signal 信号捕捉 和模拟实现 my_sleep

简介:

信号捕捉:如果信号的处理动作是用户自定义函数,在信号递达时就调用这个函数,这称为捕捉信号。

    由于信号处理函数的代码是在用户空间的,处理过程比较复杂,举例如下:

1. 用户程序注册了SIGQUIT信号的处理函数sighandler。
2. 当前正在执行main函数,这时发生中断或异常切换到内核态。
3. 在中断处理完毕后要返回用户态的main函数之前检查到有信号SIGQUIT递达。
4. 内核决定返回用户态后不是恢复main函数的上下文继续执行,而是执行sighandler函数,sighandler和main函数使用不同的堆栈空间,它们之间不存在调用和被调用的关系,是两个独立的控制流程。
5. sighandler函数返回后自动执行特殊的系统调用sigreturn再次进入内核态。
6. 如果没有新的信号要递达,这次再返回用户态就是恢复main函数的上下文继续执行了。


在实现my_sleep之前先要知道两个函数,分别是sigaction和pause:

wKiom1eXW_-j5uUvAAAoWgNIJYU609.png

sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的动作;调用成功则返回0,出错则返回-1。signo是指定信号的编号。若act指针非空,则根据act修改该信号的处理动作。若oact指针非空,则通过oact传出该信号原来的处理动作。act和oact指向sigaction结构体:

wKioL1eXXTOB46rSAAAwlFW6cU4061.png

将sa_handler赋值为常数SIG_IGN传给sigaction表示忽略信号,赋值为常数SIG_DFL表示执行系统默认动作,赋值为一个函数指针表示用自定义函数捕捉信号,或者说向内核注册了一个信号处理函数,该函数返回值为void,可以带一个int参数,通过参数可以得知当前信号的编号,这样就可以用同一个函数处理多种信号。显然,这也是一个回调函数,不是被main函数调用,而是被系统所调用。

当 某个信号的处理函数被调用时,内核自动将当前信号加入进程的信号屏蔽字,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字,这样就保证了在处理某个信号时, 如果这种信号再次产生,那么它会被阻塞到当前处理结束为止。如果在调用信号处理函数时,除了当前信号被自动屏蔽之外,还希望自动屏蔽另外一些信号,则用sa_mask字段说明这些需要额外屏蔽的信号,当信号处理函数返回时自动恢复原来的信号屏蔽字。

pause函数使调用进程挂起直到有信号递达;如果信号的处理动作是终止进程,则进程终止,pause函数没有机会返回;如果信号的处理动作是忽略,则进程继续处于挂起状态,pause不返回;如果信号的处理动作是捕捉,则调用了信号处理函数之后pause返回-1,errno设置为EINTR,所以pause只有出错的返回值。错误码EINTR表示“被信号中断”。

wKioL1eXXBXRZ5xxAAAVBd_JrKo957.png

下面是我实现的my_sleep:

my_sleep.c

wKioL1eXVvuTg6eGAADqESvlx9w288.png

  1. main函数调用my_sleep函数,后者调用sigaction注册了SIGALRM信号的处理函数sig_alrm。

  2. 调用alarm(nsecs)设定闹钟。

  3. 调用pause等待,内核切换到别的进程运行。

  4. nsecs秒之后,闹钟超时,内核发SIGALRM给这个进程。

  5. 从内核态返回这个进程的用户态之前处理未决信号,发现有SIGALRM信号,其处理函数是sig_alrm。

  6. 切换到用户态执行sig_alrm函数,进入sig_alrm函数时SIGALRM信号被自动屏蔽,从sig_alrm函数返回时SIGALRM信号自动解除屏蔽。然后自动执行系统调用sigreturn再次进入内核,再返回用户态继续执行进程的主控制流程(main函数调用的mysleep函数)。

  7. pause函数返回-1,然后调用alarm(0)取消闹钟,调用sigaction恢复SIGALRM信号以前的处理动作。

    

程序运行时,每秒钟把各信号的未决状态打印一遍,由于我们阻塞了SIGINT信号,按Ctrl-C将会使SIGINT信号处于未决状态,按Ctrl-\仍然可以终止程序,因为SIGQUIT信号没有阻塞。

wKiom1eXV0agaQkbAABMCIec-y0856.png


本文转自 七十七快 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/10324228/1830364

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