linux的信号机制

浏览数：24 / 时间：2015年06月20日

软中断信号（signal，又简称为信号）用来通知进程发生了异步事件。进程之间可以互相通过系统调用kill发送软中断信号。内核也可以因为内部事件而给进程发送信号，通知进程发生了某个事件。注意，信号只是用来通知某进程发生了什么事件，并不给该进程传递任何数据。

简介

收到信号的进程对各种信号有不同的处理方法。处理方法可以分为三类：第一种是类似中断的处理程序，对于需要处理的信号，进程可以指定处理函数，由该函数来处理。第二种方法是，忽略某个信号，对该信号不做任何处理，就象未发生过一样。其中，有两个信号不能忽略：SIGKILL及SIGSTOP；第三种方法是，对该信号的处理保留系统的默认值，这种缺省操作，对大部分的信号的缺省操作是使得进程终止。进程通过系统调用signal来指定进程对某个信号的处理行为。

内核给一个进程发送软中断信号的方法，是在进程所在的进程表项的信号域设置对应于该信号的位。这里要补充的是，如果信号发送给一个正在睡眠的进程，那么要看该进程进入睡眠的优先级，如果进程睡眠在可被中断的优先级上，则唤醒进程；否则仅设置进程表中信号域相应的位，而不唤醒进程。这一点比较重要，因为进程检查是否收到信号的时机是：一个进程在即将从内核态返回到用户态时；或者，在一个进程要进入或离开一个适当的低调度优先级睡眠状态时。

内核处理一个进程收到的信号的时机是在一个进程从内核态返回用户态时。所以，当一个进程在内核态下运行时，软中断信号并不立即起作用，要等到将返回用户态时才处理。进程只有处理完信号才会返回用户态，进程在用户态下不会有未处理完的信号。
第二个要引起注意的是，如果要捕捉的信号发生于进程正在一个系统调用中时，并且该进程睡眠在可中断的优先级上，这时该信号引起进程作一次longjmp，跳出睡眠状态，返回用户态并执行信号处理例程。当从信号处理例程返回时，进程就象从系统调用返回一样，但返回了一个错误代码，指出该次系统调用曾经被中断。这要注意的是，BSD系统中内核可以自动地重新开始系统调用。
第三个要注意的地方：若进程睡眠在可中断的优先级上，则当它收到一个要忽略的信号时，该进程被唤醒，但不做longjmp，一般是继续睡眠。但用户感觉不到进程曾经被唤醒，而是象没有发生过该信号一样。

SIGCHLD的语义为:子进程状态改变后产生此信号，父进程需要调用一个wait函数以确定发生了什么。缺省情况下，该进程就象没有收到该信号似的，如果父进程执行了系统调用wait，进程将从系统调用wait中醒来并返回wait调用，执行一系列wait调用的后续操作（找出僵死的子进程，释放子进程的进程表项），然后从wait中返回。如果该进程捕捉了这个信号，就象普通信号处理一样转到处理例程。

实现

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
但这种格式在不同的系统中有不同的类型定义，所以要使用这种格式，最好还是参考一下联机手册。

在调用中，参数signum指出要设置处理方法的信号。第二个参数handler是一个处理函数，或者是
SIG_IGN：忽略参数signum所指的信号。
SIG_DFL：恢复参数signum所指信号的处理方法为默认值。

传递给信号处理例程的整数参数是信号值，这样可以使得一个信号处理例程处理多个信号。系统调用signal返回值是指定信号signum前一次的处理例程或者错误时返回错误代码SIG_ERR。

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <signal.h>
 4 
 5 void sigroutine(int no) {
 6     switch(no) {
 7         case SIGINT: printf("sigint\n"); break;
 8         case SIGQUIT: printf("sigquit\n"); break;
 9     }
10 }
11 
12 int main() {
13     printf("process id is %d\n", getpid());
14     signal(SIGINT, sigroutine);
15     signal(SIGQUIT, sigroutine);
16     
17     while (true);
18 
19     return 0;
20 }

ctrl+c就是SIGINT。

ctrl+/就是SIGQUIT。

kill -9 process_id杀掉进程。SIGKILL。

系统调用kill用来向进程发送一个信号。该调用声明的格式如下：
int kill(pid_t pid, int sig);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

该系统调用可以用来向任何进程或进程组发送任何信号。如果参数pid是正数，那么该调用将信号sig发送到进程号为pid的进程。如果pid等于0，那么信号sig将发送给当前进程所属进程组里的所有进程。如果参数pid等于-1，信号sig将发送给除了进程1和自身以外的所有进程。如果参数pid小于- 1，信号sig将发送给属于进程组-pid的所有进程。如果参数sig为0，将不发送信号。该调用执行成功时，返回值为0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码errno。

系统调用pause的作用是等待一个信号。该调用的声明格式如下：
int pause(void);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include <unistd.h>

该调用使得发出调用的进程进入睡眠，直到接收到一个信号为止。该调用总是返回-1，并设置错误代码为EINTR（接收到一个信号）。

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <signal.h>
 4 
 5 void sigroutine(int no) {
 6     switch(no) {
 7         case SIGINT: printf("sigint\n"); break;
 8         case SIGQUIT: printf("sigquit\n"); break;
 9     }
10 }
11 
12 int main() {
13     printf("process id is %d\n", getpid());
14     signal(SIGINT, sigroutine);
15     signal(SIGQUIT, sigroutine);
16     
17     while (pause());
18     return 0;
19 }

int getitimer(int which, struct itimerval *value);
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue);
在使用这两个调用的进程中加入以下头文件：
#include <sys/time.h>

该系统调用给进程提供了三个定时器，它们各自有其独有的计时域，当其中任何一个到达，就发送一个相应的信号给进程，并使得计时器重新开始。三个计时器由参数which指定，如下所示：
TIMER_REAL：按实际时间计时，计时到达将给进程发送SIGALRM信号。
ITIMER_VIRTUAL：仅当进程执行时才进行计时。计时到达将发送SIGVTALRM信号给进程。
ITIMER_PROF：当进程执行时和系统为该进程执行动作时都计时。与ITIMER_VIR-TUAL是一对，该定时器经常用来统计进程在用户态和内核态花费的时间。计时到达将发送SIGPROF信号给进程。

定时器中的参数value用来指明定时器的时间，其结构如下：
struct itimerval {
struct timeval it_interval; /* 下一次的取值 */
struct timeval it_value; /* 本次的设定值 */
};

该结构中timeval结构定义如下：
struct timeval {
long tv_sec; /* 秒 */
long tv_usec; /* 微秒，1秒 = 1000000 微秒*/
};

在setitimer 调用中，参数ovalue如果不为空，则其中保留的是上次调用设定的值。定时器将it_value递减到0时，产生一个信号，并将it_value的值设定为it_interval的值，然后重新开始计时，如此往复。当it_value设定为0时，计时器停止，或者当它计时到期，而it_interval 为0时停止。调用成功时，返回0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码errno：
EFAULT：参数value或ovalue是无效的指针。
EINVAL：参数which不是ITIMER_REAL、ITIMER_VIRT或ITIMER_PROF中的一个。

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <unistd.h>
 3 #include <signal.h>
 4 #include <sys/time.h>
 5 
 6 void sigroutine(int no) {
 7     switch(no) {
 8         case SIGALRM: printf("SIGALRM\n"); break;
 9         case SIGVTALRM: printf("SIGVTALRM\n"); break;
10     }
11 }
12 
13 int main() {
14     printf("process id is %d\n", getpid());
15     signal(SIGALRM, sigroutine);
16     signal(SIGVTALRM, sigroutine);
17 
18     itimerval real;
19     real.it_value.tv_sec = 5;
20     real.it_value.tv_usec = 0;
21     real.it_interval.tv_sec = 0;
22     real.it_interval.tv_usec = 500000;
23     setitimer(ITIMER_REAL, &real, NULL);
24     
25     itimerval vt;
26     vt.it_value.tv_sec = 2;
27     vt.it_value.tv_usec = 0;
28     vt.it_interval.tv_sec = 1;
29     vt.it_interval.tv_usec = 0;
30     setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &vt, NULL);
31 
32     while (pause());
33 }