进程间通信（五）—信号

我会用几篇博客总结一下在Linux中进程之间通信的几种方法，我会把这个开头的摘要部分在这个系列的每篇博客中都打出来

进程之间通信的方式

• 管道
• 消息队列
• 信号
• 信号量
• 共享存储区
• 套接字（socket）

进程间通信（四）—共享存储区传送门：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5651995.html

进程间通信（三）—信号量传送门：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5649792.html

进程间通信（二）—消息队列传送门：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5642575.html

进程间通信（一）—管道传送门：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5636339.html

我感觉这么写下去越来越不像进程间的通信了，更像是进程间的打招呼。。。信号就是这样的，某某（这个某某有很多可能性）给进程一个信号，进程就会在适当的情况下处理这个信号（这说明进程可能不会立即处理信号），什么是适当的时候呢？比如说中断返回的时候，或者内核态返回用户态的时候（这个情况出现的比较多）等等（推荐本书《Linux内核设计与实现》，里面讲过）。。。这个也不是本篇的主题就不多述了。

首先来说信号是怎么产生的！

• 由硬件产生，别入从键盘敲入组合键发送一个信号，常用的Ctrl+C就可以给前台进程发送。
• 由进程发送（或者说是由软件产生），比如我们可以在shell进程下输入kill命令给一个进程发送信号（命令：kill -信号标号 PID）
• 异常，当异常的发生的时候肯定是会发送信号的

然后说信号的处理方式，谁来处理信号？肯定是操作系统来，难不成还是程序员么。文章一开头就说了，信号不一定会被立即处理，操作系统不会为了处理一个信号而把当前正在运行的进程挂起（切换进程）或者杀掉（肯定不会杀掉啊，难道看见一个信号就杀害一个无辜群众么），挂起（进程切换）的话消耗太大了，如果不是紧急信号，可能是不会立即处理的。操作系统多选择在内核态切换回用户态的时候处理信号，这样就利用两者的切换来处理了（不用单独进行进程切换以免浪费时间）。

总归是不能避免的，因为很有可能在睡眠的进程就接收到信号，操作系统肯定不愿意切换当前正在happy地跑着的进程，于是就得把信号储存啊，因为是进程收到的信号，所以把信号储存在进程唯一的PCB（就是task_struct）当中。struct sigpending pending;字段就是存放信号的信号表，之后会解释pending。

 信号的处理过程

所有的信号可以通过kill -l命令查看

需要注意的几点

• 没有0号信号
• 没有32,33号信号
• 从31号信号分开，前面的是普通信号，后面的是实时信号，本篇介绍的是普通信号
• 信号和前面的标号是一致的，可以使用标号，也可以使用宏名称

信号的处理方式有三种

• 忽略（就是这么6，你发啥我都不理你）
• 默认处理方式，操作系统设定的默认处理方式，会终止一个进程，就是说接到信号就把这个进程干掉了
• 自定义处理方式，想干什么还是得我说了算，你需要一个signal函数
  • 函数原型：sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
  • 头文件：#include <signal.h>
  • 参数解析：
    • 第一个是信号标号，给数字就可以啦
    • 关键是第二个参数这里，sighandler_t是一个typedef来的，主要是为了可读性，原型是void (*)(int)函数指针啦，int的参数会被设置成signum
    • 我有用到这个函数，可以在我的测试用例中看一下用法

 

• 相关函数解析

这次就没有创建函数什么的了，主要是信号相关的一些操作函数，但是由于比较多和繁杂，不好每一个都写测试用例看输出结果，最后的测试程序只用了一部分函数，并没有全部使用到

前面说了用kill命令可以给进程发信号，可是我想用C语言编写程序发，别怕！你需要下面的函数（raise函数只能给进程本身发信号）

• 函数原型：int raise(int signo);
• 头文件：#include <signal.h>
• 参数解析：
  • 就一个参数就是信号了，可以用标号，也可以用宏名

或者你说不想光给自己发信号，光自己是很没意思，那么看下面这个函数

• 函数原型：int kill(pid_t pid, int signo);
• 头文件：#include <signal.h>
• 参数解析：
  • 第一个参数是pid进程号，你得让操作系统知道你要给哪个进程发信号，给自己发也是可以的哦
  • 第二个参数是信号。。。呃，准确的说是哪个信号，可以用标号，也可以用宏名

看这个信号(6) SIGABRT，这个信号可以让进程异常终止，他有一个对应的函数

• 函数原型：void abort(void);
• 头文件：#include <stdlib.h>
• 参数解析：
  • 这根本就没有参数嘛！那就写点其他的。
  • 该函数没有返回值，因为该函数执行绝对不会失败（为什么？杀个进程而已，谈什么失败（一刀不行就两刀！！（玩笑））），和exit函数一样绝对不会失败（重要！说两遍！）和exit函数不同的地方是，exit会设置退出码。

看这个信号(14) SIGALRM，这个信号是闹钟信号，它可以由这个函数发送

• 函数原型：unsigned int alarm(unsigned int seconds);
• 头文件：#include <unistd.h>
• 参数解析：
  • 参数都写的这么清楚了！等待多少秒之后就会发送SIGALRM信号给当前进程。

接下来说明一下阻塞信号，就是（pending）了

• 阻塞信号（pending signal）

之前提到过，可以忽略一个信号，那么我说，阻塞和忽略是不一样的，阻塞是进程收不到该信号，忽略是进收到该信号，却不做出任何反应

实际执行信号的处理动作称为信号递达(Delivery),信号从产生到递达之间的状态,称为信号未决(Pending)。进程可以选择阻塞(Block )某个信号。被阻塞的信号产生时将保持在未决状态,直到进程解除对此信号的阻塞,才执行递达的动作。

task_struct中有类似字段，之前说的信号可能不会立即被执行就会存储在pending表里面

其中一旦信号被block，当有信号产生的时候会一直pending，因为未决就是未处理的意思，block到不了就处理不了，pending会一直有该位

以为PCB中使用32位来表示上图中的block和pending表，所以非实时信号就算发送多个，也只显示一个。实时信号会排队，有几个来就有几个排队

block表：某位为0表示该位对应标号的信号未被阻塞，为1表示阻塞

pending表：某位为0表示信号还未产生或者已经被处理

上图中2号信号两个表同时为1表示产生了2号信号，但因为2号信号被阻塞所以一直未决。

介绍几个操作这两张表的函数

• 函数原型：

  int sigemptyset(sigset_t *set);用于初始化一个信号集（新创建出来的sigset_t对象都要先执行这个函数再去操作）
  int sigfillset(sigset_t *set);初始化信号集，所有位置位1，表示支持所有信号（就好像添加了所有的信号）
  int sigaddset(sigset_t *set, int signo);把感兴趣的（想要操作）信号添加到信号集

  int sigdelset(sigset_t *set, int signo);把感兴趣的（想要操作）信号从信号集踢出去
  int sigismember(const sigset_t *set, int signo);判断你传入的signo是否是set集合中的一员

• 头文件：#include <signal.h>
• 参数解析：
  • sigset_t结构体的参数表示信号集，信号操作的时候都是以信号集合的方式进行操作，需要事先创建一个该结构体的对象，然后把想要操作的信号添加到信号集合对象当中去
  • signo就是信号的标号了

如何阻塞一个信号？用下面的函数

• 函数原型：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);
• 头文件：#include <signal.h>
• 参数解析：
  • 先说how，有三个宏
    • SIG_BLOCK添加到block表当中去
    • SIG_UNBLOCK从block表中删除
    • SIG_SETMASK设置block表（跟第一个SIG_BLOCK不同，这个是直接让当前进程和set完全相等，不是把set的添加到当前block表中去了）　　
  • set表示要设置的集合，比如你集合里面有1234，就这些，那么这个函数就把这几个根据第一个参数how进行设置
  • oset表示old set就是设置之前保存一下之前的block表信息，可以给NULL

如何获取当前pending表中的信息？你需要它~

• 函数原型：int sigpending(sigset_t *set);
• 头文件：#include <signal.h>
• 参数解析
  • 这是一个输出型参数，会把当前进程的pending表打印到传入的set集中

 事已至此，基本操作就说完了，废话少说，show me the code

功能看结果图：先贴结果图，一开始没有任何信号，所以pending表中全是0，我通过Ctrl+C传入2号信号，看到pending表中有2号被置位了，经过10秒取消阻塞，2号信号被处理（经过我自定义的函数）

我的程序只有一个文件server.c

 #include <stdio.h>
 #include <sys/signal.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <signal.h>
 
 
 
 void func(int num)
 {
   printf("catch signal number is %d",num);
 
 }
 
 
 void printfpendingsignal(sigset_t *set)
 {
   int i;
   for(i=1;i<32;++i)
   {
   if(sigismember(set,i))
   {
   printf("1");
 
   }
   else
   {
   printf("0");
   }
   }
   printf("\n");
 }
 
 int main()
 { 
   sigset_t s,p,o;
   signal(SIGINT,func);
   sigemptyset(&s);
   sigemptyset(&p);
   sigemptyset(&o);
   sigaddset(&s,SIGINT);
   sigprocmask(SIG_SETMASK,&s,&o);
   int count=0;
   while(1)
   {
   sigpending(&p);
   printfpendingsignal(&p);
   sleep(1);
   if(count++==10)
   {
   printf("recover!\n");
   sigprocmask(SIG_SETMASK,&o,NULL);
   }
   }
   return 0;
 }