Linux系统编程(21)——信号的产生

时间:2022-01-09 04:51:57

1、通过终端按键产生信号

通过上一篇我们知道了SIGINT的默认处理动作是终止进程,SIGQUIT的默认处理动作是终止进程并且Core Dump,现在我们来验证一下。

 

首先解释什么是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。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。

 

首先用ulimit命令改变Shell进程的Resource Limit,允许core文件最大为1024K:

 

$ ulimit -c 1024

然后写一个死循环程序:

#include <unistd.h> int main(void){         while(1);         return0;}

前台运行这个程序,然后在终端键入Ctrl-C或Ctrl-\:

coreulimit命令改变了Shell进程的ResourceLimit,test进程的PCB由Shell进程复制而来,所以也具有和Shell进程相同的Resource Limit值,这样就可以产生Core Dump了。

 

2、调用系统函数向进程发信号

仍以上面的死循环程序为例,首先在后台执行这个程序,然后用kill命令给它发SIGSEGV信号。

$ ./ test &[1] 7940$ kill -SIGSEGV 7940$(再次回车)[1]+ Segmentation fault      (core dumped) ./ test

7940是test进程的id。之所以要再次回车才显示Segmentationfault,是因为在7940进程终止掉之前已经回到了Shell提示符等待用户输入下一条命令,Shell不希望Segmentation fault信息和用户的输入交错在一起,所以等用户输入命令之后才显示。指定某种信号的kill命令可以有多种写法,上面的命令还可以写成kill -SEGV 7940或kill -11 7940,11是信号SIGSEGV的编号。以往遇到的段错误都是由非法内存访问产生的,而这个程序本身没错,给它发SIGSEGV也能产生段错误。

 

kill命令是调用kill函数实现的。kill函数可以给一个指定的进程发送指定的信号。raise函数可以给当前进程发送指定的信号(自己给自己发信号)。

#include <signal.h> int kill(pid_t pid, int signo);int raise(int signo);


这两个函数都是成功返回0,错误返回-1。

 

abort函数使当前进程接收到SIGABRT信号而异常终止。

 

#include <stdlib.h>void abort(void);

就像exit函数一样,abort函数总是会成功的,所以没有返回值。

 

3、 由软件条件产生信号

发送信号的主要函数有:kill()、raise()、 sigqueue()、alarm()、setitimer()以及abort()。

1、kill()

#include <sys/types.h>#include <signal.h>int kill(pid_t pid,int signo)


参数pid的值  信号的接收进程

pid>0        进程ID为pid的进程

pid=0        同一个进程组的进程

pid<0 pid!=-1   进程组ID为 -pid的所有进程

pid=-1       除发送进程自身外,所有进程ID大于1的进程

Sinno是信号值,当为0时(即空信号),实际不发送任何信号,但照常进行错误检查,因此,可用于检查目标进程是否存在,以及当前进程是否具有向目标发送信号的权限(root权限的进程可以向任何进程发送信号,非root权限的进程只能向属于同一个session或者同一个用户的进程发送信号)。

Kill()最常用于pid>0时的信号发送,调用成功返回0; 否则,返回 -1。 注:对于pid<0时的情况,对于哪些进程将接受信号,各种版本说法不一,其实很简单,参阅内核源码kernal/signal.c即可,上表中的规则是参考red hat 7.2。

2、raise()

#include <signal.h>int raise(int signo)

向进程本身发送信号,参数为即将发送的信号值。调用成功返回 0;否则,返回 -1。

3、sigqueue()

#include <sys/types.h>#include <signal.h>int sigqueue(pid_t pid, int sig, constunion sigval val)


调用成功返回 0;否则,返回 -1。

sigqueue()是比较新的发送信号系统调用,主要是针对实时信号提出的(当然也支持前32种),支持信号带有参数,与函数sigaction()配合使用。

sigqueue的第一个参数是指定接收信号的进程ID,第二个参数确定即将发送的信号,第三个参数是一个联合数据结构union sigval,指定了信号传递的参数,即通常所说的4字节值。

        typedef union sigval {                 int  sival_int;                 void *sival_ptr;        }sigval_t;


sigqueue()比kill()传递了更多的附加信息,但sigqueue()只能向一个进程发送信号,而不能发送信号给一个进程组。如果signo=0,将会执行错误检查,但实际上不发送任何信号,0值信号可用于检查pid的有效性以及当前进程是否有权限向目标进程发送信号。

在调用sigqueue时,sigval_t指定的信息会拷贝到3参数信号处理函数(3参数信号处理函数指的是信号处理函数由sigaction安装,并设定了sa_sigaction指针,稍后将阐述)的siginfo_t结构中,这样信号处理函数就可以处理这些信息了。由于sigqueue系统调用支持发送带参数信号,所以比kill()系统调用的功能要灵活和强大得多。

注:sigqueue()发送非实时信号时,第三个参数包含的信息仍然能够传递给信号处理函数; sigqueue()发送非实时信号时,仍然不支持排队,即在信号处理函数执行过程中到来的所有相同信号,都被合并为一个信号。

4、alarm()

#include <unistd.h>unsigned int alarm(unsigned int seconds)


专门为SIGALRM信号而设,在指定的时间seconds秒后,将向进程本身发送SIGALRM信号,又称为闹钟时间。进程调用alarm后,任何以前的alarm()调用都将无效。如果参数seconds为零,那么进程内将不再包含任何闹钟时间。

返回值,如果调用alarm()前,进程中已经设置了闹钟时间,则返回上一个闹钟时间的剩余时间,否则返回0。

 

调用alarm函数可以设定一个闹钟,也就是告诉内核在seconds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。这个函数的返回值是0或者是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。打个比方,某人要小睡一觉,设定闹钟为30分钟之后响,20分钟后被人吵醒了,还想多睡一会儿,于是重新设定闹钟为15分钟之后响,“以前设定的闹钟时间还余下的时间”就是10分钟。如果seconds值为0,表示取消以前设定的闹钟,函数的返回值仍然是以前设定的闹钟时间还余下的秒数。

 

#include <unistd.h>#include <stdio.h> int main(void){         intcounter;         alarm(1);         for(counter=0;1; counter++)                   printf("counter=%d", counter);         return0;}

这个程序的作用是1秒钟之内不停地数数,1秒钟到了就被SIGALRM信号终止。

 

 

5、setitimer()

#include <sys/time.h>int setitimer(int which, const structitimerval *value, struct itimerval *ovalue));


setitimer()比alarm功能强大,支持3种类型的定时器:

ITIMER_REAL:       设定绝对时间;经过指定的时间后,内核将发送SIGALRM信号给本进程;

ITIMER_VIRTUAL 设定程序执行时间;经过指定的时间后,内核将发送SIGVTALRM信号给本进程;

ITIMER_PROF 设定进程执行以及内核因本进程而消耗的时间和,经过指定的时间后,内核将发送ITIMER_VIRTUAL信号给本进程;

Setitimer()第一个参数which指定定时器类型(上面三种之一);第二个参数是结构itimerval的一个实例,结构itimerval形式见附录1。第三个参数可不做处理。

Setitimer()调用成功返回0,否则返回-1。

6、abort()

#include <stdlib.h>void abort(void);


向进程发送SIGABORT信号,默认情况下进程会异常退出,当然可定义自己的信号处理函数。即使SIGABORT被进程设置为阻塞信号,调用abort()后,SIGABORT仍然能被进程接收。该函数无返回值。