第14章 嵌入式linux

在任何时候，一个进程都可以指定一个
新的动作，也可把它设置为缺省动作。 但是有两个信号：SIGSTOP和SIGKILL 比较特殊，用户不能忽略、阻塞或为它 们另行指定一个处理程序。 任何动作，包括终止进程等，都是由接 收到信号的进程来执行。
表14-1列出了所有非实时信号的符号名
称、事件源以及它们的缺省动作。
表14-1 信号名称 信号的编号 Linux中使用的信号 缺省动作 产生信号的事件
SIGHUP SIGINT SIGQUIT SIGILL SIGTRAP SIGABRT SIGIOT SIGBUS SIGFPE SIGKILL SIGUSR1 SIGSEGV SIGUSR2
1 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 11 12
14.2.1 什么是信号
计算机软件提到的信号不是一个抽象的
概念，而是非常具体的一组事件。核心 将这些事件用小整数来标识，这个小整 数就是信号。 为了使这些整数具有可读性，源代码中 用名字前缀为“SIG”的一组宏来标识这些 整数。
例如我们所熟悉的符号常数有：SIGINT，
SIGQUIT等等，它们代表不同事件发生时 内核为进程生成的信号。
进程控制块(PCB)中有一个signal成员，它
代表进程收到的信号类型，共32位，正好 对应表14-1中的31个信号。 表14-2给出了在文件include/asm/signal中 对信号类型的定义。
表14-2 在文件include/asm/signal.h中对信号类型的定义 #define NSIG #define SIGHUP #define SIGINT #define SIGQUIT #define SIGILL #define SIGTRAP #define SIGABRT #define SIGIOT #define SIGBUS 32 1 2 3 4 5 6 6 7 #define SIGSTKFLT #define SIGCHLD #define SIGCONT #define SIGSTOP #define SIGTSTP #define SIGTTIN #define SIGTTOU #define SIGURG #define SIGXCPU 16 17 18 19 20 21 22 23 24
缺省动作 abort abort abort abort ignore continue stop stop stop stop ignore abort abort abort abort ignore abort abort abort
产生信号的事件 写无读者管道 定时报警 进程终止 协处理器栈错误 子进程终止 若已停止则恢复执行 停止进程执行(被调试器阻塞) 从tty停止信号(ctrl+z) 后台进程读tty 后台进程写tty I/O设备上的紧急条件 超出CPU时限 超出文件大小限制 虚拟时钟器报警 统计信息计时器 窗口大小调整 异步I/O事件 与SIGIO等价 电源失效
表示被阻塞的信号，置位表示该位被屏 蔽，否则为非屏蔽。 sigpending成员是一个标志位。如果一个 或多个非阻塞的信号正在挂起，将设置 这个标志位。
信号用到的一些重要数据结构如下：
其中：_NSIG_WORDS的 值是2。所以Linux声明 typedef struct { 的信号是64个。第一个 元素中的32位，是非实 unsigned long sig[_NSIG_WORDS]; 时信号，也叫标准信号。 第二个元素中的位就是 } sigset_t;
由此可知，当事件发生时，核心发送给
进程的信号实际上就是事先定义好的代 表该事件的一个小整数。 在标准信号中，一个信号不能携带参数、 消息等其他详细信息。 LINUX内核将信号分为两类：非实时信 号(nonrealtime)和实时信号(real-time)。
1. 非实时信号：就是传统信号。例如SIGKILL
表14-2 (续) 在文件include/asm/signal.h中对信号类型的定义
#define SIGFPE #define SIGKILL #define SIGUSR1 #define SIGSEGV #define SIGUSR2 #define SIGPIPE #define SIGALRM #define SIGTERM 8 9 10 11 12 13 14 15 #define SIGXFSZ 25 #define SIGVTALRM 26 #define SIGPROF 27 #define SIGWINCH 28 #define SIGIO 29 #define SIGPOLL SIGIO #define SIGPWR 30 #define SIGUNUSED 31
第四部分 IPC 和网络 编程接口
目 标
解析传统的进程间通信的基本原理和实
现技术。 掌握进程间通信的编程方法。 理解和掌握System V 进程间通信的三种 机制：消息队列、信号量和共享内存。 分析和研究内核实现网络通信的基本原 理，理解TCP/IP网际互连协议族，会用 socket套接口函数编程。
当信号产生后，内核将向目标进程发送信
号，而接收到信号的目标进程要对这个信 号做出响应。 内核对产生的信号要做两件事：一是信号 的发送；二是信号的接收。
14.3 发送信号

当信号被发送时，内核将更新目标进程控制块 (PCB)中的信号成员，并对和信号相关的数据 结构进行操作。 这些操作包括置位、清除和屏蔽等等。 每个已发送的信号只被接收一次，该信号一旦 被接收后，PCB中有关该信号的所有信息都被 清除。 信号已发送但还没有被接收称为挂起信号，系 统任何时候只允许一个进程有同一类型的一个 挂起信号，而同一类型的其他挂起信号将被丢 弃，这就是传统的非实时信号的特征。
14.3.1 与信号相关的数据结构
在进程控制块中有下列成员用来跟踪发
送给进程的信号： sig成员是指向signal_struct数据结构的一 个指针。 signal成员是类型为sigset_t的一个变量。 代表发送给进程的信号。共32位，每位 表示一种信号，置位有效。
blocked成员是类型为sigset_t的一个变量。
3) 作业控制：各种shell(壳)程序使用信号
来管理前/后台的进程。
4) 定时器到时：当进程设定的时间到时后，
由内核发送信号来通知该进程。 5) 资源使用超额：当进程使用CPU的时间 超额或文件尺寸越界，内核都要向进程 发送一个信号。 6) 通知事件：内核经常需要通过发送信号 来通知设备所等待的某些事件已经发生， 可以进行I/O操作。
第14章 最早的IPC方法： 信号和管道
本ห้องสมุดไป่ตู้研究的基本问题
详细分析和研究信号与管道的基本原理。 信号主要用来通知异步事件的发生。 管道提供简单的流控制机制。 信号与管道在Linux内核中的编程方法和
实例。
14.1 进程间通信的设计目标
在遇到下面几种情况时，进程间必须通
过通信才能完成一个共同的任务 。
等等，相应的代表信号的整数是1到31。 2. 实时信号：这类信号是由POSIX标准引入的 一种新的信号类型。信号的编号是从32到63。
14.2.2 信号的产生与处理
能够产生信号的事件，就是生成信号的
事件源。事件源主要有以下几种：
1) 异常事件：当进程访问一个非法的地址
空间时，内核通过向进程发送一个信号 来通知进程发生了异常事件。 2) 终端产生的中断信号：当用户在终端上 按CTRL_C键向前台进程发送的中断信号。
该结构描述信号到达时，进程应该如何处理。
struct k_sigaction结构的源代码如下：
struct k_sigaction { struct sigaction sa; }; struct sigaction { __sighandler_t sa_handler; unsigned long sa_flags; void (*sa_restorer)(void); sigset_t sa_mask; /* mask last for extensibility */ };
信号与管道是UNIX提供的进程间通信的
最古老方法。
14.2 信号机制
信号通常被用来通知进程发生了异步事
件。 例如：当指令运行时出现被零除以及发 生其他无效操作的硬件异常时，内核将 其转换成信号通知进程。
信号是一种异步的软件中断，因为程序执
行时，并不知道信号何时到达或者是否会 到达。 因此它的设计思路与中断机制有些类似。
信号的处理过程是信号的生成、传送、
捕获到释放的过程。
当进程捕获一个信号时，将转去执行相
应的信号处理程序。 如果进程没有给这个信号指定处理程序， 那么内核将执行与这个信号相关的缺省 动作。 由内核预定义的缺省操作与信号的类型 有关。共有以下5种操作：
1) 进程被终止(abort)。
2) 产生core映象文件后终止进程(dmup)。 3) 忽略这个信号(ignore)。 4) 进程被停止(stop)。 5) 恢复进程的运行(continue)。
abort abort dump dump dump dump dump abort dump abort abort dump abort
挂断终端和进程 按下键盘的Ctrl+del键 键入quit键 来自非法指令 跟踪断点 异常终止 功能与SIGABRT相同 总线超时 浮点数溢出 强迫终止该进程 用户自定义 内存越界 用户自定义
1. 并发进程控制：在多道程序设计中，控
制进程应该实时地知道受控的另一个进 程的状态是否改变等一系列可能发生的 情况。 2. 通知事件发生：在内核当事件发生时， 一个进程应该向其他进程或进程组发出 消息通知事件的发生。
3. 共享数据：一个进程修改了共享数据库，