《Unix/Linux系统编程》第九周学习笔记

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。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。
进程：一个“进程”就是一系列活动。广义的 “进程”包括：从事日常事务的人。在用户模式或内核模式下运行的Unix/Linux进程。执行机器指令的CPU。
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。

根据来源，中断可分为三类：

来自硬件的中断；
来自其他人的中断；
自己造成的中断。

按照紧急程度，中断可分为以下几类:

不可屏蔽(NMI)；
可屏蔽。

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。与多种类的人员中断不同，我们始终可限制在一个进程中的中断的数量。
Unix/Linux中的进程中断称为信号，编号为1到31。
进程的PROC结构体中有对应每个信号的动作函数，进程可在收到信号后执行该动作函数。
与人员类似，进程也可屏蔽某些类型的信号，以推迟处理。必要时，进程还可能会修改信号动作函数。

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。
毎个中断都有唯一的中断向量号。动作函数是中断向量表中的中断处理程序。

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。

信号处理

#define  	SIGHUP  	1

#define  	SIGINT  	2

#define  	SIGQUIT  	3

#define  	SIGILL  	4

#define  	SIGTRAP  	5

#define  	SIGABRT  	6

#define  	SIGIOT  	6

#define  	SIGBUS  	7

#define  	SIGFPE  	8

#define  	SIGKILL  	9

#define  	SIGUSR1  	10

#define  	SIGSEGV  	11

#define  	SIGUSR2  	12

#define  	SIGPIPE  	13

#define  	SIGALRM  	14

#define  	SIGTERM	        15

#define  	SIGSTKFLT	16

#define  	SIGCHLD    	17

#define  	SIGCONT	        18

#define  	SIGSTOP      	19

#define  	SIGTSTP	        20

#dpfine  	STGTTTN	        21

#define  	SIGTTOU	        22

#define  	SIGURG	        23

#define  	SIGXCPU	        24

#define  	SIGXFSZ    	25

#define  	SIGVTALRM	26

#define  	SIGPROF  	27

#define  	SIGWINCH	28

#define  	SIGPOLL  	29

#define  	SIGPWR	        30

#define  	SIGSYS	        31

Unix/Linux信号示例

按“Ctrl+C”组合键通常会导致当前运行的进程终止。原因如下：

“Ctr1+C”组合键会生成一个键盘硬件中断。键盘中断处理程序将“Ctrl+C”组合键转换为SIGINT(2)信号，发送给终端上的所有进程，并唤醒等待键盘输人的进程。在内核模式下，每个进程都要检查和处理未完成的信号。进程对大多数信号的默认操作是调用内核的kexit(exitValue)函数来终止。在Linux中，exitValue的低位字节是导致进程终止的信号编号。

用户可使用nohup a.out 命令在后台运行一个程序。即使在用户退出后，进程仍将继续运行。

nobup命令会使sh像往常一样复刻子进程来执行程序，但是子进程会忽略SIGHuP(1)信号。当用户退出时，sh会向与终端有关的所有进程发送一个SIGHUP信号。后台进程在接收到这一信号后，会忽略它并继续运行。为防止后台进程使用终端进行I/O,后台进程通常会断开与终端的连接(通过将其文件描述符0、1、2重定向到/dev/null)，使其完全不受任何面向终端信号的影响。

用户可以使用sh命令killpid(orkill-s9pia)杀死该进程。方法如下。

执行杀死的进程向pid标识的目标进程发送一个SIGTERM ( 15 )信号，请求它死亡。目标进程将会遵从请求并终止。如果进程选择忽略SIGTERM信号，它可能拒绝死亡。

实践

sigaction

#include <stdio.h>

#include <signal.h>

void sig_catch(int signo){

    if(signo == SIGINT){

        printf("catch you SIGINT: %d\n",signo);

    }else if(signo == SIGQUIT){

        printf("catch you SIGQUIT: %d\n",signo);

    }

    return ;

}

int main(){

    struct sigaction act,oldact;

    act.sa_handler = sig_catch;

    sigemptyset(&(act.sa_mask));

    act.sa_flags = 0;

    int ret = sigaction(SIGINT,&act,&oldact);

    ret = sigaction(SIGQUIT,&act,&oldact);

    signal(SIGINT,sig_catch);

    while(1);

    return 0;

}

segfault.c

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

#include <signal.h>

#include <setjmp.h>

#include <string.h>

jmp_buf env;

int count = 0;

void handler(int sig, siginfo_t *siginfo, void *context)

{

    printf("handler: sig=%d from PID=%d UID=%d count=%d\n",

           sig, siginfo->si_pid, siginfo->si_uid, ++count);

    if (count >= 4) // let it occur up to 4 times

        longjmp(env, 1234);

}

int BAD()

{

    int *ip = 0;

    printf("in BAD(): try to dereference NULL pointer\n");

    *ip = 123; // dereference a NULL pointer

    printf("should not see this line\n");

}

int main(int argc, char *argv[])

{

    int r;

    struct sigaction act;

    memset(&act, 0, sizeof(act));

    act.sa_sigaction = &handler;

    act.sa_flags = SA_SIGINFO;

    sigaction(SIGSEGV, &act, NULL);

    if ((r = setjmp(env)) == 0)

        BAD();

    else

        printf("proc %d survived SEGMENTATION FAULT: r=%d\n", getpid(), r);

    printf("proc %d looping\n", getpid());

    while (1);

}

ipc

#include <stdio.h>

#include <signal.h>

#include <fcntl.h>

#include <string.h>

#include <unistd.h>

#define LEN 64

int ppipe[2]; // pipe descriptors

int pid; // child pid

char line[LEN];

int parent()

{

    printf("parent %d running\n", getpid());

    close(ppipe[0]); // parent = pipe writer

    while(1){

        printf("parent %d: input a line : \n", getpid());

        fgets(line, LEN, stdin);

        line[strlen(line)-1] = 0; // kill \n at end

        printf("parent %d write to pipe\n", getpid());

        write(ppipe[1], line, LEN); // write to pipe

        printf("parent %d send signal 10 to %d\n", getpid(), pid);

        kill(pid, SIGUSR1); // send signal to child process

    }

}

void chandler(int sig)

{

    printf("\nchild %d got an interrupt sig=%d\n", getpid(), sig);

    read(ppipe[0], line, LEN); // read pipe

    printf("child %d get a message = %s\n", getpid(), line);

}

int child()

{

    char msg[LEN];

    int parent = getppid();

    printf("child %d running\n", getpid());

    close(ppipe[1]); // child is pipe reader

    signal(SIGUSR1, chandler); // install signal catcher

    while(1);

}

int main()

{

    pipe(ppipe); // create a pipe

    pid = fork(); // fork a child process

    if (pid) // parent

      parent();

    else

      child();

}

问题及解决

进程之间的通信是靠什么，如果是子父进程之间的关系
参考博客（https://blog.csdn.net/weixin_45396618/article/details/119464178）

巴特西

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信号和中断

根据来源，中断可分为三类：

按照紧急程度，中断可分为以下几类:

进程中断

硬件中断：

进程的陷阱错误

信号处理

Unix/Linux信号示例

按“Ctrl+C”组合键通常会导致当前运行的进程终止。原因如下：

用户可使用nohup a.out 命令在后台运行一个程序。即使在用户退出后，进程仍将继续运行。

用户可以使用sh命令killpid(orkill-s9pia)杀死该进程。方法如下。

实践

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