linux 异步信号处理机制-蜗niu漫步-ChinaUnix博客

PS: 本文很长，如果可以，请分几天学习！还附上了几个简单程序。主要给入门的孩子学习的。请高手飘过！本文主要讲解linux中的信号机制。

linux 信号是一种进程间异步通信机制。实际上是一种软中断机制。
    linux 下信号的生命周期如下：
        1)    在目的进程中安装该信号。即是设置捕获该信号时进程进程该执行的操作码。采用signal（）;sigaction（）系统调用来实现。
        2)    信号被某个进程产生，同时设置该信号的目的进程（使用pid），之后交给操作系统进行管理。采用kill()、arise()、alarm()等系统调用来实现。
        3)    信号在目的进程被注册。信号被添加进进程的PCB（task_struct）中相关的数据结构里——未决信号的数据成员。信号在进程中注册就是把信号值加入到进程的未决信号集里。
                并且，信号携带的其他信息被保留到未决信的队列的某个sigqueue结构中。
        4)    信号在进程中注销。在执行信号处理函数前，要把信号在进程中注销。对于非实时信号（不可靠信号），其在信号未决信号信息链中最多只有一个sigqueue 结构，因此该结构被释放后，相应的信号要在未决信号集删除。而实时信号（可靠信号），如果有多个sigqueue，则不会把信号从进程的未决信号集中删除。
        5)    信号生命的终结。进程终止当前的工作，保护上下文，执行信号处理函数，之后回复。如果内核是可抢占的，那么还需要调度。

    linux 信号的产生：
        1)    用户在终端输入，如Ctrl+C则产生终止的信号。
        2)    硬件产生的异常信号。
        3)    软件异常产生的信号。

        4)    进程终止的信号。例如某进程给另一个进程（包括自身）发送信号，如调用kill()函数可以发送信号给一进程或者进程组。
        在终端下输入命令--->ps 显示如下：

       之后可以输入指令：kill -SIGABRT XXXX           其中SIGABRT 为要发给指定进程的信号，这个的信号默认操作为终止进程，而XXXX很明显就是进程的PID啦。。。。。注意这里的kill不是指杀死的意思。是发送信号！
    linux 信号的发送：

        1)    进程发送信号给自己，用raise()函数。extern int raise(int __sig)    其中__sig为信号的值。
        2)    进程发送信号给其他的进程，用 kill() 函数。 extern int kill(__pid_t __pid ,int __sig)   其中__pid 很明显就是某进程的pid，而__sig同上。我们会问怎么知道某个进程的pid啊。？哈哈这里有个函数--> getpid()。这样我们可以利用getpid() 与kill() 这两个函数完成raise() 的功能。kill( getpid(), __sig )。其实我们会注意到，如果当有两个C文件用GCC编译链接后为A , B 两个可执行文件，我们在编程时不知道其运行时的PID，即如果要A要给B发送信号，但我们在编程时A是不能知道B文件运行时的PID的。那样A在编程时，kill() 中的PID不能确定，不能给B发送信号啊！怎么办。。。？哈哈，我这里有个思路！！在C程序文件中利用fork()函数产生一个子进程，在子进程中执行原来A程序文件的内容（又或者在子进程中调用execX系列的系统调用，执行一个新的程序，而这个新的程序就是B的可执行文件了。），而B程序文件则在父进程中执行，这样就可以知道B的PID啦，怎么知道？getpppid() 就得咯。
       3)    aralm() 定时器，在一定时间内产生SIGALRM信号。 extern unsigned int    alarm( unsigned int __sec) 其中__sec是以秒为单位的时间。默认的情况下，在进程接收alarm() 的信号后会终止的。这里要注意的是，子进程并不继承父进程的alarm 信号。在调用exec()执行新的程序的时候，原来设置的alarm 仍然有效。

    linux 信号的安装：
        1)    安装信号函数，signal()。 extern _sighandler_t signal(int __sig, _sighandler_t __handler)     其中__sig为接收到的信号，__handler 为接收信号后处理代码的入口。__handler 可以为以下的3个宏————>SIG_DFL(默认的操作), SIG_ERR(返回错误), SIG_IGN(忽略信号).
                例子：        void my_sig_handler(ing __sig){
                                                    printf("i got a sig %d\n",__sig);
                                            }
                                  main(){
                                        signal(SIGUSR1, my_sig_handler);

                                        }
            因为 signal() 只能安装简单的信号，在linux里其已近开始逐渐被淘汰了。取而代之的是强大的sigaction()
        2)    安装信号函数，sigaction()。 extern int ssigaction(int __sig , struct sigaction * __N_act ,struct sigaction * __O_act)。
               其中，__sig是要安装的信号，__N_act是描述信号要执行的操作与相关的信息。如果 __N_act 为NULL，那么信号的处理将不会改变。__O_act存储在执行这个信号之前这个信号安装的信息。

struct sigaction {

                     union {
                                      __sighandler_t _sa_handler;        //对信号处理的函数
                                      void (*_sa_sigaction)(int, struct siginfo *, void *);        //信号捕获函数
                                  } __u;
                     sigset_t sa_mask;                    //在执行信号捕获的期间要屏蔽的其他信号
                   unsigned long sa_flags;          //这是影响信号行为的标记
                     void (*sa_restorer)(void);       //这个是没有被使用的
                    };

#define sa_handler _u._sa_handler // 对union中两个成员重定义
#define sa_sigaction _u._sa_sigaction

                这里对各个成员进行解释，sa_handler 与sa_sigaction两者取其一即可。使用前者则与signal()函数一样，而后者则有专门的用途！sa_mask为信号集，执行信号捕获函数时要添加到进程的屏蔽信号集的信号集。要注意的是，不会将SIGSTOP与SIGKILL 添加到进程的屏蔽信号集中，这是系统强制执行用来给超级用户终止普通进程用的。sa_flags 是影响信号行为的标记。对于sa_flags有以下几种取值，可以为其中的一个也可以为其中的几个。
               1：SA_NOCLDSTOP，在子进程退出的时候不会生成SIG_CHLD信号。
               2：SA_ONSTACK ,设置了这个标志并且使用sigaltstack()或者sigstack() 声明备份信号堆栈，信号会传递给这个堆栈中的调用进程，否则，信号在当前堆栈中传递。
               3：SA_RESETHAND ,如果设置了这个标志，sigcation()的行为如同设置了SA_NODEFER标志。而且处理后信号的处理方法将重置为SIG_DFL，并且进入信号处理程序后将清除SA_SIGINFO标志。
               4：SA_RESTART ,影响可中断函数的行为，中断函数会失败。而且会设置errno全局变量。
               5：SA_SIGINFO ,如果没有设置这个标志并且捕获了信号，信号的捕获函数会以以下的形式：void func (int __sig) ，这样必须使用sa_handler 成员来描述信号捕获函数，而且不许修改sa_sigaction的成员。
               6：SA_NOCLDWAIT.如果设置这个标志，并且sig等于SIGCHLD，那么子进程在终止时不会转化为僵死进程。如果调用的进程之后等待其子进程，并且调用进程没有非等待的子进程（已经变为僵尸进程），那么调用的进程会阻塞直到所有的子进程都终止，并且wait()系列的函数都会失败。
               7：SA_NODEFER ,设置这个标志并且捕获到信号，那么进程进入信号处理程序后，信号将不会添加到进程的屏蔽信号集中，除非，将其添加到sa_mask成员。否则，在进入信号处理程序后，sig始终会添加到进程屏蔽信号集中。
               ps：。。。。。这么多。。不要记。。用时候拿出来查下就得啦。。。。对于这两个安装函数，由于signal()有系统漏洞，一般不建议使用。


        linux 安装信号：
                1)    先来区分一下信号的屏蔽与忽略。
                               信号的屏蔽：就是给进程发送信号，可是进程不捕获信号，而是让这个信号处于未决状态。当信号不再屏蔽这个信号的时候，才去捕获该信号。
                               信号的忽略：系统仍然传递这个信号给进程，但进程不对这个信号任何处理。

                2)    信号集：为了方便管理进程的多个信号，linux 使用了信号集。
                                  定义在不同的版本是不同的。以下是2.6.39的。linux-2.6.39.1/include/asm-generic/signal.h
                                  typedef struct {
                                                unsigned long sig[_NSIG_WORDS];
                                        } sigset_t;
                3)    设置屏蔽信号集：extern int sigprocmask(int __how, __const sigset_t *__restrict __set, sigset_t * __restrict __oset ) 调用成功返回0,否则为-1.
                                   其中参数解释如下：
　　                                __how 指示如何修改屏蔽信号
　　                               __set是一个非空指针时，根据__how修改屏蔽信号
　　                                __oset是一个非空指针时，存放当前屏蔽信号集
　　                                若__set为NULL，不改变该进程的信号屏蔽字，__how也无意义，这是可以查看进程的屏蔽信号集！保存在__oset中。