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这篇文章主要介绍了Linux的Signal机制是什么的相关知识，内容详细易懂，操作简单快捷，具有一定借鉴价值，相信大家阅读完这篇Linux的Signal机制是什么文章都会有所收获，下面我们一起来看看吧。
Signal机制在Linux中是一个非常常用的进程间通信机制，很多人在使用的时候不会考虑该机制是具体如何实现的。signal机制可以被理解成进程的软中断，因此，在实时性方面还是相对比较高的。
信号的名字和编号： 每个信号都有一个名字和编号，这些名字都以“SIG”开头，例如“SIGIO ”、“SIGCHLD”等等。 信号定义在signal.h头文件中，信号名都定义为正整数。 具体的信号名称可以使用kill -l来查看信号的名字以及序号，信号是从1开始编号的，不存在0号信号。kill对于信号0又特殊的应用。
信号的名称
信号的处理： 信号的处理有三种方法，分别是：忽略、捕捉和默认动作
SIGKILL和SIGSTOP）。因为他们向内核和超级用户提供了进程终止和停止的可靠方法，如果忽略了，那么这个进程就变成了没人能管理的的进程，显然是内核设计者不希望看到的场景man 7 signal来查看系统的具体定义。在此，我就不详细展开了，需要查看的，可以自行查看。也可以参考 《UNIX 环境高级编程（第三部）》的 P251——P256中间对于每个信号有详细的说明。了解了信号的概述，那么，信号是如何来使用呢？
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其实对于常用的 kill 命令就是一个发送信号的工具，
kill 9 PID来杀死进程。比如，我在后台运行了一个 top 工具，通过 ps 命令可以查看他的 PID，通过 kill 9 来发送了一个终止进程的信号来结束了 top 进程。如果查看信号编号和名称，可以发现9对应的是 9) SIGKILL，正是杀死该进程的信号。而以下的执行过程实际也就是执行了9号信号的默认动作——杀死进程。kill 杀死进程
对于信号来说，最大的意义不是为了杀死信号，而是实现一些异步通讯的手段，那么如何来自定义信号的处理函数呢？
信号处理函数的注册不只一种方法，分为入门版和高级版
signalsigaction信号发送函数也不止一个，同样分为入门版和高级版 1.入门版：kill 2.高级版：sigqueue
在正式开始了解这两个函数之前，可以先来思考一下，处理中断都需要处理什么问题。 按照我们之前思路来看，可以发送的信号类型是多种多样的，每种信号的处理可能不一定相同，那么，我们肯定需要知道到底发生了什么信号。 另外，虽然我们知道了系统发出来的是哪种信号，但是还有一点也很重要，就是系统产生了一个信号，是由谁来响应？ 如果系统通过 ctrl+c 产生了一个 SIGINT（中断信号），显然不是所有程序同时结束，那么，信号一定需要有一个接收者。对于处理信号的程序来说，接收者就是自己。
开始的时候，先来看看入门版本的信号注册函数，他的函数原型如下： signal 的函数原型
#include typedef void (*sighandler_t)(int); sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
根据函数原型可以看出由两部分组成，一个是真实处理信号的函数，另一个是注册函数了。 对于sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);函数来说，signum 显然是信号的编号，handler 是中断函数的指针。 同样，typedef void (*sighandler_t)(int);中断函数的原型中，有一个参数是 int 类型，显然也是信号产生的类型，方便使用一个函数来处理多个信号。我们先来看看简单一个信号注册的代码示例吧。
#include#include#include //typedef void (*sighandler_t)(int);
void
handler(int signum)
{
if(signum == SIGIO)
printf("SIGIO signal: %d\n", signum);
else if(signum == SIGUSR1)
printf("SIGUSR1 signal: %d\n", signum);
else printf("error\n");
}
int
main(void)
{
//sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
signal(SIGIO, handler);
signal(SIGUSR1, handler);
printf("%d %d\n", SIGIO, SIGUSR1);
for(;;)
{
sleep(10000);
}
return 0;
}我们先使用 kill 命令发送信号给之前所写的程序，关于这个命令，我们后面再谈。
通过 kill 命令发送信号
程序接收到的信号的处理结果
简单的总结一下，我们通过 signal 函数注册一个信号处理函数，分别注册了两个信号（SIGIO 和 SIGUSER1）；随后主程序就一直“长眠”了。 通过 kill 命令发送信号之前，我们需要先查看到接收者，通过 ps 命令查看了之前所写的程序的 PID，通过 kill 函数来发送。 对于已注册的信号，使用 kill 发送都可以正常接收到，但是如果发送了未注册的信号，则会使得应用程序终止进程。
那么，已经可以设置信号处理函数了，信号的处理还有两种状态，分别是默认处理和忽略，这两种设置很简单，只需要将 handler 设置为 SIG_IGN（忽略信号）或 SIG_DFL（默认动作）即可。
在此还有两个问题需要说明一下：
入门版的信号注册还是比较简单的，只需要一句注册和一个处理函数即可，那么，接下来看看，如何发送信号吧。
kill 的函数原型
#include #include int kill(pid_t pid, int sig);
正如我之前所说的，信号的处理需要有接受者，显然发送者必须要知道发给谁，根据 kill 函数的远行可以看到，pid 就是接受者的 pid，sig 则是发送的信号的类型。从原型来看，发送信号要比接受信号还要简单些，那么我们直接上代码吧~~！Show me the code!!!
#include #include #include#include int main(int argc, char** argv)
{
if(3 != argc)
{
printf("[Arguments ERROR!]\n");
printf("\tUsage:\n");
printf("\t\t%s \n", argv[0]);
return -1;
}
int pid = atoi(argv[1]);
int sig = atoi(argv[2]);
//int kill(pid_t pid, int sig);
if(pid > 0 && sig > 0)
{
kill(pid, sig);
}
else {
printf("Target_PID or Signal_Number MUST bigger than 0!\n");
}
return 0;
}
发送信号
接收信号的结果
总结一下： 根据以上的结果可看到，基本可以实现了信号的发送，虽然不能直接发送信号名称，但是通过信号的编号，可以正常的给程序发送信号了，也是初步实现了信号的发送流程。
关于 kill 函数，还有一点需要额外说明，上面的程序限定了 pid 必须为大于0的正整数，其实 kill 函数传入的 pid 可以是小于等于0的整数。 pid > 0：将发送个该 pid 的进程 pid == 0：将会把信号发送给与发送进程属于同一进程组的所有进程，并且发送进程具有权限想这些进程发送信号。 pid
关于信号，还有更多的话题，比如，信号是否都能够准确的送达到目标进程呢？答案其实是不一定，那么这就有了可靠信号和不可靠信号
不可靠信号：信号可能会丢失，一旦信号丢失了，进程并不能知道信号丢失 可靠信号：也是阻塞信号，当发送了一个阻塞信号，并且该信号的动作时系统默认动作或捕捉该信号，如果信号从发出以后会一直保持未决的状态，直到该进程对此信号解除了阻塞，或将对此信号的动作更改为忽略。 对于信号来说，信号编号小于等于31的信号都是不可靠信号，之后的信号为可卡信号，系统会根据有信号队列，将信号在递达之前进行阻塞。
信号的阻塞和未决是通过信号的状态字来管理的，该状态字是按位来管理信号的状态。每个信号都有独立的阻塞字，规定了当前要阻塞地达到该进程的信号集。
信号阻塞状态字（block），1代表阻塞、0代表不阻塞；信号未决状态字（pending）的1代表未决，0代表信号可以抵达了；它们都是每一个bit代表一个信号
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);函数来获取或者设置。该函数管理信号，是通过信号集的数据结构来进行管理的，信号集可以通过以下的函数进行管理。 信号集操作函数（状态字表示）
#include int sigemptyset(sigset_t *set); //初始化 set 中传入的信号集，清空其中所有信号 int sigfillset(sigset_t *set); //把信号集填1，让 set 包含所有的信号 int sigaddset(sigset_t *set, int signum);//把信号集对应位置为1 int sigdelset(sigset_t *set, int signum);//吧信号集对应位置为0 int sigismember(const sigset_t *set, int signum);//判断signal是否在信号集
对于信号集分配好内存空间，需要使用初始化函数来初始化。初始化完成后，可以在该集合中添加、删除特定的信号。 int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset); 其中 how 变量决定了是如何操作该状态字。 SIG_BLOCK：set包含了我们希望添加到当前信号阻塞字的信号，相当于mask=mask|set SIG_UNBLOCK：set包含了我们希望从当前信号阻塞字中解除阻塞的信号，相当于mask=mask&~set SIG_SETMASK：设置当前信号阻塞字为set所指的值，相当于mask=set
pending是由内核来根据block设置的，只可以读取其中的数据，来段判断信号是否会递达。通过设置block可以将希望阻塞的信号进行阻塞，对应的pending会由内核来设置
设置信号阻塞、未达的步骤：
sigset bset;sigemptyset(&bset);sigaddset(&bset, SIGINT);sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &bset, NULL);#include int sigpending(sigset_t *set);
这个函数使用很简单，对于调用他的进程来说，其中信号集中的信号是阻塞不能递送的，那么，也就一定会是当前未决的。
#include int sigsuspend(const sigset_t *mask);
为何会出现原子性的解除阻塞的函数呢？ 因为，当信号被阻塞的时候，产生了信号，那么该信号的递送就要推迟到这个信号被解除了阻塞为止。如果此时，应用程序正好处在，解除 SIGINT 的阻塞和 pause 之间，那么此时，会产生问题，可能永远 pause 不能够等到SIGINT 信号来打断他，造成程序永久阻塞在 pause 处。 为了解决这个问题，，需要在一个原子性的操作来恢复信号的屏蔽字，然后才能让进程进入休眠状态，以保证不会出现上述的问题。
进程的信号屏蔽字设置为
我们已经成功完成了信号的收发，那么为什么会有高级版出现呢？其实之前的信号存在一个问题就是，虽然发送和接收到了信号，可是总感觉少些什么，既然都已经把信号发送过去了，为何不能再携带一些数据呢？ 正是如此，我们需要另外的函数来通过信号传递的过程中，携带一些数据。咱么先来看看发送的函数吧。
sigaction 的函数原型
#include int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int); //信号处理程序，不接受额外数据，SIG_IGN 为忽略，SIG_DFL 为默认动作
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *); //信号处理程序，能够接受额外数据和sigqueue配合使用
sigset_t sa_mask;//阻塞关键字的信号集，可以再调用捕捉函数之前，把信号添加到信号阻塞字，信号捕捉函数返回之前恢复为原先的值。
int sa_flags;//影响信号的行为SA_SIGINFO表示能够接受数据
};
//回调函数句柄sa_handler、sa_sigaction只能任选其一这个函数的原版帮助信息，可以通过man sigaction来查看。
sigaction 是一个系统调用，根据这个函数原型，我们不难看出，在函数原型中，第一个参数signum应该就是注册的信号的编号；第二个参数act如果不为空说明需要对该信号有新的配置；第三个参数oldact如果不为空，那么可以对之前的信号配置进行备份，以方便之后进行恢复。
在这里额外说一下struct sigaction结构体中的 sa_mask 成员，设置在其的信号集中的信号，会在捕捉函数调用前设置为阻塞，并在捕捉函数返回时恢复默认原有设置。这样的目的是，在调用信号处理函数时，就可以阻塞默写信号了。在信号处理函数被调用时，操作系统会建立新的信号阻塞字，包括正在被递送的信号。因此，可以保证在处理一个给定信号时，如果这个种信号再次发生，那么他会被阻塞到对之前一个信号的处理结束为止。
sigaction 的时效性：当对某一个信号设置了指定的动作的时候，那么，直到再次显式调用 sigaction并改变动作之前都会一直有效。
关于结构体中的 flag 属性的详细配置，在此不做详细的说明了，只说明其中一点。如果设置为 SA_SIGINFO 属性时，说明了信号处理程序带有附加信息，也就是会调用 sa_sigaction 这个函数指针所指向的信号处理函数。否则，系统会默认使用 sa_handler 所指向的信号处理函数。在此，还要特别说明一下，sa_sigaction 和 sa_handler 使用的是同一块内存空间，相当于 union，所以只能设置其中的一个，不能两个都同时设置。
关于void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);处理函数来说还需要有一些说明。void* 是接收到信号所携带的额外数据；而struct siginfo这个结构体主要适用于记录接收信号的一些相关信息。
siginfo_t {
int si_signo; /* Signal number */
int si_errno; /* An errno value */
int si_code; /* Signal code */
int si_trapno; /* Trap number that caused
hardware-generated signal
(unused on most architectures) */
pid_t si_pid; /* Sending process ID */
uid_t si_uid; /* Real user ID of sending process */
int si_status; /* Exit value or signal */
clock_t si_utime; /* User time consumed */
clock_t si_stime; /* System time consumed */
sigval_t si_value; /* Signal value */
int si_int; /* POSIX.1b signal */
void *si_ptr; /* POSIX.1b signal */
int si_overrun; /* Timer overrun count; POSIX.1b timers */
int si_timerid; /* Timer ID; POSIX.1b timers */
void *si_addr; /* Memory location which caused fault */
int si_band; /* Band event */
int si_fd; /* File descriptor */
}其中的成员很多，si_signo 和 si_code 是必须实现的两个成员。可以通过这个结构体获取到信号的相关信息。 关于发送过来的数据是存在两个地方的，sigval_t si_value这个成员中有保存了发送过来的信息；同时，在si_int或者si_ptr成员中也保存了对应的数据。
那么，kill 函数发送的信号是无法携带数据的，我们现在还无法验证发送收的部分，那么，我们先来看看发送信号的高级用法后，我们再来看看如何通过信号来携带数据吧。
#include int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
union sigval {
int sival_int;
void *sival_ptr;
};使用这个函数之前，必须要有几个操作需要完成
sigqueue 函数只能把信号发送给单个进程，可以使用 value 参数向信号处理程序传递整数值或者指针值。
sigqueue 函数不但可以发送额外的数据，还可以让信号进行排队（操作系统必须实现了 POSIX.1的实时扩展），对于设置了阻塞的信号，使用 sigqueue 发送多个同一信号，在解除阻塞时，接受者会接收到发送的信号队列中的信号，而不是直接收到一次。
但是，信号不能无限的排队，信号排队的最大值受到SIGQUEUE_MAX的限制，达到最大限制后，sigqueue 会失败，errno 会被设置为 EAGAIN。
那么我们来尝试一下，发送一个携带有额外数据的信号吧。 Show me the code！！ 接收端
#include#include#include //void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
void handler(int signum, siginfo_t * info, void * context)
{
if(signum == SIGIO)
printf("SIGIO signal: %d\n", signum);
else if(signum == SIGUSR1)
printf("SIGUSR1 signal: %d\n", signum);
else printf("error\n");
if(context)
{
printf("content: %d\n", info->si_int);
printf("content: %d\n", info->si_value.sival_int);
}
}
int main(void)
{
//int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
struct sigaction act;
/*
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
};
*/
act.sa_sigaction = handler;
act.sa_flags = SA_SIGINFO;
sigaction(SIGIO, &act, NULL);
sigaction(SIGUSR1, &act, NULL);
for(;;)
{
sleep(10000);
}
return 0;
}发送端
#include #include #include#include int main(int argc, char** argv)
{
if(4 != argc)
{
printf("[Arguments ERROR!]\n");
printf("\tUsage:\n");
printf("\t\t%s \n", argv[0]);
return -1;
}
int pid = atoi(argv[1]);
int sig = atoi(argv[2]);
if(pid > 0 && sig > 0)
{
//int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
union sigval val;
val.sival_int = atoi(argv[3]);
printf("send: %d\n", atoi(argv[3]));
sigqueue(pid, sig, val);
}
else {
printf("Target_PID or Signal_Number MUST bigger than 0!\n");
}
return 0;
}
接收到的信号和信息
发送的信号和数据
关于“Linux的Signal机制是什么”这篇文章的内容就介绍到这里，感谢各位的阅读！相信大家对“Linux的Signal机制是什么”知识都有一定的了解，大家如果还想学习更多知识，欢迎关注亿速云行业资讯频道。
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