一、学习任务
自学教材第6章，提交学习笔记（10分），评分标准如下
1. 知识点归纳以及自己最有收获的内容，选择至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战，并提交过程截图，提示过程参考下面内容 （4分）
“我在学***X知识点，请你以苏格拉底的方式对我进行提问，一次一个问题”
核心是要求GPT：“请你以苏格拉底的方式对我进行提问” 然后GPT就会给你提问，如果不知道问题的答案，可以反问AI：“你的理解（回答）是什么？”
如果你觉得差不多了，可以先问问GPT：“针对我XXX知识点，我理解了吗？” GPT会给出它的判断，如果你也觉得自己想清楚了，可以最后问GPT：“我的回答结束了，请对我的回答进行评价总结”，让它帮你总结一下。
2. 问题与解决思路，遇到问题最先使用chatgpt等AI工具解决，并提供过程截图（3分）
3. 实践过程截图，代码链接（2分）
4. 其他（知识的结构化，知识的完整性等，提交markdown文档，使用openeuler系统等）（1分）
二、知识总结
6.1 信号和中断
中断：是从I/O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。
“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。
中断有以下几种情况：
1.人员中断
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。
3.硬件中断
这类中断是发送给处理器或CPU的信号。它们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、多处理器系统中的其他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。
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）用户可以使用sh 命令kill pid (or kill -s 9 pia)杀死该进程。
6.3 Unix/Linux中的信号处理
6.3.1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。
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。
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。
6.3.2信号处理函数
每个进程 PROC都有一个信号处理数组 int sig[32] 。sig[32]数组的每个条目都指定了如 何处理相应的信号，其中0表示 DEFault(默认),1表示IGNore (忽略),其他非零值表示 用户模式下预先安装的信号捕捉(处理)函数。
6.3.3安装信号捕捉函数
进程可使用系统调用：int r = signal(int signal_numberr void *handler)；来修改选定信号编号的处理函数，SIGK1LL (9)和SIGSTOP (19)除外，它们不能修改。signal()系统调用在所有类Unix系统中均可用，但它有一些缺点：
- 在执行已安装的信号捕捉函数之前，通常将信号处理函数重置为DEFault。为捕捉下次出现的相同信号，必须重新安装捕捉函数。
- signal()不能阻塞其他信号。
- signal()可能不适用于多线程程序中的线程。
- 不同Unix版本的signal。可能会有所不同。
所以现在signal()已经被sigaction()函数所代替，它的原型是int sigaction (int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);，sigaction结构体的定义为
6.4信号处理步骤
-
当某进程处于内核模式时，会检查信号并处理未完成的信号。如果某信号有用户安装的捕捉函数，该进程会先清除信号，获取捕捉函数地址，对于大多数陷阱信号，则将已安装的捕捉函数重置为 DEFault。然后，它会在用户模式下返回，以执行捕捉函数，以这种方式篡改返回路径。当捕捉函数结束时，它会返回到最初的中断点，即它最后进入内核模式的地方。
-
重置用户安装的信号捕捉函数：用户安装的陷阱相关信号捕捉函数用于处理用户代码中的陷阱错误。由于捕捉函数也在用户模式下执行，因此可能会再次出现同样的错误。如果是这样，该进程最终会陷入无限循环，一直在用户模式和内核模式之间跳跃。为了防止这种情况，Unix 内核通常会在允许进程执行捕捉函数之前先将处理函数重置为 DEFault。这意味着用户安装的捕捉函数只对首次出现的信号有效。
-
信号和唤醒：在Unix/Linux，内核中有两种 SLEEP进程;深度休眠进程和浅度休眠进程。前一种进程不可中断，而后一种进程可由信号中断。如果某进程处于不可中断的SLEEP 状态，到达的信号（必须来自硬件中断或其他进程）不会唤醒进程。如果它处于可中断的SLEEP状态，到达的信号将会唤醒它。
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。
- 让进城通过预先安装的信号捕捉函数用户模式下的程序错误。
- 在特殊情况下，它会让某一个进程通过信号杀死另一个进程。
6.6Linux中的IPC
6.6.1管道和 FIFO
一个管道有一个读取端和一个写入端。管道的主要用途是连接一对管道写进程和读进程。管道写进程可将数据写入管道，读进程可从 管道中读取数据。管道控制机制要对管道读写操作进行同步控制。未命名管道供相关进程 使用。命名管道是 FIFO的，可供不相关进程使用。在Linux中的管道读取操作为同步和阻 塞。如果管道仍有写进程但没有数据，读进程会进行等待。
必要时，可通过对管道描述符的 fcntl 系统调用将管道操作更改为非阻塞。
6.6.2信号
进程可使用kill 系统调用向其他进程发送信号，其他进程使用信号捕捉函数处理信号。 将信号用作IPC 的一个主要缺点是信号只是用作通知，不含任何信息内容。
6.6.3System VIPC
Linux 支持SystemV IPC, 包括共享内存、信号量和消息队列。在Linux中，多种 SystemV IPC函数，例如用于添加/移除共享内存的 shmat/shmdt、用于获取/操作信号量 的 semget/semop 和用于发送/接收消息的 msgsnd/msgrev,都是库包装函数，它们都会向 Linux 内核发出一个ipcO 系统调用。ipc() 的实现是Linux所特有的，不可移植。
6.6.4POSIX 消息队列
POSIX 标准(IEEE 1003.1-2001)以消息队列为基础定义了IPC 机制。它们类似于 System V IPC 的消息队列，但更通用且可移植。
6.6.5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。如果是使用 有共享地址空间的 clone()系统调用创建的进程，它们可使用互斥量和条件变量通过共享内 存进行同步通信。另外，常规进程可添加到共享内存，使它们可作为线程进行同步。
6.6.6套接字
套接字是用于跨网络进程通信的IPC 机制。
三、chatgpt问答
四、课本代码实现
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #include <string.h> void handler(int sig, siginfo_t *siginfo, void *context) { printf("handler: sig=%d from PID=%d UID=%d\n",sig, siginfo->si_pid, siginfo->si_uid); } int main(int argc, char *argv[]) { struct sigaction act; memset(&act, 0, sizeof(act)); act.sa_sigaction = &handler; act.sa_flags = SA_SIGINFO; sigaction(SIGTERM, &act, NULL); printf("proc PID=%d looping\n"); printf ("enter kill PID to send SIGTERM signal to it\n", getpid()); while(1) { sleep (10); } }
以上为sigaction() 的使用示例，我尝试在虚拟机中进行运行。
可以看到其中有%d的使用错误和参数过多的问题。
于是在chatgpt的帮助下进行了修改。
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #include <string.h> void handler(int sig, siginfo_t *siginfo, void *context) { printf("handler: sig=%d from PID=%d UID=%d\n", sig, siginfo->si_pid, siginfo->si_uid); } int main(int argc, char *argv[]) { struct sigaction act; memset(&act, 0, sizeof(act)); act.sa_sigaction = &handler; act.sa_flags = SA_SIGINFO; sigaction(SIGTERM, &act, NULL); printf("proc PID=%d looping\n", getpid()); // Use %d to print the process ID fprintf(stderr, "enter 'kill %d' to send SIGTERM signal to it\n", getpid()); // Use fprintf for printing to stderr while (1) { sleep(10); } return 0; // Added return statement }
运行结果如下：
浙公网安备 33010602011771号