占用cpu及执行系统调用的时间

                参数二：结构体设置间隔时间和单次时间

                参数三：返回旧闹钟的剩余时间（传出参数）

• it_value：结构体内部的参数：第一次触发信号的时间
• it_interval：结构体内部的参数：用来设定两次定时任务之间间隔的时间（第二次和第一次 or 第三次和第二次之间的时间间隔）