探究终端会话与孤儿进程组的问题

作者：玩玩ftgcriug | 来源：互联网 | 2024-11-26 10:42

本文探讨了如何使Shell和程序同时响应Ctrl-C信号的方法，即通过将两者置于同一进程组并将其设为终端的前台进程组。

为了使Shell和某个程序能够同时接收到Ctrl-C信号，最有效的方式是将这两个进程设置在同一进程组，并且将此进程组设置为终端的前台进程组。例如，假设当前终端上的Bash进程PID为2774，可以通过以下C语言代码实现这一目标：

```c
#include
#include
#include

void handler(int n) {
printf("Caught SIGINT\n");
}

int main() {
setpgid(0, 2774); // 将test程序和bash设置为同一进程组
signal(SIGINT, handler);
while (1) {
sleep(1);
// kill(0, SIGINT); // 先注释掉
}
}
```

编译上述代码为`test`，并在运行前设置Bash的陷阱以捕获SIGINT信号：

```bash
trap 'echo Caught SIGINT' INT
```

理想情况下，运行`test`后按下Ctrl-C，屏幕上应显示“Caught SIGINT”和“Caught SIGINT”，但实际上没有任何输出。这涉及到控制终端、进程组等概念。具体来说，当Bash通过fork-exec启动`test`时，已调用`ioctl(fd, TIOCSPGRP, &子进程PID)`，这将子进程（即`test`）的PID设置为TTY的pgrp字段。通过`strace`命令或查看Bash和Linux内核源码可以验证这一点。当内核接收到Ctrl-C时，会将该信号作为普通字符放入终端接收缓冲区，随后调用终端行规程的`receive_buf`处理这些字符。一旦检测到Ctrl-C控制字符，会触发`isig`函数，进而调用`kill_pg(tty->pgrp, sig, 1)`向指定进程组发送信号。由于Bash已将TTY的pgrp更改为`test`的PID，而`test`在调用`setpgid`时从PGID表中脱离，导致没有进程接收到信号。

若取消对`kill`代码行的注释并重新编译运行，虽然`test`能正确显示“Caught SIGINT”，但Bash的相应消息未出现，原因是此时终端被`test`独占，尽管SIGINT已挂起于Bash。要解决这个问题，尝试恢复TTY的pgrp至Bash的PID，例如使用`tcsetpgrp(fd, 2774)`或`ioctl(fd, TIOCSPGRP, &id)`。然而，这些调用均失败，因为`test`无法更改TTY的pgrp。根据POSIX标准，不允许将孤儿进程组设置为TTY的前台进程组，孤儿进程组指组内所有成员要么与其父进程在同一组，要么分属不同会话，从而实现终端信号的隔离。在本例中，`test`设置后的进程组成为孤儿进程组，因此后续的`TIOCSPGRP`调用无效。

若需实现Ctrl-C同时影响两个进程，可在启动`test`时使用后台模式（`test &`），这样Bash不会调用`ioctl`让子进程独占终端，而是保持自身对终端的控制。这样一来，按下Ctrl-C后，两个进程均会响应并输出相应的消息。

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玩玩ftgcriug

这个家伙很懒，什么也没留下！

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