Unix环境编程: 信号
来源:互联网 发布:巨库软件官网 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 15:05
Linux系统中支持各种各样的信号, 总共有31个之多,除此之外它还允许用户自定义信号,总之信号很多,用到的时候记得可以去 /usr/include/bits/signum.h 中去查看哦。
1 信号处理函数的注册
信号跟中断很类似,可以看做是一种软件中断,既然是中断,那么就应该有中断处理函数,没有我们使用下面的函数来注册一个信号处理函数:
typedef void (*sighandler_t)(int);sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);signal 函数用来注册为一个信号注册一个处理函数,也就是参数中的handler啦,这个handler可以设置为 a) SIG_IGN,来忽略这个信号, b)SIG_DFL,来使用系统默认的处理方式处理信号,c)一个自定义的函数地址,也就是用户自己的信号处理函数。signal函数的返回值是之前设置的信号处理函数,或者出现错误时返回SIG_ERR。
2 信号的发生
信号一般会在发生硬件异常(除以零)或者在终端上我们按了特殊的按键或者使用以下函数来产生信号
int kill(pid_t pid, int signo) : 向指定的进程发送一个特定的信号。根据pid的不同这个函数有不同的变现
pid > 0: 发送信号到pid指定的进程
pid == 0:发送信号到发送者所在进程组的所有进程,init进程与内核进程除外
pid < 0:发送信号到发送者所在进程组的所有进程(进程组ID为pid的绝对值),依然init进程与内核进程除外
pid == -1:发送信号到系统 上的所有进程,依然init与内核进程除外
关于kill,另一个用途就是检查一个进程是否存在。由于所有有效的信号值都是大于 0 的,那么 0 就光荣的来完成这个任务吧。
如果我们想检查pid为12345的进程是否存在,我们就这样写:
if ((ret = kill(12345, 0)) == -1) { if (errno == ESRCH) { printf("The prcess is not exist\n"); }}PS:(你想发送信号到进程当然首先确保你有权限才行,root用户可以向所有进程发信号,普通进程只可以向real UID 或者 effective UID 相同的进程发送信号)。
int raise(int signo): 向本进程发送一个特定的信号
unsigned int alarm(unsigned int seconds):定时器,到时之后会产生SIGALRM信号。其返回值为上次设置的定时器剩余时间,参数为定时的时间,如果为 0 则设置的定时器被取消
int pause(void):挂起当前进程,直到有一个信号处理函数返回。
void abort(void):产生信号SIGABRT给当前进程,进程不可以忽略该信号,而且即使用户捕获了该信号并处理啦,当处理函数返回的时候,进程也会结束。
3 信号集合
有时候我们需要告诉内核不要将特定的信号发送给本进程,这就需要用一个数据来标识我们允许那些信号发生,不允许哪些信号发生,OK,其实是可以用一个整型数据的32位老表示各个信号的开与关啦,不过由于系统上允许的信号数目可能超过32个,所以才定义了这个概念,信号集合,以及操作信号集合的方法:
int sigempty(sigset_t *set)int sigfillset(sigset_t *set)int sigaddset(sigset_t *set, int signo)int sigdelset(sigset_t *set, int signo)int sigismember(const sigset_t *set, int signo)
在这里假定信号的总个数不超过31个,这样我们就可以用一个int来标识所有的信号,以上几个函数就可以这样实现
typedef sigset_t int;#define sigemptyset(ptr) (*(ptr) = 0)#define sigfillset(ptr) ((*(ptr) = ~(sigset_t)0), 0)int sigaddset(sigset_t *set, int signo){ //FIXME check if set and signo is valid int sig = 1 << (signo - 1); *set |= sig; return 0;}int sigdelset(sigset_t *set, int signo){ //FIXME check if set and signo is valid int sig = 1 << (signo - 1); *set &= ~sig; return 0;}int sigismember(const sigset_t *set, int signo){ //FIXME check if set and signo is vallid return ((*set & (1<<(signo - 1))) != 0);}
4 信号掩码
一个进程的信号掩码是当前被阻塞而不能递送给进程的信号集合,使用下面的系统调用可以来查看或改变信号掩码
int sigprocmask(int how, const sigset_t *restrict set, sigset_t * restrict oset)如果oset 不为NULL, 那么oset作为返回值,这里面存放着当前的信号掩码
如果set不为NULL,那么参数how指定了对现在的信号掩码如何修改:
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
how 描述
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
SIG_BLOCK 新的信号掩码是当前的值与set指向的信号集合的并,也就是说set里面是我们想阻塞的额外的信号
SIG_UNBLOCK 新的信号掩码是当前的值与set补集的交集,也就说set里面是我们想要unblock的信号
SIG_SETMASK 新的信号掩码就是set里面的所有信号
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
如果set是NULL, 信号掩码值不变,参数how被忽略
5 信号挂起
我们再来讲一个概念,就是信号挂起(pending)。一个信号处理函数由于特定信号被调用,我们程该信号被delivered to 进程,在信号产生后被递送前的这段时间,被称为信号挂起(pending)。从前面的描述知道,我们可以block一个信号,如果被block的信号产生了,那么这个信号就处在pending状态,除非我们给它unblock。
也就是说,如果一个信号处在pending 状态,这个时候我们使用sigprocmask来将这个信号unblock啦,那么这个信号在sigprocmask返回之前就被delivered 到进程啦。
如果一个信号处在pending状态,然后又来了一个相同的信号,那么后续的信号不会被保存起来(通常是个队列),也就是说,当unblock这个信号的时候,处理函数只会被调用一次。
我们可以使用一下函数来获得当前进程挂起了那些信号:
int sigpending(sigset_t *set)
6 最新的sigaction
是时候来介绍一下新版本Linux中使用的sigaction啦,这个函数同signal()的作用类似,也是用来注册信号处理函数的,不过它更安全,功能更多,是用来取代signal()的。int sigaction(int signo, const struct sigaction *restrict act, struct sigaction *restrict oact)其中的结构体为
struct sigaction { void (*sa_handler)(int); sigset_t sa_mask; int sa_flags; void (sa_sigaction*)(int, siginfo_t *, void *);}在这个结构体中,sa_handler就是要注册的信号处理函数,sa_mask为要添加的信号掩码,sa_flags指定了处理信号的许多选项,其中如果sa_flags被设置成SA_SIGINFO,那么信号处理函数将会使用sa_sigaction而不是sa_handler,其中的siginfo_t中包含了很多的关于信号的信息。
在使用这个函数的时候,只需要将struct sigaction结构体赋于正确的值就可以啦。
7 sigsuspend(sigset_t *set)
考虑这样一种情况,我们想要使用sigprocmask来保护临界区内的代码不被信号SIGINT打断,临界区内的代码执行完毕后我们恢复信号掩码并等待之前block的信号发生,然后再继续运行。我们可以这样做
sigset_t newset, oldset;sigemptyset(&newset);sigaddset(&newset, SIGINT);sigprocmask(SIG_BLOCK, &newset, &oldset);/*critical region of code */sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldset, NULL);pause();/* continue... */
上面的代码有些问题,假如SIGINT信号发生在sigprocmask与pause之间的话就有可能导致pause永远阻塞在那里。怎么办呢,不用怕,Linux系统考虑到了这种情况并将设置信号掩码与pause函数作为一个原子操作实现了sigsuspend函数:
int sigsuspend(sigset_t *set)这个函数将当前进程的信号掩码设置为set,并等到信号发生再返回,不过它的返回值永远为-1!当此函数返回后,进程的信号掩码又恢复到调用之前的值。
8 信号的字符串信息
信号也有与errno类似的特性,就是转化成字符串,更具有可读性,主要有以下几个函数
<span style="font-family:Courier New;font-size:12px;">void psignal(int signo, const char *msg) : the output format is "msg: XXX"char *strsignal(int signo) //same as strerror/* 此外还有信号值与字符串的对应关系函数 */int sig2str(int signo, char *str)int str2sig(const char *str, int *signo)</span>
总结
这篇文章主要介绍了Linux上的信号以及处理,主要涉及到了信号的发生,信号的递送(信号处理),信号掩码与信号集的用途以及一些基于信号实现的系统调用。在使用信号时必须非常细致,何时屏蔽那种信号,何时恢复信号处理等等都需要非常小心,复杂但是有用。作为实例最后再来一个由信号实现的sleep函数吧:
static void sig_alrm(int signo){ printf("signal alarm handler\n"); return;}unsigned int sleep(unsigned int nsecs){ struct sigaction newact, oldact; sigset_t newmask, oldmask, suspmask; unsigned int unslept; /* set signal handler */ newact.sa_handler = sig_alrm; sigemptyset(&newact.sa_mask); newact.sa_flags = 0; sigaction(SIGALRM, &newact, &oldact); /* block signal alrm and save current signal mask */ sigemptyset(&newmask); sigaddset(&newmask, SIGALRM); sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask); alarm(nsecs); suspmask = oldmask; sigdelset(&suspmask, SIGALRM); sigsuspend(&suspmask); unslept = alarm(0); sigaction(SIGALRM, &oldact, NULL); sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL); return unslept;}
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