系统编程-信号(akae-linux-system-programming-signallinux).pdf

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1、Linux 系统编程系统编程-信号信号杨劲松 yjsoldhand.org2010.04.26北京亚嵌教育研究中心2010 AKAEhttp:/www.akaedu.org/205/17/11课程目标掌握 Linux 系统信号的相关知识掌握 Linux 系统信号处理方法了解 Linux 内核中关于信号的实现机制了解可重入问题及解决方法了解竞态条件问题及解决方法http:/www.akaedu.org/305/17/11参考资料亚嵌教育 Linux 系统编程第 6 章 信号W.Richard Stevens UNIX 环境高级编程第 10 章 信号IBM Developer worksLinux

2、 环境进程间通信（二）:信号（上）-http:/ 环境进程间通信（二）:信号（下）-http:/ the Linux Kernel 2nd edition-http:/yhs.superuser.co.kr/data/anatomy%20of%20linux/data/UnderstandingTheLinuxKerne%202ndEdition.pdfhttp:/www.akaedu.org/405/17/11内容大纲概述认识信号信号的概念信号的产生条件信号的处理方式信号列表信号的默认处理方式信号用途信号本质信号来源信号分类使用信号产生信号通过终端按键产生信号调用系统函数向进程发信号由软件条

3、件产生信号http:/www.akaedu.org/505/17/11内容大纲(cont.)阻塞信号信号的生命周期信号在内核中的表示信号集及其操作函数sigprocmask()sigpending()捕捉信号内核如何实现信号的捕捉signal()sigaction()其他的问题信号与进程中断的系统调用可重入问题竞态条件与 sigsuspend()函数SIGCHLD 信号http:/www.akaedu.org/605/17/111.概述 主要内容认识信号信号的概念信号的产生条件信号的处理方式信号列表信号的默认处理方式信号用途信号本质信号来源信号分类使用信号http:/www.akaedu.or

4、g/705/17/111.1 概述 认识信号先从我们最熟悉的场景说起用户输入命令，在 Shell 下启动一个前台进程用户按下 Ctrl-C，这个键盘输入产生一个硬件中断-Ctrl-C 产生的信号只能发给前台进程如果 CPU 当前正在执行这个进程的代码，则该进程的用户空间代码暂停执行，CPU 从用户态切换到内核态处理硬件中断终端驱动程序将 Ctrl-C 解释成一个 SIGINT 信号，记在该进程的PCB 中（也可以说发送了一个 SIGINT 信号给该进程）。当某个时刻要从内核返回到该进程的用户空间代码继续执行之前，首先处理 PCB 中记录的信号，发现有一个 SIGINT 信号待处理，而这个信号的

5、默认处理动作是终止进程，所以直接终止进程而不再返回它的用户空间代码执行-信号相对于进程的控制流程来说是异步（Asynchronous）的http:/www.akaedu.org/805/17/111.1 概述 认识信号信号是软件中断很多比较重要的应用程序都需处理信号信号提供了一种处理异步事件的方法：终端用户键入中断键，则会通过信号机制停止一个程序产生信号的事件对进程而言是随机出现的如果处理不当，信号会造成程序运行状态的混乱http:/www.akaedu.org/905/17/111.2 信号的概念每个信号都有一个名字,这些名字都以三个字符 SIG 开头SIGABRT 是夭折信号，当进程调用

6、abort()函数时产生这种信号。SIGALRM 是闹钟信号，当由 alarm()函数设置的时间已经超过后产生此信号在头文件 中，信号都被定义为正整数(信号编号),没有一个信号其编号为 0http:/www.akaedu.org/1005/17/111.3 概述-信号的产生条件用户在终端按下某些键时，终端驱动程序会发送信号给前台进程Ctrl-C 产生 SIGINT 信号Ctrl-产生 SIGQUIT 信号Ctrl-Z 产生 SIGTSTP 信号-可使前台进程停止，这个信号通常用于作业控制硬件异常产生信号，这些条件由硬件检测到并通知内核，然后内核向当前进程发送适当的信号当前进程执行了除以 0 的

7、指令，CPU 的运算单元会产生异常，内核将这个异常解释为 SIGFPE 信号发送给进程当前进程访问了非法内存地址，MMU 会产生异常内核将这个异常解释为 SIGSEGV信号发送给进程一个进程调用 kill(2)可以发送信号给另一个进程另一个进程如何处理？通过 kill(1)发送信号给某个进程kill(1)通过调用 kill(2)实现的如果不明确指定信号则发送 SIGTERM 信号，该信号的默认处理动作是终止进程。当内核检测到某种软件条件发生时也可以通过信号通知进程，例如闹钟超时产生 SIGALRM 信号，向读端已关闭的管道写数据时产生 SIGPIPE 信号http:/www.akaedu.or

8、g/1105/17/111.4 概述 信号的处理方式用户程序可以调用 signal(2)或者 sigaction(2)通知内核如何处理某种信号信号有三种处理方式忽略信号-大多数信号都可使用这种方式进行处理，-但有两种信号(SIGKILL 和 SIGSTOP)却决不能被忽略-其原因是：它们向超级用户提供一种使进程终止或停止的可靠方法。另外，如果忽略某些由硬件异常产生的信号(例如非法存储访问或除以 0)，则进程的行为是未定义的。捕捉信号-为了做到这一点要通知内核在某种信号发生时，调用一个用户函数。在用户函数中，可执行用户希望对这种事件进行的处理。-若编写一个命令解释器，当用户用键盘产生中断信号时，

9、很可能希望返回到程序的主循环，终止系统正在为该用户执行的命令。-如果捕捉到 SIGCHLD 信号，则表示子进程已经终止，所以此信号的捕捉函数可以调用 waitpid()以取得该子进程的进程 ID 以及它的终止状态。-如果进程创建了临时文件，那么可能要为 SIGTERM 信号编写一个信号捕捉函数以清除临时文件(kill(1)命令传送的系统默认信号是终止信号)。执行系统默认动作http:/www.akaedu.org/1205/17/111.5 概述 信号列表使用 kill-l 命令查看信号http:/www.akaedu.org/1305/17/111.5 概述 信号列表Signals desc

10、ribed in the original POSIX.1-1990 standardhttp:/www.akaedu.org/1405/17/111.5 概述 信号列表Signals not in the POSIX.1-1990 standard but described in SUSv2 and POSIX.1-2001.SUSv2-Single UNIX Specification Version 2http:/www.akaedu.org/1505/17/111.5 概述 信号列表 Other signalshttp:/www.akaedu.org/1605/17/111.6 信号

11、的默认处理方式http:/www.akaedu.org/1705/17/111.6 信号的默认处理方式(续)“终止 w/core”表示在进程当前工作目录的 core 文件中复制了该进程的存储图像http:/www.akaedu.org/1805/17/111.7 信号用途 SIGABRT 调用 abort 函数时产生此信号,进程异常终止SIGALRM 超过用 alarm 函数设置的时间时产生此信号SIGBUS 指示一个实现定义的硬件故障。SIGCHLD 在一个进程终止或停止时，SIGCHLD 信号被送给其父进程SIGCONT 此作业控制信号送给需要继续运行的处于停止状态的进程。如果接收到此信号

12、的进程处于停止状态，则系统默认动作是使该进程继续运行，否则默认动作是忽略此信号。SIGEMT 指示一个实现定义的硬件故障SIGFPE 此信号表示一个算术运算异常，例如除以 0，浮点溢出等。SIGHUP 如果终端界面检测到一个连接断开，则将此信号送给与该终端相关的控制进程（对话期首进程）SIGILL 此信号指示进程已执行一条非法硬件指令SIGINFO 当用户按状态键(一般采用 Ctrl-T)时，终端驱动程序产生此信号并送至前台进程组中的每一个进程SIGINT 当用户按中断键(一般采用 Delete 或 Ctrl-C)时，终端驱动程序产生此信号并送至前台进程组中的每一个进程SIGIO 此信号指示一

13、个异步 I/O 事件http:/www.akaedu.org/1905/17/111.7 信号用途(续)SIGIOT 这指示一个实现定义的硬件故障SIGKILL 这是两个不能被捕捉或忽略信号中的一个，它向系统管理员提供了一种可以杀死任一进程的可靠方法SIGPIPE 如果在读进程已终止时写管道，则产生此信号SIGPOLL 这是一种 SVR4 信号，当在一个可轮询设备上发生一特定事件时产生此信号SIGPROF 当 settitimer(2)函数设置的梗概统计间隔时间已经超过时产生此信号SIGPWR 这是一种 SVR4 信号，它依赖于系统。它主要用于具有不间断电源(UPS)的系统上。如果电源失效，则

14、 UPS 起作用，而且通常软件会接到通知。SIGQUIT 当用户在终端上按退出键(一般采用 Ctrl-)时，产生此信号，并送至前台进程组中的所有进程SIGSEGV 指示进程进行了一次无效的存储访问SIGSTOP 这是一个作业控制信号，它停止一个进程SIGSYS 指示一个无效的系统调用SIGTERM 这是由 kill(1)命令发送的系统默认终止信号http:/www.akaedu.org/2005/17/111.7 信号用途(续)SIGTRAP 指示一个实现定义的硬件故障SIGTSTP 交互停止信号，当用户在终端上按挂起键(一般采用 Ctrl-Z)时，终端驱动程序产生此信号SIGTTIN 当一个

15、后台进程组进程试图读其控制终端时，终端驱动程序产生此信号SIGTTOU 当一个后台进程组进程试图写其控制终端时产生此信号SIGURG 此信号通知进程已经发生一个紧急情况SIGUSR1 这是一个用户定义的信号，可用于应用程序SIGUSR2 这是一个用户定义的信号，可用于应用程序SIGVTALRM 当一个由 settitimer(2)函数设置的虚拟间隔时间已经超过时产生此信号SIGWINCH SVR4 和 4.3+BSD 内核保持与每个终端或伪终端相关联的窗口的大小SIGXCPU SVR4 和 4.3+BSD 支持资源限制的概念SIGXFSZ 如果进程超过了其软文件长度限制http:/www.ak

16、aedu.org/2105/17/111.8 概述 信号本质信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟在原理上，一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求可以说是一样的信号是异步的，一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达，事实上，进程也不知道信号到底什么时候到达信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制可以看作是异步通知，通知接收信号的进程有哪些事情发生了。信号机制经过 Posix 实时扩展后，功能更加强大，除了基本通知功能外，还可以传递附加信息http:/www.akaedu.org/2205/17/111.9 概述 信号来源信号事件的发生有两个来源硬件来源-键盘操作-其它硬件故障软件来源-k

17、ill(1),kill(2)-raise(),abort()-alarm(),setitimer(),sigqueue()-一些非法运算等操作http:/www.akaedu.org/2305/17/111.10 概述 信号分类 依据可靠性不可靠信号早期 UNIX 下的不可靠信号主要指的是进程可能对信号做出错误的反应以及信号可能丢失信号值小于 SIGRTMIN 的信号都是不可靠信号Linux 支持不可靠信号，但是对不可靠信号机制做了改进-在调用完信号处理函数后，不必重新调用该信号的安装函数-Linux 下的不可靠信号问题主要指的是信号可能丢失可靠信号在保留不可靠信号的前提下（由于原来定义的信号

18、已有许多应用，不好再做改动），又新增加了一些信号，并在一开始就把它们定义为可靠信号，这些信号支持排队，不会丢失信号的发送和安装也出现了新版本-信号发送函数 sigqueue()-信号安装函数 sigaction()Posix 对可靠信号机制做了标准化信号值位于 SIGRTMIN 和 SIGRTMAX 之间的信号都是可靠信号Linux 在支持新版本的信号安装函数 sigation()以及信号发送函数 sigqueue()-仍然支持早期的 signal()信号安装函数-支持信号发送函数 kill(2)http:/www.akaedu.org/2405/17/111.10 概述 信号分类 依据实时性

19、早期 UNIX 系统只定义了 32 种信号前 32 种信号已经有了预定义值，每个信号有了确定的用途及含义，并且每种信号都有各自的缺省动作-如按键盘的 Ctrl-C 时，会产生 SIGINT 信号，对该信号的默认反应就是进程终止后 32 个信号表示实时信号，等同于可靠信号保证了发送的多个实时信号都被接收。实时信号是 POSIX 标准的一部分，可用于应用进程非实时信号都不支持排队，都是不可靠信号实时信号都支持排队，都是可靠信号http:/www.akaedu.org/2505/17/111.11 概述 使用信号系统运行系统 shutdown 时发送 SIGTERM 通知所有的进程系统管理通过 ki

20、ll(1)来对进程进行管理进程调度信号驱动 I/O进程间通讯用于同步用于通知-SIGCHLD-SIGALRMhttp:/www.akaedu.org/2605/17/112.产生信号 主要内容通过终端按键产生信号调用系统函数向进程发信号由软件条件产生信号http:/www.akaedu.org/2705/17/112.1 产生信号-通过终端按键产生信号验证 SIGQUITSIGQUIT 的默认处理动作是终止进程并且 Core Dump-Core dump当一个进程要异常终止时，可以选择把进程的用户空间内存数据全部保存到磁盘上，文件名通常是 core，这叫做 Core dump进程异常终止通常是

21、因为有 bug，比如非法内存访问导致段错误，事后可以用调试器检查 core 文件以查清错误原因，这叫做 Post-mortem Debug(事后调试,验尸调试)。一个进程允许产生多大的 core 文件取决于进程的 Resource Limit（这个信息保存在 PCB 中）。默认是不允许产生 core 文件的，因为 core 文件中可能包含用户密码等敏感信息，不安全。在开发调试阶段可以用 ulimit 命令改变这个限制，允许产生 core 文件。SIGQUIT 信号可以通过 Ctrl-产生http:/www.akaedu.org/2805/17/112.1 产生信号-通过终端按键产生信号验证代码

22、运行 test1 之后，键盘输入 Ctrl-，屏幕输出 Quit(core dumped)http:/www.akaedu.org/2905/17/112.2 产生信号-调用系统函数向进程发信号通过 kill(1)发送信号，相当于调用 kill(2)参数:SIGhttp:/www.akaedu.org/3005/17/112.2.1 kill(2)/raise(3)kill(2)函数将信号发送给进程或进程组raise(3)函数则允许进程向自身发送信号pid0 将信号发送给进程 ID 为 pid 的进程。pid=0 将信号发送给其进程组 ID 等于发送进程的进程组 ID，而且发送进程有许可权向其

23、发送信号的所有进程。pid0 将信号发送给其进程组 ID 等于 pid 绝对值，而且发送进程有许可权向其发送信号的所有进程。pid=-1 将信号发送给所有的进程raise(sig)等价于 kill(getpid(),sig)http:/www.akaedu.org/3105/17/112.2.2 产生信号 kill(2)kill(1)命令是调用 kill(2)系统调用实现的kill(2)可以给一个指定的进程发送指定的信号http:/www.akaedu.org/3205/17/112.2.3 产生信号 raise(3)raise(3)函数可以给当前进程发送指定的信号（自己给自己发信号）等价于

24、kill(getpid(),sig)http:/www.akaedu.org/3305/17/112.2.4 产生信号 abort(3)abort(3)函数使当前进程接收到 SIGABRT 信号而异常终止http:/www.akaedu.org/3405/17/112.3 产生信号-由软件条件产生信号SIGPIPE 是一种由软件条件产生的信号如果所有指向管道读端的文件描述符都关闭了（管道读端的引用计数等于 0），这时有进程向管道的写端 write，那么该进程会收到信号 SIGPIPE，通常会导致进程异常终止。网络编程中也会有同样的问题调用 alarm()函数可以设定一个闹钟，即告诉内核在 se

25、conds 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http:/www.akaedu.org/3505/17/112.3.1 产生信号-alarm(2)使用 alarm()函数可以设置一个时间值(闹钟时间)，在将来的某个时刻该时间值会被超过。当所设置的时间值被超过后，产生 SIGALRM信号。如果不忽略或不捕捉此信号，则其默认动作是终止该进程。alarm()的参数 seconds 的值是秒数，经过了指定的 seconds 秒后会产生信号SIGALRM每个进程只能有一个闹钟时间。如果在调用 alarm()时，以前已为该进程设置过闹钟时间，而且它还没有超时，则该

26、闹钟时间的余留值作为本次alarm()函数调用的值返回。以前登记的闹钟时间则被新值代换。如果有以前登记的尚未超过的闹钟时间，而且 seconds 值是 0，则取消以前的闹钟时间，其余留值仍作为函数的返回值。虽然 SIGALRM 的默认动作是终止进程，但是大多数使用闹钟的进程捕捉此信号http:/www.akaedu.org/3605/17/112.3.2 产生信号 alarm(2)源代码输出结果http:/www.akaedu.org/3705/17/113.阻塞信号 主要内容信号的生命周期信号在内核中的表示信号集及其操作函数sigprocmask()sigpending()http:/www

27、.akaedu.org/3805/17/113.1 信号的生命周期信号生命周期:从信号发送到信号处理函数的执行完毕信号生命周期可以分为三个重要的阶段，这三个阶段由四个重要事件来刻画，相邻两个事件的时间间隔构成信号生命周期的一个阶段信号诞生信号在进程中注册完毕信号在进程中的注销完毕信号处理函数执行完毕执行信号的处理动作称为信号递达（Delivery）信号从产生到递达之间的状态，称为信号未决（Pending）进程可以选择阻塞（Block）某个信号。被阻塞的信号产生时将保持在未决状态，直到进程解除对此信号的阻塞，才执行递达的动作。注意注意:阻塞和忽略是不同的，只要信号被阻塞就不会递达，而忽略是在递达

28、之后可选的一种处理动作。http:/www.akaedu.org/3905/17/113.1 信号的生命周期信号的诞生信号的诞生指的是触发信号的事件发生如检测到硬件异常、定时器超时以及调用信号发送函数 kill()或 sigqueue()等信号在目标进程中“注册”信号在进程中注册指的就是信号值加入到进程的未决信号集中（sigpending 结构的第二个成员sigset_t signal），并且信号所携带的信息被保留到未决信号信息链的某个 sigqueue 结构中。只要信号在进程的未决信号集中，表明进程已经知道这些信号的存在，但还没来得及处理，或者该信号被进程阻塞。信号在进程中的注销在目标进程执

29、行过程中，会检测是否有信号等待处理-每次从系统空间返回到用户空间时都做这样的检查如果存在未决信号等待处理且该信号没有被进程阻塞，则在运行相应的信号处理函数前，进程会把信号在未决信号链中占有的结构卸掉。-对于非实时信号，由于在未决信号信息链中最多只占用一个 sigqueue 结构，因此该结构被释放后，应该把信号在进程未决信号集中删除（信号注销完毕）-对于实时信号，可能在未决信号信息链中占用多个 sigqueue 结构，因此应该针对占用 sigqueue 结构的数目区别对待：如果只占用一个 sigqueue 结构（进程只收到该信号一次），则应该把信号在进程的未决信号集中删除（信号注销完毕）。否则，

30、不应该在进程的未决信号集中删除该信号（信号注销完毕）。进程在执行信号相应处理函数之前，首先要把信号在进程中注销。信号生命终止进程注销信号后，立即执行相应的信号处理函数，执行完毕后，信号的本次发送对进程的影响彻底结束。http:/www.akaedu.org/4005/17/113.2 信号在内核中的表示每个信号都有两个标志位分别表示阻塞和未决，还有一个函数指针表示处理动作。信号产生时，内核在进程控制块中设置该信号的未决标志，直到信号递达才清除该标志。常规信号(非实时信号)在递达之前产生多次只计一次，而实时信号在递达之前产生多次可以依次放在一个队列里在上图的例子中，SIGHUP 信号未阻塞也未产

31、生过，当它递达时执行默认处理动作SIGINT 信号产生过，但正在被阻塞，所以暂时不能递达。虽然它的处理动作是忽略，但在没有解除阻塞之前不能忽略这个信号，因为进程仍有机会改变处理动作之后再解除阻塞SIGQUIT 信号未产生过，一旦产生 SIGQUIT 信号将被阻塞，它的处理动作是用户自定义函数 sighandler信号在内核中的表示示意图http:/www.akaedu.org/4105/17/113.2 信号在内核中的表示每个信号只有一个 bit 的未决标志，非 0 即 1，不记录该信号产生了多少次阻塞标志也只有一个 bit 的阻塞标志，非 0 即 1未决和阻塞标志可以用相同的数据类型 sig

32、set_t 来存储，sigset_t 称为信号集，这个类型可以表示每个信号的“有效”或“无效”状态在阻塞信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否被阻塞在未决信号集中“有效”和“无效”的含义是该信号是否处于未决状态阻塞信号集也叫做当前进程的信号屏蔽字（Signal Mask），这里的“屏蔽”应该理解为阻塞而不是忽略。http:/www.akaedu.org/4205/17/113.3 信号集sigprocmask()函数中使用信号集(signal set)的数据类型,定义为 sigset_tsigset_t 类型对于每种信号用一个 bit 表示“有效”或“无效”状态，至于这个类型内部如何存储

33、这些 bit 则依赖于系统实现，从使用者的角度是不必关心的，使用者只能调用以下函数来操作 sigset_t 变量，而不应该对它的内部数据做任何解释，比如用printf()直接打印 sigset_t 变量是没有意义的。select()用到的 fdset 也是同样的类型信号集只能使用如下的函数进行处理int sigemptyset(sigset_t*set);int sigfillset(sigset_t*set);int sigaddset(sigset_t*set,int signo);int sigdelset(sigset_t*set,int signo);int sigismember(

34、const sigset_t*set,int signo);http:/www.akaedu.org/4305/17/113.3 信号集操作函数函数 sigemptyset()初始化由 set 指向的信号集，使排除其中所有信号函数 sigfillset()初始化由 set 指向的信号集，使其包括所有信号所有应用程序在使用信号集前，要对该信号集调用 sigemptyset()或 sigfillset()一次一旦已经初始化了一个信号集，以后就可在该信号集中增、删特定的信号函数 sigaddset()将一个信号添加到现存集中函数 sigdelset()则从信号集中删除一个信号对所有以信号集作为参数的

35、函数，都向其传送信号集地址sigismember()用于测试某个信号是否在给定的信号集中http:/www.akaedu.org/4405/17/113.4 sigprocmask()一个进程的信号屏蔽字规定了当前阻塞而不能递送给该进程的信号集,调用函数 sigprocmask()可以检测或更改(或两者)进程的信号屏蔽字oset 是非空指针，进程的当前信号屏蔽字通过 oset 返回若 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-SIG_BLOCK 该进程新的信号屏蔽字是其当前信号屏蔽字和 set 指向信号集的并集,set 包含了希望阻塞的附加信号-SIG_UNBLOCK

36、 该进程新的信号屏蔽字是其当前信号屏蔽字和 set 所指向信号集的交集,set包含了希望解除阻塞的信号-SIG_SETMASK 该进程新的信号屏蔽是 set 指向的值如果 set 是个空指针，则不改变该进程的信号屏蔽字，how 的值也无意义http:/www.akaedu.org/4505/17/113.4 sigprocmask()的 how 参数http:/www.akaedu.org/4605/17/113.5 sigpending()sigpending()读取当前进程的未决信号集，其结果通过set参数传出http:/www.akaedu.org/4705/17/113.6 实验源代码

37、见右图程序运行时，每秒钟把各信号的未决状态打印一遍，由于我们阻塞了 SIGINT 信号，按Ctrl-C 将会使 SIGINT 信号处于未决状态，按 Ctrl-仍然可以终止程序，因为 SIGQUIT 信号没有阻塞。http:/www.akaedu.org/4805/17/114.捕获信号内核如何实现信号的捕捉signal()sigaction()http:/www.akaedu.org/4905/17/114.1 内核如何实现信号的捕捉如果信号的处理动作是用户自定义函数，在信号递达时就调用这个函数，这称为捕捉信号捕捉信号信号处理函数的代码是在用户空间的，处理过程比较复杂，过程举例如下：a.用户程

38、序注册了 SIGQUIT 信号的处理函数 sighandlerb.当前正在执行 main()函数，这时发生中断或异常切换到内核态c.在中断处理完毕后要返回用户态的 main()函数之前检查到有信号SIGQUIT 递达d.内核决定返回用户态后不是恢复 main()函数的上下文继续执行，而是执行 sighandler 函数，sighandler 和 main()函数使用不同的堆栈空间，它们之间不存在调用和被调用的关系，是两个独立的控制流程e.sighandler 函数返回后自动执行特殊的系统调用 sigreturn()再次进入内核态。f.如果没有新的信号要递达，这次再返回用户态就是恢复 main(

39、)函数的上下文继续执行了http:/www.akaedu.org/5005/17/114.1 内核如何实现信号的捕捉http:/www.akaedu.org/5105/17/114.2 signal()signal()用于为调用进程设置捕获某个信号时的用户处理函数参数sig 是信号名,其值为 SIGXXXfunc 的取值-常数 SIG_IGN,忽略此信号信号 SIGKILL 和 SIGSTOP 不能忽略-常数 SIG_DFL,接到此信号后的动作是系统默认动作-当捕获此信号后要调用的函数(signal handler)的地址成功则返回以前的为信号处理函数地址，若出错则返回SIG_ERRhttp:

40、/www.akaedu.org/5205/17/114.3 sigaction()sigaction()函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作参数signo 是指定信号的编号若 act 指针非空，则根据 act 修改该信号的处理动作若 oact 指针非空，则通过 oact 传出该信号原来的处理动作返回值调用成功则返回 0，出错则返回-1http:/www.akaedu.org/5305/17/114.3.1 struct sigactionstruct sigaction 定义(/usr/include/asm/signal.h)http:/www.akaedu.org/5405/17/

41、114.3.2 sigaction()-参数将 sa_handler 赋值为常数 SIG_IGN 传给 sigaction()表示忽略信号，赋值为常数 SIG_DFL 表示执行系统默认动作，赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号，或者说向内核注册了一个信号处理函数，该函数返回值为 void，可以带一个 int 参数，通过参数可以得知当前信号的编号，这样就可以用同一个函数处理多种信号。显然，这也是一个回调函数，不是被 main()函数调用，而是被系统所调用。当某个信号的处理函数被调用时，内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字，当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字，这样就保证了在处理某

42、个信号时，如果这种信号再次产生，那么它会被阻塞到当前处理结束为止。如果在调用信号处理函数时，除了当前信号被自动屏蔽之外，还希望自动屏蔽另外一些信号，则用 sa_mask 字段说明这些需要额外屏蔽的信号，当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字。sa_flags 字段包含一些选项，通常设为 0sa_sigaction 是实时信号的处理函数，一般不使用http:/www.akaedu.org/5505/17/114.3.3 pause()pause()函数使调用进程挂起直至捕捉到一个信号只有执行了一个信号处理程序并从其返回时，pause()才返回。在这种情况下，pause()返回-1，errn

43、o 设置为 EINTR。组合使用 alarm()和 pause()，可以实现使进程自己睡眠一段指定的时间。http:/www.akaedu.org/5605/17/115.其他的问题信号与进程中断的系统调用可重入问题竞态条件与 sigsuspend()函数SIGCHLD 信号http:/www.akaedu.org/5705/17/115.1 信号与进程当启动一个程序时，所有信号的状态都是系统默认或忽略通常所有信号都被设置为系统默认动作，除非调用 exec 的进程忽略该信号exec 函数将原先设置为要捕捉的信号都更改为默认动作，其他信号的状态则不变-一个进程原先要捕捉的信号，当其执行一个新程序

44、后，就自然地不能再捕捉了，因为信号捕捉函数的地址很可能在所执行的新程序文件中已无意义当一个进程调用 fork()时，其子进程继承父进程的信号处理方式因为子进程在开始时复制了父进程存储图像，所以信号捕捉函数的地址在子进程中是有意义的。http:/www.akaedu.org/5805/17/115.2 中断的系统调用如果在进程执行一个低速系统调用而阻塞期间捕捉到一个信号，则该系统调用就被中断不再继续执行，该系统调用返回出错，其 errno 设置为 EINTR必须区分系统调用和函数，当捕捉到某个信号时，被中断的是内核中执行的系统调用系统调用分成两类：低速系统调用-可能会使进程永远阻塞的一类系统调用

45、-在读某些类型的文件时，如果数据并不存在则可能会使调用者永远阻塞(管道、终端设备以及网络设备)-在写某些类型的文件时，如果不能立即接受这些数据，则也可能会使调用者永远阻塞(管道、终端设备以及网络设备)-打开文件，在某种条件发生之前也可能会使调用者阻塞-pause()(按照定义，它使调用进程睡眠直至捕捉到一个信号)和 wait()-某种 ioctl()操作-某些进程间通信函数其他系统调用http:/www.akaedu.org/5905/17/115.2 中断的系统调用-处理方式被中断的系统调用相关的问题是必须用显式方法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，我们希望重新起动它

46、)可能如下列样式：http:/www.akaedu.org/6005/17/115.3 可重入问题当捕捉到信号时，不论进程的主控制流程当前执行到哪儿，都会先跳到信号处理函数中执行，从信号处理函数返回后再继续执行主控制流程引入了信号处理函数使得一个进程具有多个控制流程，如果这些控制流程访问相同的全局资源（全局变量、硬件资源等），就有可能出现冲突，导致不可预知的结果信号处理函数是一个单独的控制流程信号处理函数和主控制流程是异步的信号处理函数与主控制流程之间不存在调用和被调用的关系信号处理函数与主控制流程使用不同的堆栈空间可能存在的一些问题如果进程正在执行 malloc()，而与此同时信号处理函数中

47、也做 malloc()，会造成什么情况?如果进程正在使用某个全局变量，而此时信号处理函数修改了该变量的值，会造成什么情况?如果信号处理函数中调用了某个函数，而这个函数又重设了 errno，会造成什么情况?可重入问题可能存在的场景信号处理中断处理多线程http:/www.akaedu.org/6105/17/115.3.1 可重入函数 一个例子http:/www.akaedu.org/6205/17/115.3.1 可重入函数 分析main()函数调用 insert()函数向一个链表 head 中插入节点 node1，插入操作分为两步，刚做完第一步的时候，因为硬件中断使进程切换到内核，再次回用户

48、态之前检查到有信号待处理，于是切换到 sighandler函数，sighandler 也调用 insert()函数向同一个链表 head 中插入节点node2，插入操作的两步都做完之后从 sighandler 返回内核态，再次回到用户态就从 main()函数调用的 insert()函数中继续往下执行，先前做第一步之后被打断，现在继续做完第二步。结果是，main()函数和sighandler 先后向链表中插入两个节点，而最后只有一个节点真正插入链表中了。分析：insert()函数被不同的控制流程调用，有可能在第一次调用还没返回时就再次进入该函数，这称为重入重入(Reentrant)，insert

49、()函数访问一个全局链表，有可能因为重入而造成错乱，像这样的函数称为不可重入函数不可重入函数，反之，如果一个函数只访问自己的局部变量或参数，则称为可重入函数可重入函数。想一下，为什么两个不同的控制流程调用同一个函数，访问它的同一个局部变量或参数就不会造成错乱？http:/www.akaedu.org/6305/17/115.3.2 Posix 和 SUS 对可重入的要求Posix 和 SUS 规定有些系统函数必须以线程安全的方式实现以下是 Posix.1 要求的可重入函数http:/www.akaedu.org/6405/17/115.3.3 其他函数没有列入该表的大多数函数是不可再入的，其原

50、因为：已知它们使用静态数据结构已知它们使用全局变量(如 errno)它们调用 malloc()或 free()它们是标准 I/O 函数,标准 I/O 库的很多实现都以不可再入方式使用全局数据结构有些不可重入函数提供可重入的版本，通常其命名为function_r()gethostbyname()gethostbyname_r()http:/www.akaedu.org/6505/17/115.3.4 可重入问题的建议解决办法可重入问题的根本是原子性原子性的问题以下办法可供参考谨慎使用静态分配的数据以及全局变量在信号处理函数的开始部分保存 errno，在信号处理函数的结束部分恢复errno使用 s