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????系列专栏: 【C语言详解】 【数据结构详解】【C++详解】【Linux系统编程】
目录
1、信号处理
2、阻塞信号
2.1、信号其他相关常见概念
2.2、在内核中的表示
2.3、sigset_t
2.4、信号集操作函数
3、完整代码
3.1、Makefile
3.2、testsig.cc
1、信号处理
补充:云服务器之间文件传输
scp 文件名 另外一个云服务器ip:文件路径 # 会需要用到另外服务器的密码
信号的默认处理动作中有两个终止程序,区别是什么呢?
core : 默认操作是终止进程并转储核心(帮助我们形成debug文件 -- 进程退出的时候的镜像数据)。
term : 默认操作是终止进程
使用对空指针进行解引用或者除零错误做测试!!!
#include <iostream>
#include <unistd.h>
int main()
{
// int* p = nullptr;
// *p = 10;
std::cout << getpid() << std::endl;
int a = 10;
a /= 0;
return 0;
}
1、直接执行可执行程序不会进行核心转储,因为云服务器默认是关闭的。
ulimit -a : 显示当前用户的所有资源限制情况。
2、ulimit -c 文件大小,单位为字节 : 设置核心文件大小
3、再执行可执行程序就会进行核心转储,生成core文件(ubuntu(20.04) 和 centos系统方式不一样,ubuntu只能core dump一个文件,centos以 core + pid 的方式生成文件,可以core dump多个文件)。
注意:ubuntu22.04版本可能默认不会生成core文件
# 将 core 文件的命名模式设置为 core.[PID],普通用户需要使用sudo提权
sudo bash -c "echo core.%p > /proc/sys/kernel/core_pattern"
在 Bash shell 环境中执行一个命令,该命令将 /proc/sys/kernel/core_pattern 文件的内容设置
为 core.%p。这里,/proc/sys/kernel/core_pattern 是一个系统文件,用于控制当程序崩溃时生成的 core 文件的命名和行为。
centos 7
ubuntu 22.04
云服务器为什么要关闭核心转储?
1、节省存储空间,生成核心转储文件(core dump)可能会占用大量磁盘空间,特别是在服务频繁崩溃或异常终止的情况下。
2、保护用户隐私和数据安全,核心转储文件包含了程序崩溃时的内存快照和寄存器状态,可能包含敏感信息,如用户数据、密钥等。
3、core是协助我们进行debug的文件 --- 事后调试。
通过核心转储文件查看代码在哪里崩溃的?
apt install gdb # ubuntu下下载gdb
core-file core文件名 # 查看代码在哪里崩溃
遗留问题:
获取子进程status中,前面我们只讲解了退出码和退出信号,还有一个标记位就是核心转储标志。
代码测试
int Sum(int start, int end)
{
int sum = 0;
for (int i = start; i <= end; i++)
{
// sum /= 0; // 除零错误
sum += i;
}
return sum;
}
int main()
{
// int total = Sum(0, 100);
// std::cout << "total = " << total << std::endl;
pid_t id = fork();
if (id == 0)
{
// child
sleep(1);
int total = Sum(0, 100);
std::cout << "total = " << total << std::endl;
exit(1);
}
// father
int status = 0;
int rid = waitpid(id, &status, 0);
if (rid > 0)
{
printf("exit code: %d, exit sig: %d, core dump: %d\n",
(status >> 8) & 0xFF, status & 0x7F, (status >> 7) & 0x1);
}
return 0;
}
2、阻塞信号
2.1、信号其他相关常见概念
- 实际执行信号的处理动作称为信号递达(Delivery) --- 默认,忽略,自定义捕捉
- 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.
一个信号 是否递达 和 他 有没有未决 有关系? 无关
注意,阻塞和忽略是不同的,只要信号被阻塞就不会递达,而忽略是在递达之后可选的一种处理动作。
2.2、在内核中的表示
信号在内核中的表示示意图
-
block表(信号屏蔽字表):
- 表示是否对信号进行阻塞。
- 使用位图(BitSet)来存储,若信号被阻塞,则相应位置1,否则置0。
- 此表用于控制哪些信号当前被阻塞,不会被处理。
-
pending表(未决位图表):
- 记录当前未决信号,即信号已产生但尚未递达的状态。
- 也使用位图来存储,若信号存在,则相应位置1,否则置0。
- pending表中的数据是判断信号是否存在的唯一依据。当信号产生但未被处理(可能因阻塞或其他原因)时,它会被记录在pending表中。
-
handler表(处理函数表):
- 存储信号的处理方法的指针,通常是一个函数指针数组。
- 每个信号的处理函数指针都存储在相应的位置,当信号递达时,会根据handler表找到相应的处理函数并执行。
- 此表不直接用于判断信号是否产生,而是定义了信号被递达时应执行的动作。
- 每个信号都有两个标志位分别表示阻塞(block)和未决(pending),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。在上图的例子中,SIGHUP信号未阻塞也未产生过,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。如果在进程解除对某信号的阻塞之前这种信号产生过多次,将如何处理?POSIX.1允许系统递送该信号一次或多次。Linux是这样实现的:常规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。
2.3、sigset_t
从上图来看,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,阻塞标志也是这样表示的。因此,未决和阻塞标志可以用相同的数据类型sigset_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,而在未决信号集中“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。
- sigset_t -> Linux给用户提供的一个用户级的数据类型, 禁止用户直接修改位图
2.4、信号集操作函数
sigset_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
#include <signal.h>
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(const sigset_t *set, int signo);
-
int sigemptyset(sigset_t *set);
- 功能:初始化信号集,将信号集中的所有信号都设置为未设置状态(即清空信号集,表示该信号集不包含 任何有效信号)。
- 参数:
set
指向要初始化的信号集的指针。 - 返回值:成功时返回0;失败时返回-1,并设置errno以指示错误。
-
int sigfillset(sigset_t *set);
- 功能:将信号集中的所有信号都设置为已设置状态(即填充信号集,表示使其包含所有信号)。
- 参数:
set
指向要填充的信号集的指针。 - 返回值:成功时返回0;失败时返回-1,并设置errno以指示错误。
-
int sigaddset(sigset_t *set, int signo);
- 功能:将指定的信号添加到信号集中。
- 参数:
set
指向信号集的指针;signo
是要添加的信号编号。 - 返回值:成功时返回0;如果
signo
无效(即不是一个有效的信号编号),则返回-1,并设置errno以指示错误。
-
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);
- 功能:从信号集中删除指定的信号。
- 参数:
set
指向信号集的指针;signo
是要删除的信号编号。 - 返回值:成功时返回0;如果
signo
无效,则返回-1,并设置errno以指示错误。
-
int sigismember(const sigset_t *set, int signo);
- 功能:检查指定的信号是否存在于信号集中。
- 参数:
set
指向信号集的指针(注意这里是const
,表示该信号集不会被修改);signo
是要检查的信号编号。 - 返回值:如果
signo
在信号集中,则返回1;如果不在,则返回0;如果signo
无效,则返回-1,并设置errno以指示错误。
注意, 在使用sigset_ t类型的变量之前,一定要调 用sigemptyset或sigfillset做初始化,使信号集处于确定的状态。初始化sigset_t变量之后就可以在调用sigaddset和sigdelset在该信号集中添加或删除某种有效信号。
sigprocmask()
sigprocmask - 更改(阻塞、解除阻塞或查询)进程信号屏蔽字
#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
how:
指定了如何更改进程的信号屏蔽字。它可以是以下三个常量之一:
SIG_BLOCK:
将 set 指向的信号集中的信号添加到当前进程的信号屏蔽字中,即阻塞这些信号。
SIG_UNBLOCK:
从当前进程的信号屏蔽字中移除 set 指向的信号集中的信号,即解除对这些信号的阻塞。
SIG_SETMASK:
将当前进程的信号屏蔽字设置为 set 指向的信号集,忽略 oldset 参数(如果它不为 NULL,
则仍然会保存旧的屏蔽字)。
set:
是一个指向 sigset_t 类型的指针,它包含了要添加或移除的信号集。
如果 how 参数是 SIG_SETMASK,则它指定了新的信号屏蔽字。
oldset:
是一个指向 sigset_t 类型的指针,用于保存调用 sigprocmask 之前的信号屏蔽字。
如果 oldset 是 NULL,则不保存旧的屏蔽字。
返回值:成功时,sigprocmask 返回 0;失败时,返回 -1,并设置 errno 以指示错误。
- 如果oset是非空指针,则读取进程的当前信号屏蔽字通过oset参数传出。
- 如果set是非空指针,则 更改进程的信号屏蔽字,参数how指示如何更改。
- 如果oset和set都是非空指针,则先将原来的信号 屏蔽字备份到oset里,然后根据set和how参数更改信号屏蔽字。
- 如果调用sigprocmask解除了对当前若干个未决信号的阻塞,则在sigprocmask返回前,至少将其中一个信号递达。
sigpending()
sigpending - 获取当前进程pending位图
#include <signal.h>
int sigpending(sigset_t *set); // 输出型参数
set:
参数是一个指向 sigset_t 类型的指针,该函数会将当前进程的挂起信号集复制到 set 指向的位图中。
返回值:
成功时,sigpending 返回 0;失败时,返回 -1,并设置 errno 以指示错误。
用到的头文件
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
测试对2号信号屏蔽的现象
打印未决表
void PrintPending(sigset_t& pending)
{
std::cout << "curr process[" << getpid() << "]pending: ";
for(int signo = 31;signo >= 1;signo--)
{
// 判断signo信号是否在pending中
if(sigismember(&pending,signo))
{
std::cout << "1";
}
else
{
std::cout << "0";
}
}
std::cout << "\n";
}
主函数
int main()
{
// 1.屏蔽2号信号
sigset_t block_set,old_set;
sigemptyset(&block_set); // 清空信号集
sigemptyset(&old_set);
sigaddset(&block_set,SIGINT); // 屏蔽2号信号,没有修改内核结构
// 1.1.进入进程的block表
// 阻塞block_set信号集中的信号,old_set为输出型参数,保存原始信号集
sigprocmask(SIG_BLOCK,&block_set,&old_set); // 修改当前进行的内核表,完成对2号信号的屏蔽
int cnt = 10;
while(true)
{
// 2.获取当前信号集
sigset_t pending;
sigpending(&pending); // 输出型参数
// 3.打印pending信号集
PrintPending(pending);
cnt--;
// 4.解除对2号信号的屏蔽
if(cnt == 0)
{
std::cout << "解除对2号信号的屏蔽" << std::endl;
// 解除对old_set信号集的屏蔽,原信号集保存到block_set中
sigprocmask(SIG_SETMASK,&old_set,&block_set);
}
sleep(1);
}
return 0;
}
信号解除屏蔽之后,pending位图也要置零,是在递达前还是递达后呢?
通过对2号信号自定义捕捉来证明,捕捉之后在自定义捕捉函数内部打印pending表,如果打印的表中,2号信号的比特位为1表示在递达前置零,如果为0则在递达后置零。
自定义捕捉方法
// 测试在递达之前清零还是递达之后
void handler(int signo)
{
std::cout << signo << "号信号被递达!!!" << std::endl;
std::cout << "--------------------------" << std::endl;
sigset_t pending;
sigpending(&pending);
PrintPending(pending);
std::cout << "--------------------------" << std::endl;
}
主函数
int main()
{
// 0.对2号信号自定义捕捉
signal(2,handler);
// 1.屏蔽2号信号
sigset_t block_set,old_set;
sigemptyset(&block_set); // 清空信号集
sigemptyset(&old_set);
sigaddset(&block_set,SIGINT); // 屏蔽2号信号,没有修改内核结构
// 1.1.进入进程的block表
// 阻塞block_set信号集中的信号,old_set为输出型参数,保存原始信号集
sigprocmask(SIG_BLOCK,&block_set,&old_set); // 修改当前进行的内核表,完成对2号信号的屏蔽
int cnt = 10;
while(true)
{
// 2.获取当前信号集
sigset_t pending;
sigpending(&pending); // 输出型参数
// 3.打印pending信号集
PrintPending(pending);
cnt--;
// 4.解除对2号信号的屏蔽
if(cnt == 0)
{
std::cout << "解除对2号信号的屏蔽" << std::endl;
// 解除对old_set信号集的屏蔽,原信号集保存到block_set中
sigprocmask(SIG_SETMASK,&old_set,&block_set);
}
sleep(1);
}
return 0;
}
3、完整代码
3.1、Makefile
testsig:testsig.cc
g++ -o $@ $^ -std=c++11 -g
.PHONY:clean
clean:
rm -rf testsig
3.2、testsig.cc
#include <iostream>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <signal.h>
// int main()
// {
// int* p = nullptr;
// *p = 10;
// std::cout << getpid() << std::endl;
// // int a = 10;
// // a /= 0;
// return 0;
// }
// int Sum(int start, int end)
// {
// int sum = 0;
// for (int i = start; i <= end; i++)
// {
// sum /= 0; // 除零错误
// sum += i;
// }
// return sum;
// }
// int main()
// {
// // int total = Sum(0, 100);
// // std::cout << "total = " << total << std::endl;
// pid_t id = fork();
// if (id == 0)
// {
// // child
// sleep(1);
// int total = Sum(0, 100);
// std::cout << "total = " << total << std::endl;
// exit(1);
// }
// // father
// int status = 0;
// int rid = waitpid(id, &status, 0);
// if (rid > 0)
// {
// printf("exit code: %d, exit sig: %d, core dump: %d\n",
// (status >> 8) & 0xFF, status & 0x7F, (status >> 7) & 0x1);
// }
// return 0;
// }
// int main()
// {
// // sigset_t Linux给用户提供的一个用户级的数据类型, 禁止用户直接修改位图
// sigset_t bits;
// return 0;
// }
void PrintPending(sigset_t& pending)
{
std::cout << "curr process[" << getpid() << "]pending: ";
for(int signo = 31;signo >= 1;signo--)
{
// 判断signo信号是否在pending中
if(sigismember(&pending,signo))
{
std::cout << "1";
}
else
{
std::cout << "0";
}
}
std::cout << "\n";
}
// 测试在递达之前清零还是递达之后
void handler(int signo)
{
std::cout << signo << "号信号被递达!!!" << std::endl;
std::cout << "--------------------------" << std::endl;
sigset_t pending;
sigpending(&pending);
PrintPending(pending);
std::cout << "--------------------------" << std::endl;
}
int main()
{
// 0.对2号信号自定义捕捉
signal(2,handler); // 自定义捕捉
signal(2,SIG_IGN); // 忽略一个信号
signal(2,SIG_DFL); // 信号的默认处理动作
// 1.屏蔽2号信号
sigset_t block_set,old_set;
sigemptyset(&block_set); // 清空信号集
sigemptyset(&old_set);
sigaddset(&block_set,SIGINT); // 屏蔽2号信号,没有修改内核结构
// 1.1.进入进程的block表
// 阻塞block_set信号集中的信号,old_set为输出型参数,保存原始信号集
sigprocmask(SIG_BLOCK,&block_set,&old_set); // 修改当前进行的内核表,完成对2号信号的屏蔽
int cnt = 10;
while(true)
{
// 2.获取当前信号集
sigset_t pending;
sigpending(&pending); // 输出型参数
// 3.打印pending信号集
PrintPending(pending);
cnt--;
// 4.解除对2号信号的屏蔽
if(cnt == 0)
{
std::cout << "解除对2号信号的屏蔽" << std::endl;
// 解除对old_set信号集的屏蔽,原信号集保存到block_set中
sigprocmask(SIG_SETMASK,&old_set,&block_set);
}
sleep(1);
}
return 0;
}