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信号概述

2024-08-03 14:37:18   221人阅读

中断概念

    中断是系统对于异步事件的响应

    中断信号

    中断源

    现场信息

    中断处理程序

    中断向量表

 

异步事件的响应：进程执行代码的过程中可以随时被打断，然后去执行异常处理程序

 

生活中的中断和计算机系统中的中断

1)无中断生活场景

      张三看书，厨房烧水

2)有中断的生活场景

      张三看书，设置闹钟，厨房烧水。

      闹钟发出中断信号，张三把书合好(第20页)，去厨房把开水事情处理好，张三重新打开20页进行阅读。

 

3）计算机系统的中断场景

     中断源发出中断信号，CPU判断中断是否屏蔽、保护现场 ，CPU执行中断处理程序， CPU恢复现场，继续原来的任务。

 

中断的其他概念

     中断向量表保存了中断处理程序的入口地址。

     中断个数固定，操作系统启动时初始化中断向量表。

     中断有优先级（有人敲门，有人打电话，有优先级）

     中断可以屏蔽（张三可以屏蔽电话）。

 

中断分类

硬件中断（外部中断）

      外部中断是指由外部设备通过硬件请求的方式产生的中断，也称为硬件中断

软件中断（内部中断）

      内部中断是由CPU运行程序错误或执行内部程序调用引起的一种中断，也称为软件中断。

     如:x86平台INT指令 ARM软中断指令SWI

 

信号概念

     信号是UNIX系统响应某些状况而产生的事件，进程在接收到信号时会采取相应的行动。

     信号是因为某些错误条件而产生的，比如内存段冲突、浮点处理器错误或者非法指令等.

     信号是在软件层次上对中断的一种模拟，所以通常把它称为是软中断.

　　

信号  VS. 中断

信号与中断的相似点：

    （1）采用了相同的异步通信方式；

    （2）当检测出有信号或中断请求时，都暂停正在执行的程序而转去执行相应的处理程序；

    （3）都在处理完毕后返回到原来的断点；

     （4）对信号或中断都可进行屏蔽。

 

信号与中断的区别：

    （1）中断有优先级，而信号没有优先级，所有的信号都是平等的；

    （2）信号处理程序是在用户态下运行的，而中断处理程序是在核心态下运行；

    （3）中断响应是及时的，而信号响应通常都有较大的时间延迟。

 

信号名称及常用信号

信号名称 描述

SIGABRT    进程停止运行 6

SIGALRM    警告钟

SIGFPE        算述运算例外

SIGHUP       系统挂断

SIGILL          非法指令

SIGINT         终端中断  2

SIGKILL       停止进程(此信号不能被忽略或捕获)

SIGPIPE      向没有读者的管道写入数据

SIGSEGV    无效内存段访问

 

SIGQUIT        终端退出   3

SIGTERM      终止 

SIGUSR1      用户定义信号1

SIGUSR2      用户定义信号2

SIGCHLD      子进程已经停止或退出  

SIGCONT       如果被停止则继续执行

SIGSTOP        停止执行

SIGTSTP        终端停止信号

SIGTOUT       后台进程请求进行写操作

SIGTTIN         后台进程请求进行读操作

 

示例

kill –l #可以查看linux内核支持的信号




 

man 7 signal  #查看信号的默认动作、信号的含义




 

信号响应处理

忽略信号  

     不采取任何操作,但有两个信号不能被忽略：SIGKILL(9号)和SIGSTOP(19)。

 

         思考:为什么进程不能忽略SIGKILL、SIGSTOP信号?

         答:如果应用程序可以忽略这2个信号，系统管理无法杀死、暂停进程，无法对系统进行管理;同时SIGKILL和SIGSTOP信号是不能被捕获的。

 

     捕获并处理信号   

        内核中断正在执行的代码，转去执行先前注册过的处理程序。


    执行默认操作   

       默认操作通常是终止进程，这取决于被发送的信号。

　    信号的默认操作：通过 man 7 signal 进程查看(同前)

 

编程实践:让应用程序捕捉Ctrl+C[SIGINT]信号

void onSignalAction(int signalNumber)
{
    switch(signalNumber)
    {
    case SIGINT:
        cout << "Ctrl + C ..." << endl;
        break;
    default:
        cout << "Other Signal ..." << endl;
        break;
    }
}

int main()
{
    signal(SIGINT,onSignalAction);
    while (true)
    {
        sleep(1);
    }
}

 

signal函数编程实践

SYNOPSIS

       #include <signal.h>
       typedef void (*sighandler_t)(int);
       sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

 

//signal信号安装函数

    作用1：注册一个信号处理函数。

    作用2：忽略信号、设置信号默认处理,信号的安装和恢复

 

参数

    signal是一个带signum和handler两个参数的函数，准备捕捉或屏蔽的信号由参数signum给出，接收到指定信号时将要调用的函数由handler给出

    handler这个函数必须有一个int类型的参数（即接收到的信号代码），它本身的类型是void

 

handler也可以是下面两个特殊值：

	SIG_IGN	屏蔽该信号
	SIG_DFL	恢复默认行为

//定义如下
typedef void (*__sighandler_t) (int);
#define SIG_ERR ((__sighandler_t) -1)
#define SIG_DFL ((__sighandler_t) 0)
#define SIG_IGN ((__sighandler_t) 1)

返回值:

RETURN VALUE

       signal() returns the previous value of the signal handler, or SIG_ERR on error.   In  the event of an error, errno is set to indicate the cause.

//示例1.
int main()
{
    //父进程忽略子进程退出,避免僵尸进程的方法之一
    //signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

    signal(SIGCHLD,onSignalAction);

    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1)
    {
        perror("fork error");
        return -1;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        sleep(3);
        cout << "Child Exit..." << endl;
        exit(0);
    }

    pause();
    return 0;
}

//示例2.
void onSignalAction(int signalNumber)
{
    switch(signalNumber)
    {
    case SIGINT:
        cout << "SIGINT = " << signalNumber << endl;
        break;
    default:
        cout << "Other Signal ..." << endl;
        break;
    }
}

int main()
{
    //old保存signal函数的返回值,如果这次成功的话,返回SIG_DFL
    __sighandler_t old = signal(SIGINT,onSignalAction);
    if (old == SIG_ERR)
    {
        perror("signal error");
        return -1;
    }

    char c;
    while ((c = getchar()) != ‘q‘)
    {
        pause();
    }
    //如果遇到输入字符q,则终止循环,并恢复SIGINT的处理动作为SIG_DFL
    signal(SIGINT,old);

    while (true)
    {
        pause();
    }
    return 0;
}


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