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Linux软中断信号处理全解析
linux软中断signal

首页 2024-12-01 23:44:53



Linux软中断Signal:进程间通信的异步处理机制 在Linux操作系统中,软中断Signal是一种强大的进程间通信机制,用于通知进程某些事件的发生

    Signal机制不仅允许操作系统、其他进程向某个进程发送信号,还允许进程自身产生信号
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    这种机制提供了一种异步事件处理方式,使得进程能够在事件发生时执行预定义的处理函数,或采取默认动作

    本文将深入探讨Linux软中断Signal的基本概念、生命周期、处理过程以及实际应用,以展现其在进程间通信中的独特魅力

     一、信号的基本概念 信号,本质上是在软件层次上对中断的一种模拟

    它是一种异步通信的处理机制,进程并不知道信号何时到来

    信号具有一个名字和一个编号,这些名字都以“SIG”开头,例如“SIGIO”、“SIGCHLD”等

    信号定义在`signal.h`头文件中,信号名都定义为正整数,具体的信号名称可以使用`kill -l`命令来查看

     信号的来源多种多样,包括但不限于: 1.程序错误:如非法访问内存

     2.外部信号:如用户按下Ctrl+C

     3.进程间通信:通过kill或sigqueue向另一个进程发送信号

     信号的处理方式有三种: 1.忽略:大多数信号可以使用这种方式处理,但`SIGKILL`和`SIGSTOP`两种信号不能被忽略,因为它们向内核和超级用户提供了进程终止和停止的可靠方法

     2.捕捉:用户自定义信号处理函数来处理信号

    当信号产生时,由内核调用用户自定义的函数

     3.默认动作:对于每个信号,系统都对应有默认的处理动作

    当信号发生时,系统会自动执行这些动作

    大多数默认动作都比较粗暴,即直接杀死进程

     二、信号的生命周期与处理过程 信号的生命周期包括信号的产生、信号的注册、信号在进程中注销以及信号处理函数执行完毕

     1.信号的产生:触发信号的事件发生,如用户输入、硬件异常、系统调用等

     2.信号的注册:信号在目标进程中注册,该目标进程中有未决信号的信息

    未决信号的信息包括未决信号集和未决信号链

    未决信号集是一个信号集,表示进程已经知道的但尚未处理的信号

    未决信号链是由`sigqueue`结构组成的链,用于存储信号所携带的信息

     3.信号的处理:进程在每次从系统调用或中断返回用户空间时,都会检查是否有信号没有被处理

    如果没有被阻塞,就调用相应的信号处理函数来处理

     信号的处理过程涉及内核和用户态之间的切换

    程序运行在用户态时,如果由于系统调用或中断进入内核,内核会检查未决信号集,如果有信号且没有被阻塞,就会转向用户态执行信号处理函数

    信号处理函数执行完毕后,进程返回内核,再返回用户态继续执行程序

     三、基本的信号处理函数 在Linux中,设置信号处理函数最常用的方法是`signal`和`sigaction`函数

     1.signal函数:signal函数用于设置信号处理程序,其原型为`void (signal(int sig, void (func)(int)))(int);`

    这个函数将信号`sig`的处理程序设置为`func`

    当信号`sig`到达时,就会执行`func`函数

    但是,`signal`函数有一些局限性,如信号处理程序只能设置一次,再次设置会覆盖之前的设置

     2.sigaction函数:sigaction函数提供了比`signal`更灵活和强大的功能

    其原型为`int sigaction(int signum,