ECF机制:信号处理

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了ECF机制:信号处理。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

  ECF机制:信号处理​​​​​​​

📜 本章目录:

0x00 观察接收信号

0x01 阻塞和解除阻塞信号

0x02 安全的信号处理

0x03 在信号处理器中使用安全的 I/O 函数

0x04 便携式信号处理

0x05 显式信号等待


0x00 观察接收信号

假设内核从异常处理程序中返回,并准备将控制权交给进程 :

ECF机制:信号处理

代码层级上看:假设内核从异常处理程序中返回,并准备将控制权交给进程 ,内核计算:

(进程  的待处理的非阻塞信号集合)

如果 pnb == 0:

将控制权传递给进程  在逻辑流程中的下一条指令。

否则:

  • 在  中选择最小的非零位  ,并强制进程  接收信号 。
  • 信号的接收将触发  执行某些动作。
  • 对于  中的所有非零  ,重复上述步骤。
  • 将控制权传递给  在逻辑流程中的下一条指令

默认操作:每种信号类型都有预定义的默认操作,包括以下几种:

  • 进程终止
  • 进程暂停,直到通过 SIGCONT 信号重新启动
  • 进程忽略该信号

安装信号处理程序

下面的函数可以修改与接收到信号signum相关联的操作(使用man命令获取详细信息):

// 设置信号 signum 的处理函数,也称为信号处理程序或信号处理函数
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler)


// 设置信号 signum 的处理行为,并且可以获取先前的处理行为
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, 
              struct sigaction *oldact);

signal() 函数中 handler 参数的可能取值:

  • SIG_IGN:忽略类型为 signum 的信号
  • SIG_DFL:恢复类型为 signum 的信号的默认操作
  • 否则,handler 是用户级别函数的地址:当进程接收到类型为 signum 的信号时调用该函数这被称为 "安装" 信号处理程序,执行 handler 被称为 "捕获" 或 "处理" 信号,当 handler 返回时,控制权会回到被信号中断的进程指令处。

信号处理的例子:

void sigint_handler(int sig) /* SIGINT handler */
{
    printf("So you think you can stop this with ctrl-c?\n");
    sleep(2);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    /* Install the SIGINT handler */
    if (signal(SIGINT, sigint_handler) == SIG_ERR)
    perror("signal error");
    /* Wait for the receipt of a signal */
    while(1);
    
    return 0;
}

接收信号:

ECF机制:信号处理

信号处理器作为并发流,信号处理器是与主程序同时运行的独立逻辑流(而不是进程):

ECF机制:信号处理

嵌套的信号处理器,处理器可以被其他处理器中断:

ECF机制:信号处理

0x01 阻塞和解除阻塞信号

隐式阻塞机制

  • 内核会阻塞当前正在处理的类型的任何未决信号
  • 例如,SIGINT处理器不能被另一个SIGINT中断

显式阻塞和解除阻塞机制

  • 使用 sigprocmask 函数

支持的函数

  • sigemptyset - 创建一个空的信号集合
  • sigfillset - 将所有信号号码添加到集合中
  • sigaddset - 将信号号码添加到集合中
  • sigdelset - 从集合中删除信号号码

阻塞和解除阻塞的例子:

sigset_t mask, prev_mask;
sigemptyset(&mask);
sigaddset(&mask, SIGINT);

/* Block SIGINT and save previous blocked set */
sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &prev_mask);
.
.     /* Code region that will not be interrupted by SIGINT */
.
/* Restore previous blocked set, unblocking SIGINT */

sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev_mask, NULL);

0x02 安全的信号处理

处理器因为与主程序并发运行并共享相同的全局数据结构,所以比较棘手。

  • 共享的数据结构可能会被破坏

我们将在后面深入探讨并发性问题!

现在,以下是一些指导原则,以帮助您编写安全的信号处理器。

编写安全处理器的指导原则:

G0:保持您的处理器尽可能简单

  • 例如,设置一个全局标志并返回

G1:在处理器中只调用异步信号安全的函数

  • 如果函数是可重入的(例如,所有变量都存储在栈帧上,参见CS:APP 12.7.2),或者不会被信号中断,则该函数是异步信号安全的。
  • 常用的异步信号安全的函数有:_exit、write、wait、waitpid、sleep、kill
  • 不安全的函数包括:exit、printf、sprintf、malloc

G2:在进入和退出时保存和恢复 errno 值

  • 这样,您的处理器不会影响主程序中观察到的 errno 值

G3:通过临时阻塞所有信号来保护对共享数据结构的访问

防止可能的数据结构损坏,如何实现?

  • 在处理器中调用 sigprocmask 函数(可能不稳定)
  • 当使用sigaction函数时,可以指定在处理器执行时额外阻塞哪些信号

G4:将全局变量声明为 volatile

  • 防止编译器将其存储在寄存器中
  • 如果变量存储在寄存器中,对该变量的更新可能对读取者不可见

0x03 在信号处理器中使用安全的 I/O 函数

在信号处理器中考虑使用可重入的 SIO (Safe I/O) 库,例如 sio.c 中提供的库函数。

ssize_t sio_puts(char s[])   /* Put string */
ssize_t sio_putl(long v)     /* Put long */
void sio_error(char s[])     /* Put msg & exit */

SIO库是一个安全的I/O库,专门为信号处理器设计,用于处理信号处理器中的并发问题。它提供了一组可重入的I/O函数,用于在信号处理器中进行安全的I/O操作,避免了潜在的并发问题和数据损坏。

代码例子:

ssize_t sio_puts(char s[])
{
    return write(STDOUT_FILENO, s, sio_strlen(s));
}

void sio_error(char s[])
{
    sio_puts(s);
    _exit(1);
}

0x04 便携式信号处理

在不同的UNIX操作系统中,信号处理的实现可能会有所不同。

  • 一些旧系统在捕捉信号后会将动作恢复为默认值
  • 一些系统不会阻塞正在处理的类型的信号
  • 一些被中断的系统调用可能会返回errno == EINTR

解决方案:使用 sigaction 函数

handler_t *Signal(int signum, handler_t *handler)
{
    struct sigaction action, old_action;
    action.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&action.sa_mask);  /* Which signal will be additionally blocked */
    action.sa_flags = SA_RESTART;  /* Restart syscalls if possible */
    if (sigaction(signum, &action, &old_action) < 0)
    unix_error("Signal error");

    return (old_action.sa_handler);
}

常见错误:

volatile int ccount = 0;
void child_handler(int sig) {
	int olderrno = errno;
	pid_t pid;
	if ((pid = wait(NULL)) < 0)
		sio_error("wait error");
	ccount--;
	sio_puts("Handler reaped child ");
	sio_putl((long)pid);
	sio_puts("\n");
	sleep(1);
	errno = olderrno;
}
int main(void) {
	pid_t pid[N];
	int i;
	ccount = N;
	signal(SIGCHLD, child_handler);
	for (i = 0; i < N; i++) {
		if ((pid[i] = fork()) == 0) {
			sleep(1);
			exit(0); /* Child exits */
		}
	}
	while (ccount > 0); /* Parent spins */
}

未决信号未排队:对于每种信号类型,一位指示信号是否处于未决状态,因此任何特定类型的至多一个未决信号。所以不能使用信号来计算事件,例如 child 的终止。

修复错误:必须等待所有终止的子进程,在循环中加入 wait 以获取所有终止的子进程。

void child_handler(int sig)
{
	int olderrno = errno;
	pid_t pid;
	while ((pid = wait(NULL)) > 0) {
		ccount--;
		sio_puts("Handler reaped child ");
		sio_putl((long)pid);
		sio_puts("\n");
	}
	if (errno != ECHILD)
		sio_error("wait error");
	errno = olderrno;
}

另一个细微的错误:带有细微同步错误的简易 shell

int main(void) {
	int pid;
	sigset_t mask_all, prev_all;
	Sigfillset(&mask_all);
	Signal(SIGCHLD, handler);
	initjobs(); /* Initialize the job list */
	while (1) {
		if ((pid = Fork()) == 0) { /* Child */
			Execve("/bin/date", argv, NULL);
		}
		/* Parent */
		Sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, &prev_all);
		addjob(pid); /* Add the child to the job list */
		Sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev_all, NULL);
	}
	exit(0);
}

void handler(int sig)
{
	int olderrno = errno;
	sigset_t mask_all, prev_all;
	pid_t pid;
	Sigfillset(&mask_all);
	while ((pid = waitpid(-1, NULL, 0)) > 0) {
		/* Reap child */
		Sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, &prev_all);
		deletejob(pid); /* Delete child from the job list */
		Sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev_all, NULL);
	}
	if (errno != ECHILD) /* ECHILD: child does not exist */
		sio_error("waitpid error");
	errno = olderrno;
}

修复该错误:

int main(void) {
	int pid;
	sigset_t mask_all, mask_one, prev_one;
	Sigfillset(&mask_all);
	Sigemptyset(&mask_one);
	Sigaddset(&mask_one, SIGCHLD);
	Signal(SIGCHLD, handler);
	initjobs(); /* Initialize the job list */
	while (1) {
		Sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_one, &prev_one); /* Block SIGCHLD */
		if ((pid = Fork()) == 0) { /* Child process */
			Sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev_one, NULL); /* Unblock SIGCHLD */
			Execve("/bin/date", argv, NULL);
		}
		Sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask_all, NULL); /* Parent process */
		addjob(pid); /* Add the child to the job list */
		Sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev_one, NULL); /* Unblock SIGCHLD */
	}
	exit(0);
}

0x05 显式信号等待

显式地等待 SIGCHLD 到来的程序的处理程序。

int main(void) {
	sigset_t mask, prev;
	Signal(SIGCHLD, sigchld_handler);
	Signal(SIGINT, sigint_handler);
	Sigemptyset(&mask);
	Sigaddset(&mask, SIGCHLD);
	while (1) {
		Sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &prev); /* Block SIGCHLD */
		if (Fork() == 0) /* Child */
			exit(0);
		/* Parent */
		pid = 0;
		Sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev, NULL); /* Unblock */
		/* Wait for SIGCHLD to be received (wasteful!) */
		while (!pid);
		/* Do some work after receiving SIGCHLD */
		printf(".");
	}
	exit(0);
}

如果程序是正确的,那么将会导致浪费,程序会进入忙等待循环:

while (!pid);

可能的竞争条件,可能在检查 pid 和启动暂停信号之间接收信号:

while (!pid) /* Race! */
    pause();

安全,但速度慢:最多需要一秒钟才能做出响应

while (!pid) /* Too slow! */
    sleep(1);

解决方案:sigsuspend

int sigsuspend(const sigset_t *mask)

不间断版本:

sigprocmask(SIG_SETMASK, &mask, &prev);
pause();
sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev, NULL);

💬 代码演示:使用 sigsuspend 等待信号

int main(int argc, char** argv) {
	sigset_t mask, prev;
	Signal(SIGCHLD, sigchld_handler);
	Signal(SIGINT, sigint_handler);
	Sigemptyset(&mask);
	Sigaddset(&mask, SIGCHLD);
	while (1) {
		Sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, &prev); /* Block SIGCHLD */
		if (Fork() == 0) /* Child */
			exit(0);
		/* Wait for SIGCHLD to be received */
		pid = 0;
		while (!pid)
			Sigsuspend(&prev);
		/* Optionally unblock SIGCHLD */
		Sigprocmask(SIG_SETMASK, &prev, NULL);
		/* Do some work after receiving SIGCHLD */
		printf(".");
	}
	exit(0);
}

ECF机制:信号处理

📌 [ 笔者 ]   王亦优
📃 [ 更新 ]   2022.3.
❌ [ 勘误 ]   /* 暂无 */
📜 [ 声明 ]   由于作者水平有限,本文有错误和不准确之处在所难免,
              本人也很想知道这些错误,恳望读者批评指正!

📜 参考资料 

C++reference[EB/OL]. []. http://www.cplusplus.com/reference/.

Microsoft. MSDN(Microsoft Developer Network)[EB/OL]. []. .

百度百科[EB/OL]. []. https://baike.baidu.com/.

比特科技. Linux[EB/OL]. 2021[2021.8.31 xi文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-427996.html

到了这里,关于ECF机制:信号处理的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 语音信号处理 —— 笔记(一)音频信号处理

      声音的产生 :能量通过声带使其振动产生一股基声音,这个基声音通过声道 ,与声道发生相互作用产生共振声音,基声音与共振声音一起传播出去。 传感器以 某种频率 探测声音的振幅强度以及振动方向,所得到的一系列随时间变化的点。 传感器的探测频率,即为采样

    2023年04月09日
    浏览(52)
  • 【linux】信号——信号保存+信号处理

    自我名言 : 只有努力,才能追逐梦想,只有努力,才不会欺骗自己。 喜欢的点赞,收藏,关注一下把! 上一篇博客,我们已经学过信号预备知识和信号的产生,今天讲讲信号保存+信号处理以及其他补充知识。 补充一些概念。 实际执行信号的处理动作称为 信号递达(Delive

    2024年02月04日
    浏览(41)
  • 现代信号处理——阵列信号处理(空域滤波原理及其算法)

    一、阵列信号处理简介 1、阵列信号处理的研究内容:检测、估计、滤波、成像等。 2、阵列信号处理的研究对象:空间传播波携带信号(空域滤波) 3、阵列信号处理方法:统计与自适应信号处理技术(如谱估计、最优与自适应、滤波) 4、阵列信号处理的目的:①滤波:增强

    2024年02月02日
    浏览(91)
  • 数字信号处理8:利用Python进行数字信号处理基础

    我前两天买了本MATLAB信号处理,但是很无语,感觉自己对MATLAB的语法很陌生,看了半天也觉得自己写不出来,所以就对着MATLAB自己去写用Python进行的数字信号处理基础,我写了两天左右,基本上把matlab书上的代码全部用Python实现了,所以,今天贴的代码和图有些多, 要用到的

    2024年02月13日
    浏览(38)
  • 信号处理中简单实用的方法——对信号进行平滑处理

    从现实环境采集到的数据中经常混叠有微弱噪声,其中包括由于系统不稳定产生的噪声,也有周围环境引入的毛刺,这些弱噪声都需要在处理信号之前尽可能地消除或减弱。这一工作往往作为预处理的一部分。下面将介绍几种简单又实用的平滑处理方法:五点三次平滑法、

    2024年02月07日
    浏览(52)
  • 信号系统之连续信号处理

    1 Delta 函数 连续信号可以分解为缩放和移位的增量函数,就像处理离散信号一样。不同之处在于,连续 delta 函数比其离散函数复杂得多,在数学上也抽象得多。我们不是用它是什么来定义连续 delta 函数,而是用它所具有的特征来定义它。 一个思想实验将展示它是如何工作的

    2024年02月22日
    浏览(52)
  • Linux进程信号【信号处理】

    ✨个人主页: 北 海 🎉所属专栏: Linux学习之旅 🎃操作环境: CentOS 7.6 阿里云远程服务器 从信号产生到信号保存,中间经历了很多,当操作系统准备对信号进行处理时,还需要判断时机是否 “合适”,在绝大多数情况下,只有在 “合适” 的时机才能处理信号,即调用信号

    2024年02月11日
    浏览(39)
  • Linux进程信号 | 信号处理

    前面的文章中我们讲述了信号的产生与信号的保存这两个知识点,在本文中我们将继续讲述与信号处理有关的信息。 之前我们说过在收到一个信号的时候,这个信号不是立即处理的,而是要得到的一定的时间。从信号的保存中我们可以知道如果一个信号之前被block,当解除

    2024年02月09日
    浏览(41)
  • 【非欧几里得域信号的信号处理】使用经典信号处理和图信号处理在一维和二维欧几里得域信号上应用低通滤波器研究(Matlab代码实现)

     💥💥💞💞 欢迎来到本博客 ❤️❤️💥💥 🏆博主优势: 🌞🌞🌞 博客内容尽量做到思维缜密,逻辑清晰,为了方便读者。 ⛳️ 座右铭: 行百里者,半于九十。 📋📋📋 本文目录如下: 🎁🎁🎁 目录 💥1 概述 📚2 运行结果 2.1 算例1 2.2 算例2 2.3 算例3  2.4 算例4 

    2024年02月13日
    浏览(65)
  • 【lesson51】信号之信号处理

    信号产生之后,信号可能无法被立即处理,一般在合适的时候处理。 1.在合适的时候处理(是什么时候? ) 信号相关的数据字段都是在进程PCB内部。 而进程工作的状态一般如下: 在内核态中,从内核态返回用户态的时候,进行信号检测和处理! 我们为什么会进入内核态?

    2024年02月22日
    浏览(41)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包