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Linux进程信号

news 来源：原创 2025/5/16 5:05:54

信号量

本质是一个计数器，用来表示系统资源中，资源数量多少的问题。

公共资源:能被多个进程同时访问的资源。

访问没有被保护的资源，可能会出现数据不一致问题。

让不同进程看到同一个资源的目的是想通信。

为了解决进程具有独立性无法，让进程看到同一个资源，解决过程中，又引入了数据不一致问题。

未来被保护起来的公共资源，一般是临近资源。是共享的。

其他的进程中申请的资源大部分是独立资源。

资源是要被使用的，有进程对应的代码会访问这部分资源。

访问临近资源的代码是临界区，不访问临近资源的代码是非临界区。

要么不做，要做就做完:原子性。

为什么要信号量

想买电影票的座位号，当想要某种资源时，可以进行预订。

共享资源:作为一个整体使用，划分成为一个一个资源的子部分。

进程申请信号量成功相当于预订了共享资源的一部分，可以访问这部分资源，否则就不可以，就可以实现保护共享资源的目的。

当信号量是1 代表对共享资源整体访问，实现互斥功能。

所有IPC资源的第一个字段都是ipc_perm的结构，可以定义一个指针数组，不同对象，可以用相同指针数组存储。

信号:

信号不一定立即被处理，需要时间窗口。

共识:信号是给进程发的。

进程如何识别信号？认识+动作。

进程是程序员编写的属性和逻辑的集合，是程序员编码完成的。

进程本身要有对信号的保存能力。

进程处理信号称为信号被捕捉。

进程保存信号，保存在进程task_struct 结构体中。

发送信号本质是修改进程pcb中的信号位图。

PCB是内核维护的数据结构对象。

PCB管理者是OS。

发送信号的方式都是通过OS向进程发送的信号。

kill 命令底层一定调用了对应的系统调用。

自定义信号操作:

#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
using namespace std;void handler(int signo)
{cout<<"进程捕捉到一个信号，该信号是:"<<signo<<endl;
}
int main()
{signal(2,handler);while(true){cout<<"我是一个进程"<<getpid()<<endl;sleep(2);}
}

利用系统调用接口，模拟实现kill。

raise，给自己发任意的信号。相当于kill(getpid(),3)。

abort()：给自己发送指定的信号。信号SIGABRT。

异常捕捉:

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
void catchSig(int signo)
{cout<<"获取到一个信号，信号编号是"<<signo<<endl;
}
int main(int argc,char* argv[])
{int cnt=10;signal(SIGFPE,catchSig);while(cnt--){cout<<"cnt:"<<cnt<<endl;sleep(1);int a=10;a/=0;}
}

收到信号不一定引起进程退出，进程没有退出就有可能还被调度。

CPU内部寄存器只有一份，但是寄存器中内容属于进程上下文。

状态寄存器cpu自己维护，不能更改它。

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。

每次恢复时，就让操作系统识别到了CPU内部状态寄存器的溢出标志位。

OS将硬件问题转换为软件问题，向目标进程发信号，导致异常。

当程序捕获到 SIGFPE 信号并调用 catchSig 后，程序会恢复到触发信号的那一行（a/=0;），导致再次触发 SIGFPE 信号。因此 catchSig 函数会一直被调用，形成无限循环。

软件条件:类似与管道通信，读端关闭，写端也关闭。

软件条件闹钟:

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;int main(int argc,char* argv[])
{alarm(1);int cnt=10;while(true){cout<<"cnt:"<<cnt++<<endl;}   
}

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int cnt=0;
void catchSig(int signo)
{cout<<"获取到一个信号，信号编号是:"<<cnt<<endl;
}
int main(int argc,char* argv[])
{signal(SIGALRM,catchSig);alarm(1);while(true){// cout<<"cnt:"<<cnt++<<endl;cnt++;}   
}

一次性闹钟信号。

catchSig函数中加入alarm闹钟。

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int cnt=0;
void catchSig(int signo)
{cout<<"获取到一个信号，信号编号是:"<<cnt<<endl;alarm(1);
}
int main(int argc,char* argv[])
{signal(SIGALRM,catchSig);alarm(1);while(true){// cout<<"cnt:"<<cnt++<<endl;cnt++;}   
}

闹钟其实是用软件实现的

OS周期性检查闹钟，超时后，发送SIGALARM信号。

3:记录在进程PCB中

4: 系统程序员默认写好

5:更改目标进程PCB信号位图

核心转储

段错误是执行动作是Core 。核心转储。

核心转储目的是支持调试。

直接定位到出错地方。

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;
int cnt=0;
void catchSig(int signo)
{cout<<"捕捉到一个异常，编号是:"<<signo<<endl;
}
int main(int argc,char* argv[])
{for(int i=1;i<=31;i++){signal(i,catchSig);}while(1){cout<<"这是一个进程，pid:"<<getpid()<<endl;sleep(1);}}

kill -9 9号信号不能被捕捉。

实际执行信号处理动作叫信号递达。

信号从产生到递达之间的状态，交信号未决。

进程可以阻塞某个信号。

2个位图，一个数组分别代表未决，阻塞，处理状态。

一个信号没有产生，并不妨碍它可以被阻塞。

信号产生时候不会被立即处理，而是在合适的时候，从内核态转为用户态时处理。

用户为了访问内核或硬件资源，必须通过系统调用完成访问。

实际执行系统调用的人是进程，身份其实是内核。

系统调用较费时间。尽量避免频繁进行系统调用。

凡是和当前进程相关的数据，都是当前进程的上下文数据。

CPU对应的CR3寄存器，为0是内核态，为3为用户态。
跳转到内核态，为了进行系统调用。

进程要执行系统调用，就从用户空间跳到内核空间后，调用内核级页表，执行系统调用。还需要从用户态变到内核态。

不会更改内核空间:

pending为1代表收到，handler是处理方法。

handler处理信号方式，包括默认，忽略和自定义。

所有语言直接间接访问系统资源，IO，访问硬件一定经过操作系统，经过操作系统一定有系统调用，有系统调用一定会切到系统内核。

执行handler中的自定义处理方法，需要转为用户态。防止用户态程序利用内核态身份非法操作。

在用户态执行完handler函数后，需要返回到内核态，获取进程程序位置后，再返回到用户态进程继续执行。

自定义信号处理过程:

sigset_t

信号集包括pending信号集和block信号集，block信号集一般叫信号屏蔽字。

默认情况，所有信号都是不被阻塞的，如果一个信号被屏蔽了，该信号不会被递达。

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
using namespace std;#define BLOCK_SIGNAL 2
#define MAX_SIGNUM 31
static void show_pending(const sigset_t &pending)
{for(int signo=1;signo<=MAX_SIGNUM;signo++){if(sigismember(&pending,signo)){cout<<"1";}else cout<<"0";}cout<<endl;
} 
int main()
{sigset_t block,oblock,pending;//初始化sigemptyset(&block);sigemptyset(&oblock);sigemptyset(&pending);//添加要屏蔽的信号sigaddset(&block,BLOCK_SIGNAL);//开始屏蔽，设置进内核sigprocmask(SIG_SETMASK,&block,&oblock);//遍历打印pending信号集while(true){//初始化sigemptyset(&pending);//获取sigpending(&pending);//打印show_pending(pending);sleep(1);}
}

捕捉2号信号，并屏蔽。

用数组选择要屏蔽的信号。

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<vector>
using namespace std;#define BLOCK_SIGNAL 2
#define MAX_SIGNUM 31static vector<int> sigarr={2,4};
static void show_pending(const sigset_t &pending)
{for(int signo=1;signo<=MAX_SIGNUM;signo++){if(sigismember(&pending,signo)){cout<<"1";}else cout<<"0";}cout<<endl;
} 
int main()
{sigset_t block,oblock,pending;//初始化sigemptyset(&block);sigemptyset(&oblock);sigemptyset(&pending);//添加要屏蔽的信号sigaddset(&block,BLOCK_SIGNAL);//开始屏蔽，设置进内核for(const auto& sig:sigarr ){sigaddset(&block,sig);}sigprocmask(SIG_SETMASK,&block,&oblock);//遍历打印pending信号集while(true){//初始化sigemptyset(&pending);//获取sigpending(&pending);//打印show_pending(pending);cout<<"pid:"<<getpid()<<endl;sleep(1);}
}

恢复屏蔽:

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<vector>
using namespace std;#define BLOCK_SIGNAL 2
#define MAX_SIGNUM 31static vector<int> sigarr={2,4};
static void show_pending(const sigset_t &pending)
{for(int signo=1;signo<=MAX_SIGNUM;signo++){if(sigismember(&pending,signo)){cout<<"1";}else cout<<"0";}cout<<endl;
} 
int main()
{sigset_t block,oblock,pending;//初始化sigemptyset(&block);sigemptyset(&oblock);sigemptyset(&pending);//添加要屏蔽的信号sigaddset(&block,BLOCK_SIGNAL);//开始屏蔽，设置进内核for(const auto& sig:sigarr ){sigaddset(&block,sig);}sigprocmask(SIG_SETMASK,&block,&oblock);int cnt=15;//遍历打印pending信号集while(true){//初始化sigemptyset(&pending);//获取sigpending(&pending);//打印show_pending(pending);cout<<"pid:"<<getpid()<<endl;sleep(1);if(cnt--<=0){sigprocmask(SIG_SETMASK,&oblock,&block);cout<<"恢复对信号的屏蔽，不屏蔽任何信号"<<endl;}}
}

屏蔽恢复成功，但没有打印，因为是2信号，恢复后，进入内核态进程中止，进程不会返回用户态

自定义捕捉2号信号，验证恢复抵达成功。

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<vector>
using namespace std;#define BLOCK_SIGNAL 2
#define MAX_SIGNUM 31static vector<int> sigarr={2,4};
static void show_pending(const sigset_t &pending)
{for(int signo=1;signo<=MAX_SIGNUM;signo++){if(sigismember(&pending,signo)){cout<<"1";}else cout<<"0";}cout<<endl;
} 
void myhandler(int signo)
{cout<<signo<<"号信号已经被抵达"<<endl;
}
int main()
{sigset_t block,oblock,pending;//初始化sigemptyset(&block);sigemptyset(&oblock);sigemptyset(&pending);//添加要屏蔽的信号sigaddset(&block,BLOCK_SIGNAL);//开始屏蔽，设置进内核for(const auto& sig:sigarr ){   signal(sig,myhandler);sigaddset(&block,sig);}sigprocmask(SIG_SETMASK,&block,&oblock);int cnt=15;//遍历打印pending信号集while(true){//初始化sigemptyset(&pending);//获取sigpending(&pending);//打印show_pending(pending);cout<<"pid:"<<getpid()<<endl;sleep(1);if(cnt--<=0){sigprocmask(SIG_SETMASK,&oblock,&block);cout<<"恢复对信号的屏蔽，不屏蔽任何信号"<<endl;}}
}

sigaction:

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<vector>
using namespace std;void handler(int signo)
{cout<<"get a signo"<<signo<<endl;
}
int main()
{struct sigaction act,oact;act.sa_handler=handler;act.sa_flags=0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT,&act,&oact);while(true)sleep(1);return 0;
}

当信号处理时间很长的情况。

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<vector>
using namespace std;void handler(int signo)
{cout<<"get a signo"<<signo<<"正在处理"<<"pid:"<<getpid()<<endl;sleep(15);
}
int main()
{struct sigaction act,oact;act.sa_handler=handler;act.sa_flags=0;sigemptyset(&act.sa_mask);sigaction(SIGINT,&act,&oact);while(true)sleep(1);return 0;
}

最终只处理了2个信号。

上一个信号处理完，会自动解除对上一个信号和当前设置的信号的屏蔽。

可重入函数

#include<iostream>
#include<signal.h>
#include<unistd.h>
#include<vector>
using namespace std;int quit=0;
void handler(int signo)
{cout<<signo<<"信号正在被捕捉"<<endl;cout<<"quit:"<<quit;quit=1;cout<<"->"<<quit<<endl;
}
int main()
{signal(2,handler);while(!quit)sleep(1);cout<<"我是正常退出的"<<endl;return 0;
}

Linux进程信号

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编程日记 2025/5/13 12:25:21

Hackathon靶机系列Hackathon2

扫描ip： 获得靶机的ip：192.168.108.134 扫描端口： 获得80端口，7223的ssh和一个ftp服务器服务器中存在两个文件： 先看ftp： 默认用户名为ftp： 下载两个文件： 和打开flag1.txt: 获得…...

编程日记 2025/5/12 4:34:53

Mybatis 复习

1 什么是MyBatis MyBatis是一个优秀的持久层框架，它对JDBC操作数据库的过程进行封装，使开发者只需要关注 SQL 本身，而不需要花费精力去处理例如注册驱动、创建connection、创建statement、手动设置参数、结果集检索等JDBC繁杂的过程代码。…...

编程日记 2025/5/13 13:49:00

BurpSuite安装教程（详细！！附带下载链接）

声明学习内容来自 B 站UP主泷羽sec，如涉及侵权马上删除文章。笔记的只是方便各位师傅学习知识，以下网站只涉及学习内容，其他的都与本人无关，切莫逾越法律红线，否则后果自负。 ✍🏻作者简介：致…...

编程日记 2025/5/10 5:42:03

Istio_05_Istio架构

Istio_05_Istio架构 ArchitectureControl PlanePilotCitadelGalley Data PlaneSidecarIstio-proxyPilot-agentMetadta Exchange Ambient Architecture 如: Istio的架构(控制面、数据面) Gateway: Istio数据面的出/入口网关 Gateway分为: Ingress-gateway、Egress-gateway外部访…...

编程日记 2025/5/14 15:37:08

R语言结构方程模型（SEM）在生态学领域中的应用

目录专题一、R/Rstudio简介及入门专题二、结构方程模型（SEM）介绍专题三：R语言SEM分析入门：lavaan VS piecewiseSEM 专题四：SEM全局估计（lavaan）在生态学领域高阶应用专题五&#xff1…...

编程日记 2025/5/15 11:12:58

node.js基础学习-fs模块-文件操作（六）

一、前言 fs模块是 Node.js 内置的文件系统（File System）模块，它提供了一系列用于与文件系统进行交互的方法。通过fs模块，可以对文件或目录进行读取、写入、删除、重命名、查询状态等操作，这使得 Node.js 能够很好地处…...

编程日记 2025/5/14 4:40:24

EXCEL截取某一列从第一个字符开始到特定字符结束的字符串到新的一列

使用EXCEL中的公式进行特定截取假设列A是一组产品的编码，我们需要的数据是“-”之前的字段。我们需要在B1单元格输入公式“LEFT(A1,SEARCH("-",A1)-1)”然后选中B1至B4单元格，按“CTRLD”向下填充，就可以得出其它几行“-”之前的…...

编程日记 2025/5/14 8:40:44

JVM的垃圾回收算法有哪些

标记清除算法标记清除算法，是将垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除根据可达性分析算法得出的垃圾进行标记对这些标记为可回收的内容进行垃圾回收优点:标记和清除速度较快缺点:碎片化较为严重，内存不连贯的标记整理算法优缺点同标记…...

编程日记 2025/5/14 20:39:30

看华为，引入IPD的正确路径

目录前言引发重视作者简介前言华为将 IPD 的引入过程归结为三步： 先僵化、后优化、再固化。如果只是单纯模仿，在不清楚底层逻辑的情况下， 就开始走先僵化的流程，去搞削足适履式的引入。开始执行后，你就…...

编程日记 2025/5/11 18:09:27

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