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Linux进程信号——捕捉、操作系统运行机制与实战

四、捕捉信号

4.1 信号捕捉的流程

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。

处理过程举例：

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

示意图：

用户态 ----+--------+--------+--------+---- | | | | | | | | 内核态 ----+--------+--------+--------+---- 检查pending表

4.2 sigaction

#include<signal.h>intsigaction(intsigno,conststructsigaction*act,structsigaction*oact);

• sigaction函数可以读取和修改与指定信号相关联的处理动作。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

sigaction结构体：

structsigaction{void(*sa_handler)(int);void(*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*);sigset_tsa_mask;intsa_flags;void(*sa_restorer)(void);};

• 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

注意：

• 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
• sa_flags字段包含一些选项，本章的代码都把sa_flags设为0
• sa_sigaction是实时信号的处理函数，本章不详细解释这两个字段

4.3 穿插话题——操作系统是怎么运行的

4.3.1 硬件中断

• 中断向量表就是操作系统的一部分，启动就加载到内存中了
• 通过外部硬件中断，操作系统就不需要对外设进行任何周期性的检测或者轮询
• 由外部设备触发的，中断系统运行流程，叫做硬件中断

// Linux内核0.11源码voidtrap_init(void){inti;set_trap_gate(0,&divide_error);// 设置除操作出错的中断向量值。以下雷同。set_trap_gate(1,&debug);set