实验3软件中断通信
实验的目的
1、了解什么是信号
2、熟悉LINUX系统中进程间软中断通信的基本原理
实验内容
1、编写程序：用fork ()编写两个子进程，用系统调用signal )使父进程捕获来自键盘的中断信号(按^c键)； 捕获中断信号后，父进程通过系统调用kill ()向两个子进程发送信号，子进程捕获信号并分别输出以下信息后结束。
Child process1 is killed by parent！
Child process2 is killed by parent！
父进程等待两个子进程结束，然后输出以下信息退出：
Parent process is killed！
2 .分析软中断通信实现进程同步的机理
实验指导
一.信号
1、信号的基本概念
每个信号对应一个signal number，即一个称为信号编号的正整数常量。 系统头文件中定义的()表示在同一用户的进程之间传输预定消息的类型，用于通知进程发生了某些异常事件。 每个进程在运行时使用信号机制来检查信号是否到达。 在某些情况下，中断正在执行的程序，转移到与其信号对应的处理程序，完成其事件的处理； 处理完成后，返回原来的断点继续执行。 实际上，信号机制是对中断机制的模拟，因此在早期的UNIX版本中也称为软中断。
信号和中断的相似之处：
(1)采用了相同的异步通信方式
2 )当检测到信号或中断请求时，都暂停执行中的程序，转移到相应的处理程序的执行；
)3)全部处理完毕后恢复原断点；
)4)可以切断信号和中断。
信号和中断的区别：
)中断有优先级，信号没有优先级，所有信号都是平等的。
)2)信号处理程序在用户状态下执行，中断处理程序在核心状态下执行
)3)中断响应是及时的，但是信号响应通常有很大的延迟时间。
信号机制具有以下三个功能：
(1)发送信号。 发送信号的程序用系统调用kill ()实现；
2 )预置对信号的处理方式。 接收信号的程序用signal ()实现处理方式的预置；
)3)接收信号的过程按照事先的规定完成对该事件的处理。
2、信号发送
信号的发送是发送过程向指定过程的信号字段之一发送信号。 如果目标进程以可中断的优先级休眠，则核心将触发它，发送进程将终止。 一个过程表示该信号字段中可能设置了多个位，有多种类型的信号到达，但对于一种信号，过程只记住其中的一种。
进程用kill ()向进程或进程组发出信号。
3、对信号处理
当进程进入或退出低优先级休眠状态，或者进程从核心状态返回到用户状态时，核心会检查进程是否出现软中断。 当进程处于核心状态时，即使收到软中断也会被忽略； 只有在返回用户状态后，才会处理软中断信号。 软中断信号的处理分为三种情况进行：
)1)如果进程收到的软中断是决定忽略的信号(function=1)，则进程不执行任何操作并立即返回；
)2)进程受到软中断而结束(function=0)；
)3)执行用户设置的软中断处理程序。
二.有关的中断呼叫
1、基尔() )
系统调用格式
intkill(PID，sig ) )。
参数的定义
int pid，sig；
其中pid是进程或进程组的标识符，而参数sig是要发送的软中断信号。
)1)如果是pid0，则核向进程pid发送信号。
)2)如果pid=0，则核心向与发送进程相同的组中的所有进程发信号。
)3)如果pid=-1，则核心向所有用户标识符真正等于发送进程的有效用户标识号的进程发送信号。
2、signal () )
允许预设信号处理方式，调用进程控制软中断信号。
系统调用格式
信号(SIG，function ) )。
头文件是
#包含
参数的定义
信号(SIG，function ) )。
int sig；
void(*func ) )
其中，sig用于指定信号的类型，sig为0表示没有接收到任何信号。 剩下的人如下表所示。
值名称说明
01SIGHUP锁定(hangup ) )。
02SIGINT中断，用户从键盘上按^c或^break键时
03SIGQUIT结束，用户从键盘上按下quit键时
04非法命令
05跟踪05SIGTRAP陷阱，启动进程，跟踪代码执行
06SIGIOTIOT命令
07SIGEMT
EMT指令08 SIGFPE 浮点运算溢出
09 SIGKILL 杀死、终止进程
10 SIGBUS 总线错误
11 SIGSEGV 段违例(segmentation violation)，进程试图去访问其虚地址空间以外的位置
12 SIGSYS 系统调用中参数错，如系统调用号非法
13 SIGPIPE 向某个非读管道中写入数据
14 SIGALRM 闹钟。当某进程希望在某时间后接收信号时发此信号
15 SIGTERM 软件终止(software termination)
16 SIGUSR1 用户自定义信号1
17 SIGUSR2 用户自定义信号2
18 SIGCLD 某个子进程死
19 SIGPWR 电源故障
function：在该进程中的一个函数地址，在核心返回用户态时，它以软中断信号的序号作为参数调用该函数，对除了信号SIGKILL，SIGTRAP和SIGPWR以外的信号，核心自动地重新设置软中断信号处理程序的值为SIG_DFL，一个进程不能捕获SIGKILL信号。
function 的解释如下：
(1)function=1时，进程对sig类信号不予理睬，亦即屏蔽了该类信号；
(2)function=0时，缺省值，进程在收到sig信号后应终止自己；
(3)function为非0，非1类整数时，function的值即作为信号处理程序的指针。
三、参考程序
#include
#include
#include
void waiting( ),stop( );
int wait_烂漫的鸭子;
main( )
{
int p1,p2,stdout;
while((p1=fork( ))= =-1); /*创建子进程p1*/
if (p1>0)
{
while((p2=fork( ))= =-1); /*创建子进程p2*/
if(p2>0)
{
wait_烂漫的鸭子=1;
signal(SIGINT,stop); /*接收到^c信号，转stop*/
waiting( );
kill(p1,16); /*向p1发软中断信号16*/
kill(p2,17); /*向p2发软中断信号17*/
wait(0); /*同步*/
wait(0);
printf("Parent process is killed!/n");
exit(0);
}
else
{
wait_烂漫的鸭子=1;
signal(17,stop); /*接收到软中断信号17，转stop*/
waiting( );
lockf(stdout,1,0);
printf("Child process 2 is killed by parent!/n");
lockf(stdout,0,0);
exit(0);
}
}
else
{
wait_烂漫的鸭子=1;
signal(16,stop); /*接收到软中断信号16，转stop*/
waiting( );
lockf(stdout,1,0);
printf("Child process 1 is killed by parent!/n");
lockf(stdout,0,0);
exit(0);
}
}
void waiting( )
{
while(wait_烂漫的鸭子!=0);
}
void stop( )
{
wait_烂漫的鸭子=0;
}
四、运行结果 屏幕上无反应，按下^C后，显示 Parent process is killed! 五、分析原因 上述程序中，signal( )都放在一段程序的前面部位，而不是在其他接收信号处。这是因为signal( )的执行只是为进程指定信号值16或17的作用，以及分配相应的与stop( )过程链接的指针。因而，signal( )函数必须在程序前面部分执行。 本方法通信效率低，当通信数据量较大时一般不用此法。 六、思考 1、该程序段前面部分用了两个wait(0)，它们起什么作用？ 2、该程序段中每个进程退出时都用了语句exit(0)，为什么？ 3、为何预期的结果并未显示出？ 4、程序该如何修改才能得到正确结果？ 5、不修改程序如何得到期望的输出？