进程间通信------信号signal

  1. 信号的机制
    进程A给进程B发送信号,进程B收到信号之前执行自己的代码,收到信号之后不管执行到程序的什么位置,都要暂停执行去处理信号,处理完信号之后再继续执行。
    每个进程收到的所有信号都是由内核发送的。

进程A给进程B发送信号示意图:
进程间通信------信号signal
2. 信号的状态
信号有三种状态:产生、未决、递达。
信号的产生:
(1) 按键产生,如:Ctrl+c、Ctrl+z等。
(2) 系统调用产生,如:kill、raise、abort。
(3) 软件条件产生,如:定时器alarm。
(4) 硬件异常条件,如:非法访问内存(段错误)、除0(浮点数除外)、内存对齐出错(总线错误)。
(5) 命令产生,如:kill命令。
未决:产生和递达之间的状态。主要由于阻塞(屏蔽)导致该状态。
递达:递送并且到达进程。

  1. 信号的处理方式
    (1)执行默认动作。
    (2)忽略信号(丢弃不处理)。
    (3)捕捉信号(调用用户的自定义的处理函数)。

  2. 信号的特质
    信号的实现手段导致信号有很强的延时性,但对于用户来说,时间非常短,不易察觉。
    Linux内核的进程控制块PCB是一个结构体,task_struct, 除了包含进程id,状态,工作目录,用户id,组id,文件描述符表,还包含了信号相关的信息,主要指阻塞信号集和未决信号集。(注:表示PCB的task_struct结构体定义在:/usr/src/linux-headers-4.4.0-97/include/linux/sched.h:1390)

  3. 阻塞信号集和未决信号集
    阻塞信号集中保存的都是被当前进程阻塞的信号。若当前进程收到的是阻塞信号集中的某些信号,这些信号需要暂时被阻塞,不予处理。
    信号产生后由于某些原因(主要是阻塞)不能抵达,这类信号的集合称之为未决信号集。在屏蔽解除前,信号一直处于未决状态;若是信号从阻塞信号集中解除阻塞,则该信号会被处理,并从未决信号集中去除。

  4. 信号的四要素(通过man 7 signal查看)
    (1) 信号的编号:使用kill -l命令可以查看当前系统有哪些信号,不存在编号为0的信号。其中1-31号信号称之为常规信号(也叫普通信号或标准信号),34-64称之为实时信号,驱动编程与硬件相关。
    (2) 信号的名称
    (3) 产生信号的事件
    (4) 信号的默认处理动作:
    Term:终止进程
    Ign:忽略信号 (默认即时对该种信号忽略操作)
    Core:终止进程,生成Core文件。(查验死亡原因,用于gdb调试)
    Stop:停止(暂停)进程
    Cont:继续运行进程
    注意:The signals SIGKILL and SIGSTOP cannot be caught, blocked, or ignored.

  5. 信号相关函数
    (1) signal函数

  • 函数作用:注册信号捕捉信号。

  • 函数原型:

    typedef void (*sighandler_t)(int);
    sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
    
  • 函数参数:
    signum:信号编号
    handler:信号处理函数

(2) kill函数/命令

  • 描述:给指定进程发送指定信号

  • kill命令:kill -SIGKILL 进程PID

  • kill函数原型:

    int kill(pid_t pid, int sig);
    
  • 函数返回值:成功返回0,失败返回-1,设置errno值。

  • 函数参数:
    sig信号参数:尽量使用宏名,因为不同操作系统信号编号可能不同,但名称一致。
    pid参数:
    pid>0:发送给指定的进程。
    pid=0:发送信号给调用kill函数的进程同一进程组的所有进程。
    pid<-1:取|pid|发给对应进程组。
    pid=-1:发送给进程有权限发送的系统中所有进程。
    (进程组:每个进程都属于一个进程组,进程组是一个或多个进程集合,他们相互关联,共同完成一个实体任务,每个进程组都有一个进程组长,默认进程组ID与进程组长ID相同。)

(3) raise函数、abort函数
raise:

  • 函数描述:给当前进程发送指定信号(自己给自己发)

  • 函数原型:

    int raise(int sig);
    
  • 函数返回值:成功返回0,失败返回非0值。

  • 函数拓展:raise(signo) == kill(getpid(), signo);

abort:

  • 函数描述:给自己发送异常终止信号(6)SIGANRT),并产生core文件。

  • 函数原型:

    void abort(void);
    
  • 函数拓展:abort() == kill(getpid(), SIGABRT);

(4) alarm函数

  • 函数原型:

    unsigned int alarm(unsigned int seconds); 
    
  • 函数描述:设置定时器(闹钟)。在指定seconds后,内核会给当前进程发送14)SIGALRM信号。进程收到该信号,默认动作终止。每个进程都有且只有唯一的一个定时器。

  • 函数返回值:返回0或剩余的秒数,无失败。
    如:
    进程间通信------信号signal

  • 注意:alarm使用的是自然定时法,与进程状态无关,就绪、运行、挂起(阻塞、暂停)、终止、僵尸...无论进程处于何种状态,alarm都计时。取消定时器:alarm(0),返回旧闹钟余下秒数

(5)setitimer函数

  • 函数原型:

    int setitimer(int which, const struct itimerval *new_value,struct itimerval *old_value);
    
  • 函数描述:设置定时器,可代替alarm函数,精度微妙us,可以实现周期定时。

  • 函数返回值:成功返回0,失败返回-1,并设置errno值。

  • 函数参数:
    which:指定定时方式:

(未完待续...)

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