信号
项目 | 内容 |
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这个作业属于哪个课程 | 2021春季Linux系统与应用 (南昌航空大学 - 信息工程学院) |
这个作业的要求在哪里 | 实验七、信号 |
学号-姓名 | 18043104-邝欢 |
作业学习目标 | 1、了解信号的概念;2、掌握信号处理的方法 |
1、编写一个简单的程序并运行,然后向该进程发送不同的信号以观察该进程对接收到信号的反应。
//hellosignal.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("hello signal! I'm %d\n", getpid());
while(1)
{
write(STDOUT_FILENO, "*", 1);
sleep(10);
}
return 0;
}
在终端编译并运行该程序:
(1)、在当前终端通过按键组合向该进程发送信号 CTRL+C
、CTRL+Z
、CTRL+\
观察三种信号及其对应的进程反应。
按下 CTRL+C:
按下 CTRL+Z:
按下 CTRL+\:
(2)、另外再开启一个终端,在终端通过输入 kill
命令来给进程发送信号,进程的 pid
在程序运行的第一行输出。
在终端通过输入 kill -l 来查看当前系统当中的信号列表:
重新运行程序:
可以看到程序输出自己的 pid
是3191,另开一个终端,通过 kill
命令向该进程发送信号;再切换到运行程序的终端来观察进程接收到信号后的反应:
对于 kill 命令我们可以查看手册: man kill
(3)编写一个简单的程序,该程序调用 kill()
函数向某个进程发送信号
//mykill.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int main(int argc,char *argv[]){
if(argc < 2)
{
printf("%s arg error.",argv[0]);
exit(1);
}
kill(atoi(argv[1]),SIGKILL);
return 0;
}
继续运行之前的程序等待有信号到来:
在另外一个终端完成上面程序的输入并编译,运行的时候把6087作为参数。
再返回之前运行 hellosignal 的终端观察进程接收到信号的反应。
通过手册查看 kill() 函数: man 2 kill
2、使用signal()
函数来捕捉信号。
通常进程在接收到某种信号后,会根据不同的信号执行默认的操作:
(1)忽略信号
(2)终止(杀死)进程
(3)产生核心转储文件,同时 终止进程
(4)停止进程
(5)恢复之前被暂停的进程继续运行
这里可以通过signal()来改变进程对某个信号的处置方式。`signal()`是目前为止见过最复杂的函数。
通过查看手册:man 2 signal
//catchsignal.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
void sighandler(int sig) {
switch(sig) {
case SIGUSR1://10
printf("hello SIGUSR1\n");break;
case SIGUSR2://12
printf("hello SIGUSR2\n");break;
case SIGINT://2 CTRL+C
printf("休想干掉我!\n");break;
case SIGTSTP://20 CTRL+Z
printf("不要停止我!\n");break;
case SIGQUIT://3 CTRL+\
printf("就是不退出!\n");break;
case SIGSEGV://11
printf("呃!程序出 bug 了!\n");break;
default:
printf("hello, who are you %d?\n", sig);
}
sleep(2); // 删除这一行,再给程序发信号,看看 main 函数打点的情况。
}
int main() {
printf("I'm %d\n", getpid());
if (SIG_ERR == signal(SIGUSR1, sighandler)) {
perror("signal SIGUSR1");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGUSR2, sighandler)) {
perror("signal SIGUSR2");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGINT, sighandler)) {
perror("signal SIGINT");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGTSTP, sighandler)) {
perror("signal SIGTSTP");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGQUIT, sighandler)) {
perror("signal SIGQUTI");
}
if (SIG_ERR == signal(SIGSEGV, sighandler)) {
perror("signal SIGSEGV");
}
while(1) {
write(STDOUT_FILENO, ".", 1);
sleep(10);
}
return 0;
}
输入完上述代码,编译并运行。
(1)给该进程发送ctrl+C
、ctrl+Z
、ctrl+\
信号,观察进程对接收到信号的反应。
(2)在另外一个终端输入kill
命令来向该进程发送信号,观察进程对接收到信号的反应。
3、通过举例说明alarm()
函数和setitimer()
函数的使用。
查看两个函数的手册:
(1)man 2 alarm
(2)man 2 setitimer
通过命令 man 7 signal
可以查看当前系统信号的清单:
从上面可以看到 alarm()
函数在计时结束后会发生 SIGALRM
信号给当前进程,进程对 SIGALRM
信号的缺省动作是结束进程。
下面是一个例子:
//alarm_test.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
int main(){
alarm(1);
while(1)
{
printf("process will finish!\n");
}
return 0;
}
虽然程序中有无限循环,不断输出字符串process will finish!
,由于调用了alarm(1)
函数,alarm函数会在1秒后给该进程发送 SIGALRM
信号,然后进程结束。
接下来继续看一个程序设定了两次定时炸弹,第一次设定 5 秒后爆炸,设定后过了 2 秒,再设定了一个3 秒后爆炸的定时炸弹。
//myalarm.c
#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void handler(int sig) {
if (sig == SIGALRM) printf("Bomb!!!!!!!!\n");
}
int main() {
if(SIG_ERR == signal(SIGALRM, handler)) {
perror("signal SIGALRM");
}
unsigned int remain = 0;
remain = alarm(5); // 设定 5 秒后爆炸
printf("the previous alarm remain %d seconds\n", remain);
sleep(3); // 等待 3 秒
remain = alarm(3); // 设定 3 秒后爆炸,同时会取消前面那个定时炸弹
printf("the previous alarm remain %d seconds\n", remain);
while(1) {
write(STDOUT_FILENO, ".", 1);
pause();
}
}
这里计时时间到了并不会结束进程,因为编写了信号捕捉函数,产生SIGALRM
信号后会输出字符串 Bomb!!
,可以键盘按键组合结束进程,这里用了CTRL+C
接下来用 setitimer() 函数实现 alarm() 函数
//mysetitimer.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/time.h>
#include<error.h>
unsigned int my_alarm(unsigned int sec)
{
struct itimerval it,oldit;
int ret;
it.it_value.tv_sec=sec;
it.it_value.tv_usec=0;
it.it_interval.tv_sec=0;
it.it_interval.tv_usec=0;
ret = setitimer( ITIMER_REAL, &it, &oldit);
if(ret==-1)
{
perror("setitimer()");
exit(1) ;
}
return oldit.it_value.tv_sec;
}
int main(){
my_alarm( 1) ;
while(1)
{
printf( "process will finish! \n");
}
return 0;
}
程序在运行1秒钟后被 SIGALRM
信号结束。
分析 alarm() 函数和 setitimer() 函数的区别?
alarm()函数,当定时时间到了,就会产生SIGALRM信号结束进程。
setitimer()函数从开始计时到时间结束,会产生SIGALRM信号,若it_interval的值为0,则不会重新启动该定时器,调用 setitimer()失败,返回-1,结束进程。
4、举例说明信号集操作函数的使用。
通过命令 man 3 sigsetops
来查看手册:
编写一个打印 sigset_t
的函数
void printsigset(const sigset_t *set)
{
int i;
for (i = 1; i <= 64; i++) {
if (i==33)
putchar(' ');
if (sigismember(set, i) == 1)
putchar('1');
else
putchar('0');
}
puts("");
}
//mysigset.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void printsigset(const sigset_t *set)
{
int i;
for (i = 1; i <= 64; i++) {
if (i==33)
putchar(' ');
if (sigismember(set, i) == 1)
putchar('1');
else
putchar('0');
}
puts("");
}
int main() {
sigset_t st;
printf("1. create set\n");
printsigset(&st);
printf("\n2. vertify sigset_t is a 64-bit integer\n");
unsigned int test[2] = {0xf0f0f0f0, 0xf0f0f0f0};
printsigset((sigset_t*)test); // 这种方法不被推荐,仅供测试用。
// fill set
printf("\n3. fill set\n");
sigfillset(&st);
printsigset(&st);
// empty set
printf("\n4. empty set\n");
sigemptyset(&st);
printsigset(&st);
// add sig
printf("\n5. add SIGHUP(1), SIGINT(2), SIGKILL(9), SIGSYS(31), SIGRTMIN(34) and SIGRTMAX(64) to set\n");
sigaddset(&st, SIGHUP);
sigaddset(&st, SIGINT);
sigaddset(&st, SIGKILL);
sigaddset(&st, SIGSYS);
sigaddset(&st, SIGRTMIN);
sigaddset(&st, SIGRTMAX);
printsigset(&st);
// delete sig
printf("\n6. delete SIGKILL from set\n");
sigdelset(&st, SIGKILL);
printsigset(&st);
// is member
printf("\n");
if (sigismember(&st, SIGKILL)) {
printf("SIGKILL is member\n");
}
if (sigismember(&st, SIGINT)) {
printf("SIGINT is member\n");
}
return 0;
}
然后通过该函数查看,信号集操作函数对信号集操作后的结果:
5、举例说明对阻塞信号与未决信号的理解。
在一个进程中,保存了两个信号集(在PCB中),分别是阻塞信号集,还有一个未决信号集。当你使用sigprocmask的时候,就会修改阻塞信号集。
当你的进程一收到信号且该信号被阻塞,它首先进入到未决信号集中(就是一个 sigset_t
),当未决信号集中的信号被信号处理函数(你自己定义的或者系统默认的)处理,就会从未决信号集中删除。
如果一个信号加入阻塞信号集,该信号的信号处理函数就不会被调用。
通过 man sigprocmask
来查看手册:
对于未决信号集我们不能直接操作,可以使用 sigpending 函数获取未决信号集。
通过 man sigpending 来查看手册:
下面结合例子来理解,程序的功能是先把 SIGINT
、 SIGTSTP
加入到了进程阻塞信号集中去。接下来,每隔一秒打印一次未决信号集,第 10 次的时候,又把 SIGINT
信号从阻塞信号集中删除。
//sigblock.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
void printsigset(const sigset_t *set)
{
int i;
for (i = 1; i <= 64; i++) {
if (i==33)
putchar(' ');
if (sigismember(set, i) == 1)
putchar('1');
else
putchar('0');
}
puts("");
}
void handler(int sig) {
if (sig == SIGINT)
printf("hello SIGINT\n");
if (sig == SIGQUIT)
printf("hello SIGQUIT\n");
}
int main() {
printf("I'm %d\n", getpid());
sigset_t st, oldst;
sigemptyset(&st);
sigaddset(&st, SIGINT);
sigaddset(&st, SIGTSTP);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &st, &oldst);
printf("new set:");
printsigset(&st);
printf("old set:");
printsigset(&oldst);
if (SIG_ERR == signal(SIGINT, handler)) {
perror("signal SIGINT");
return 1;
}
if (SIG_ERR == signal(SIGQUIT, handler)) {
perror("signal SIGQUIT");
return 1;
}
puts("");
int n = 0;
while(1) {
sigpending(&st);
printsigset(&st);
puts("");
sleep(1);
if (n == 10) {
sigset_t tmp;
sigemptyset(&tmp);
sigaddset(&tmp, SIGINT);
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &tmp, NULL);
}
++n;
}
return 0;
}
6、举例说明sigaction()
函数的使用。
不同于 signal
函数, sigaction
函数是符合 POSIX
标准的,而 signal
只是 ANSI C
定义的函数。除了上面的区别外, sigaction
提供了更多的功能。比如它可以处理带参数的信号,在信号处理的时候,可以屏蔽其它信号等等。
通过 man 2 sigaction 来查看手册:
下面用一个程序来说明 sigaction()
函数的使用,程序注册了信号 SIGINT
和 SIGTSTP
. 需要注意的一点是 sa_mask
被设置为 SIGINT
,它表示当执行信号处理函数的时候,阻塞信 SIGINT
信号。在 handler
函数加入了一打印未决信号的功能,以验证执行到 handler
的时候发送 SIGINT
是被阻塞住的。
//sigaction.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
void printsigset(const sigset_t *set)
{
int i;
for (i = 1; i <= 64; i++) {
if (i==33)
putchar(' ');
if (sigismember(set, i) == 1)
putchar('1');
else
putchar('0');
}
puts("");
}
void handler(int sig) {
if (sig == SIGTSTP)
printf("hello SIGTSTP\n");
if (sig == SIGINT)
printf("hello SIGINT\n");
sleep(5);
sigset_t st;
sigpending(&st);
printsigset(&st);
}
int main() {
printf("I'm %d\n", getpid());
struct sigaction act, oldact;
act.sa_handler = handler; // 设置普通信号处理函数
// 向 sa_mask 中添加 SIGINT
sigemptyset(&act.sa_mask);
sigaddset(&act.sa_mask, SIGINT);
act.sa_flags = 0; // 先置 0
sigaction(SIGTSTP, &act, &oldact);
sigaction(SIGINT, &act, &oldact);
while(1) {
write(STDOUT_FILENO, ".", 1);
pause();
}
return 0;
}
(1) 当程序运行的时候,Ctrl+C
进入 handler
,然后立即 Ctrl+Z
发现handler
还未执行完就被SIGTSTP
打断。
(2) 当程序运行的时候,Ctrl+Z
进入 handler
,然后立即 Ctrl+C
发现并不会被 SIGINT
打断,这是因为该 handler
注册的时候被设置了 SA_MASK = SIGINT
,最后 handler
结束的时候打印了未决信号集,发现里头有 SIGINT
,所以 handler
结束后,又去继续对 SIGINT
进行处理。