学习笔记9
第六章 信号和信号处理
6.1 信号和中断
“中断”是从1/0设备或协处理器发送到CPU的外部请求，它将CPU从正常执行转移到中断处理。与发送给CPU的中断请求一样，“信号”是发送给进程的请求，将进程从正常执行转移到中断处理。
（1）首先，我们将进程的概念概括为：一个“进程”（引号中）就是一系列活动。
（2）“中断”是发送给“进程”的事件，它将“进程”从正常活动转移到其他活动，称 为“中断处理”。“进程”可在完成“中断”处理后恢复正常活动。
（3）“中断” 一词可应用于任何“进程”，并不仅限于计算机中的CPU。例如，我们可能会提到以下几种“中断”。
.1 人员中断
当我在办公室读书、评分、做白日梦时，可能会发生一些真实事件，所有这些事件都叫作人员中断
每个中断都分配有一个唯一的ID识别号，并有一个预先安装的动作函数
人可在收到中断请求时“执行”动作函数
根据来源，中断可分为三类：
来自硬件的中断：大楼着火，闹钟响了等
来自其他人的中断：电话响了，有人敲门等
自己造成的中断：切到手指，吃得太多等
按照紧急程度，中断可分为以下几类：
不可屏蔽(NMI)：大楼着火！
可屏蔽：有人敲门等
人员的每个动作函数都是通过本能或经验实现的
由于人员中断的种类太多，所以不能在上表中全部列出，但是思路应该清晰
.2 进程中断
这类中断是发送给进程的中断
当某进程正在执行时，可能会收到来自3个不同来源的中断：
来自硬件的中断：终端、间隔定时器的“Ctrl+C”组合键等
来自其他进程的中断：kill(pid, SIG#)、death_of_child等
自己造成的中断：除以0、无效地址等
每个进程中断都被转换为一个唯一ID号，发送给进程
.3 硬件中断
这类中断是发送给处理器或CPU的信号
这类中断也有三个可能的来源：
来自硬件的中断：定时器、I/O设备等
来自其他处理器的中断：FFP、DMA、多处理器系统中其他CPU
自己造成的中断：除以0、保护错误、INT指令
每个中断都有唯一的中断向量号
.4 进程的陷阱错误。
进程可能会自己造成中断。
这些中断是由被CPU识别为异常的错误引起的，例如除以0、无效地址、非法指令、越权等。
当进程遇到异常时，它会陷入操作系统内核，将陷阱原因转换为信号编号，并将信号发送给自己。
如果在用户模式下发生异常，则进程的默认操作是终止，并使用一个可选的内存转储进行调试。
6.2 Unix/Linux信号示例
(1)按"Ctrl+C”组合键通常会导致当前运行的进程终止
(2)用户可使用nohup a.out &命令在后台运行一个程序
(3)也许几天后，用户再次登录时会发现(通过ps-u LTD)后台进程仍在运行
6.3 Unix/Linux中的信号处理
6.3.1 信号类型
Unix/Linux支持31种不同的信号，每种信号在signal.h文件中都有定义
每种信号都有一个符号名,如 SIGHUP（1）、SIGEMT(2)、SIGKILL(9)、S1GSEGV(11)等
6.3.2 信号的来源
来自硬件中断的信号：
在进程执行过程中，一些硬件中断被转换为信号发送给进程。硬件信号示例是：
中断键(Ctrl+C),它产生一个SIGINT(2)信号
间隔定时器，当时间到期时，会生成一个SIGALRM(14)、SIGVTALRM(26)或SIGPROF(27)信号
其他硬件错误，如总线错误、IO陷阱等
来自异常的信号：
当用户模式下的进程遇到异常时，会陷入内核模式，生成一个信号，并发送给自己。常见的陷阱信号有SIGFPE(8),表示浮点异常(除以0),最常见也是最可怕的是SIGSEGV(11),表示段错误，等等。
来自其他进程的信号：
进程可使用kill(pid, sig)系统调用向pid标识的目标进程发送信号。读者可以尝试以下实验。在Linux下,运行简单的C程序
main()( while(1); }
使进程无限循环。从另一个(X-window)终端，使用ps-u查找循环进程pid。然后输入sh命令
kill -s 11 pid
循环进程会因为段错误而死亡。
6.3.3 进程PROC结构体中的信号
每个进程PROC都有一个32位向量，用来记录发送给进程的信号
在位向量中，每一位(0位除外)代表一个信号编号
6.3.4 信号处理函数
6.3.5 安装信号捕捉函数
6.4 信号处理步骤
6.5 信号与异常
Unix信号最初设计用于以下用途
作为进程异常的统一处理方法：当进程遇到异常时，它会陷入内核模式，将陷阱原因转换为信号编号，并将信号发送给自己
让进程通过预先安装的信号捕捉函数处理用户模式下的程序错误
在特殊情况下，它会让某个进程通过信号杀死另一个进程
6.6 信号用作IPC
6.7 Linux中的IPC
IPC是指用于进程间通信的机制
6.7.1 管道和FIFO
管道和管道编程在第三章中有过介绍
6.7.2 信号
6.7.3 System V IPC
System V IPC共有三种类型：System V消息队列、System V 信号量、System V 共享内存区。
6.7.4 POSIX消息队列
6.7.5 线程同步机制
Linux不区分进程和线程
在Linux中，进程是共享某些公共资源的线程
6.7.6 套接字
套接字是用于跨网络进程通信的IPC机制
