第 7 章 Linux信號電子課件

第7章Linux信號內(nèi)容提要信號概述Linux系統(tǒng)中的信號信號的定義發(fā)送信號信號文件7.1信號概述信號概述

信號是進(jìn)程對所發(fā)生事件的一種響應(yīng)模式，例如，數(shù)據(jù)溢出和定時器到期等，內(nèi)核預(yù)設(shè)了多種事件，為它們定義了相應(yīng)的信號，并設(shè)置了對應(yīng)的信號處理方式；當(dāng)事件發(fā)生時，進(jìn)程會收到相應(yīng)的信號，進(jìn)程暫停運(yùn)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行對應(yīng)的信號處理程序，待信號處理完成，進(jìn)程從中斷點(diǎn)恢復(fù)運(yùn)行。通常，信號的發(fā)生具有異步性，它可能發(fā)生在進(jìn)程運(yùn)行過程中的任意時間點(diǎn)，所以，信號也稱為一步信號。信號和中斷在概念上具有相似性，信號屬于操作系統(tǒng)的范疇，而中斷屬于處理器對外部設(shè)備事件的響應(yīng)方式。應(yīng)用編程接口分類API功能描述信號處理sigprocmask修改當(dāng)前進(jìn)程的信號掩碼sigaction定義信號的處理方式sigpending檢測到達(dá)的阻塞信號sigwaitinfo等待阻塞信號的到達(dá)發(fā)送信號kill向進(jìn)程發(fā)送信號abort向進(jìn)程發(fā)送SIGABRT信號sigqueue發(fā)送實(shí)時信號信號文件signalfd創(chuàng)建信號文件7.2Linux系統(tǒng)中的信號信號的分類標(biāo)準(zhǔn)信號標(biāo)準(zhǔn)信號源自Unix，信號編號以正整數(shù)表示，范圍從1至31，內(nèi)核僅用一位表示標(biāo)準(zhǔn)信號，當(dāng)值為0，表示該位對應(yīng)的信號未發(fā)生，若值為1，表示該位對應(yīng)的信號已發(fā)生。實(shí)際時信號為彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)信號的某些不足，引入了實(shí)時信號，信號編號從32至64，每個實(shí)時信號在內(nèi)核中用隊(duì)列表示，支持排隊(duì)和參數(shù)傳遞。信號編號值動作含義SIGHUP1Term與終端的連接斷開SIGINT2Term終端中斷SIGQUIT3Core終端退出SIGILL4Core非法指令SIGABRT6Core中止進(jìn)程SIGFPE8Core浮點(diǎn)異常SIGKILL9Term殺死進(jìn)程(不可屏蔽)SIGSEGV11Core段非法錯誤SIGPIPE13Term管道讀寫錯誤SIGALRM14Term實(shí)時計(jì)時器到期SIGTERM15Term終止進(jìn)程SIGUSR130,10,16Term用戶自定義信號SIGUSR231,12,17Term用戶自定義信號SIGCHLD20,17,18Ign告知父進(jìn)程，子進(jìn)程終止SIGCONT19,18,25Cont若停止則繼續(xù)SIGSTOP17,19,23Stop停止進(jìn)程(不可屏蔽)SIGTSTP18,20,24Stop終端停止SIGTTIN21,21,26Stop后臺進(jìn)程從終端讀取標(biāo)準(zhǔn)信號信號編號值動作含義SIGTTOU22,22,27Stop后臺進(jìn)程向終端寫SIGBUS10,7,10Core總線錯誤SIGPROF27,27,29Term實(shí)用計(jì)時器到期SIGSYS12,31,12Core無效的系統(tǒng)調(diào)用SIGTRAP5Core跟蹤/斷點(diǎn)陷阱SIGURG16,23,21Ign套接字上的緊急數(shù)據(jù)SIGVTALRM26,26,28Term虛擬計(jì)時器到期SIGXCPU24,24,30CoreCPU時間限制超時SIGXFSZ25,25,31Core超過文件最大長度限制SIGIOT6Core與SIGABRT信號同義SIGEMT7,-,7Term模擬陷入SIGSTKFLT-,16,-Term協(xié)處理器錯誤SIGIO23,29,22TermI/O可能產(chǎn)生SIGCLD-,-,18Ign與SIGCHLD信號同義SIGPWR29,30,19Term電量即將耗盡SIGINFO29,-,-與SIGPWR信號同義SIGLOST-,-,-Term文件鎖丟失(未使用)SIGWINCH28,28,20Ign終端窗口尺寸發(fā)生變化SIGUNUSED-,31,-CoreSIGSYS信號同義標(biāo)準(zhǔn)信號(續(xù))動作類型含義Term結(jié)束進(jìn)程Ign忽略信號Core結(jié)束進(jìn)程并產(chǎn)生核心文件Stop暫停進(jìn)程運(yùn)行Cont恢復(fù)暫停進(jìn)程的運(yùn)行Linux信號的產(chǎn)生1．用戶信號在用戶與系統(tǒng)交互過程中產(chǎn)生，例如，當(dāng)用戶在鍵盤上輸入Ctrl+C和Ctrl+\時，終端驅(qū)動程序通知內(nèi)核將向目標(biāo)進(jìn)程發(fā)送信號SIGINT和SIGQUIT。2．內(nèi)核內(nèi)核在執(zhí)行過程中產(chǎn)生，例如，異步I/O模式下，I/O狀態(tài)就緒，內(nèi)核向目標(biāo)進(jìn)程發(fā)送相應(yīng)的信號SIGIO。3．進(jìn)程一個進(jìn)程向另一個進(jìn)程發(fā)送信號，例如，進(jìn)程通過調(diào)用kill函數(shù)向其他進(jìn)程發(fā)送信號。信號的處理方式1.異步處理模式默認(rèn)情況下，信號采用異步處理模式，信號可能發(fā)生在進(jìn)程運(yùn)行的任意時刻，當(dāng)信號發(fā)生時，進(jìn)程暫停運(yùn)行，保存現(xiàn)場，轉(zhuǎn)而執(zhí)行信號處理程序，待信號處理程序執(zhí)行完畢，恢復(fù)現(xiàn)場，從中斷點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。2.同步處理模式當(dāng)信號被阻塞時，到達(dá)的信號不會馬上處理，而是處于等待狀態(tài)，進(jìn)程可自主選擇時機(jī)進(jìn)行處理。信號的接收對象

在多線程環(huán)境下，線程共享進(jìn)程的信號處理方式，但信號掩碼各自獨(dú)立，線程可屏蔽各自不感興趣的信號，信號的發(fā)送目標(biāo)可為進(jìn)程或線程，當(dāng)目標(biāo)為進(jìn)程時，進(jìn)程中的線程均有機(jī)會處理到達(dá)的信號，機(jī)會取決于進(jìn)程調(diào)度，當(dāng)目標(biāo)為線程時，由接收信號的線程處理。信號的延遲

信號除因阻塞而被延遲處理外，在未阻塞的情況下，從信號的產(chǎn)生到處理，可能存在一定的延遲，信號處理取決于下一個調(diào)度時機(jī)，例如，時間片耗盡后重新被選中、系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束和中斷返回。7.3信號的定義信號掩碼

信號掩碼是由一組信號構(gòu)成的集合，當(dāng)屬于該集合的信號到達(dá)進(jìn)程時，對信號不作任何處理，直至信號阻塞被解除，期間一直處于等待狀態(tài)。設(shè)置信號掩碼頭文件

#include<signal.h>函數(shù)原型

int

sigprocmask(inthow,constsigset_t*set,sigset_t*oldset);功能 重置進(jìn)程的信號掩碼。參數(shù)

how:操作方式。

set:新信號集。

oldset:替換的信號掩碼。返回值 成功，返回0，失敗，返回-1。信號處理的定義sigaction(1/3)頭文件

#include<signal.h>函數(shù)原型

int

sigaction(int

signum,conststruct

sigaction*act,struct

sigaction*oldact);功能 定義信號的行為。參數(shù)

signum:信號編號。

act:信號的處理方式。

oldact:原信號的處理方式。返回值 成功返回0，失敗返回-1。信號處理的定義sigaction(2/3)

struct

sigaction{ //信號處理函數(shù)

void(*sa_handler)(int); //攜帶更多參數(shù)的信號處理函數(shù)

void(*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*); //信號處理期間的信號掩碼

sigset_t

sa_mask; //信號處理的更多特性

int

sa_flags; //glibc內(nèi)部使用

void(*sa_restorer)(void);};信號處理的定義sigaction(3/3)siginfo_t{

int

si_signo;//信號編號

int

si_errno;//錯誤值

int

si_code;//信號來源的詳細(xì)信息

pid_t

si_pid;//進(jìn)程ID

uid_t

si_uid;//進(jìn)程所屬實(shí)際用戶ID

int

si_status;//進(jìn)程的結(jié)束狀態(tài)

clock_t

si_utime;//進(jìn)程消耗的用戶時間

clock_t

si_stime;//進(jìn)程消耗的系統(tǒng)時間

sigval_t

si_value;//信號傳遞的參數(shù)

int

si_overrun;//定時器溢出次數(shù)

int

si_timerid;//POSIX.1b定時器IDvoid*si_addr;//產(chǎn)生異常的地址

longsi_band;//I/O事件關(guān)聯(lián)的事件值

int

si_fd;//與I/O事件相關(guān)的文件描述符...}實(shí)例分析voidhandler(int

signum){

printf("\nSIGINT

cought\n\n");}main(){

struct

sigactionact;

sigfillset(&(act.sa_mask));

act.sa_handler=handler;

sigaction(SIGINT,&act,NULL); pause()

printf("pausereturn\n",);}

到達(dá)的阻塞信號

當(dāng)位于信號掩碼的信號到達(dá)進(jìn)程時，信號被阻塞，直至阻塞解除，期間信號處于阻塞狀態(tài)?？煞謩e通過sigpending和sigwaitinfo函數(shù)檢測到達(dá)的阻塞信號和同步等待排隊(duì)的信號。sigpending函數(shù)頭文件

#include<signal.h>函數(shù)原型

int

sigpending(sigset_t*set);功能 檢測到達(dá)的阻塞信號。參數(shù)

Set:指向到達(dá)的阻塞信號。返回值 成功，返回0，失敗，返回-1。sigwaitinfo函數(shù)頭文件

#include<signal.h>函數(shù)原型

int

sigwaitinfo(const

sigset_t*set,siginfo_t*info);功能 等待阻塞信號的到達(dá)。參數(shù)

set:等待的阻塞信號。

info:到達(dá)的阻塞信號。返回值 成功，返回0，失敗，返回-1。

實(shí)例分析int

main(int

argc,char*argv[])

sigset_tset;

sigfillset(&set);

sigprocmask(SIG_SETMASK,&set,NULL); sleep(atol(argv[1])); for(;;){

siginfo_t

si;

int

sig=sigwaitinfo(&set,&si); if((sig==-1)||(sig==SIGINT||sig==SIGTERM)){

printf("sigwaitinfofailed|SIGINT|SIGTERM\n"); exit(0); }

printf("getsignal:%d\t%s\n",sig,strsignal(sig));

printf("si_signo=%d,si_code=%d(%s),si_value=%d\n",

si.si_signo,si.si_code, (si.si_code==SI_USER)?"SI_USER": (si.si_code==SI_QUEUE)?"SI_QUEUE":"other",

si.si_value.sival_int);

printf("si_pid=%ld\tsi_uid=%ld\n",(long)si.si_pid,(long)si.si_uid); }}7.4發(fā)送信號發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)信號頭文件

#include<sys/types.h #include<signal.h>函數(shù)原型

int

kill(pid_t

pid,int

sig);;功能 向進(jìn)程發(fā)送信號。參數(shù)

pid:進(jìn)程ID。

sig:信號編號。返回值 調(diào)用成功返回0，否則返回-1。參數(shù)pid含義pd>0目標(biāo)進(jìn)程的ID為pidpid=0調(diào)用者進(jìn)程所屬組中的所有進(jìn)程pid=-1除初始化進(jìn)程init外，有權(quán)發(fā)送的所有進(jìn)程pid<-1進(jìn)程組ID為-pid的所有進(jìn)程發(fā)送實(shí)時信號sigqueue函數(shù)頭文件

#include<sys/types.h> #include<signal.h>函數(shù)原型

int

sigqueue(pid_t

pid,int

sig,constunionsigval

val);功能 向進(jìn)程發(fā)送實(shí)時信號。參數(shù)

pid:目標(biāo)進(jìn)程ID。

sig:實(shí)時信號編號。

val:傳遞的參數(shù)。返回值 成功返回0；失敗返回-1。發(fā)送實(shí)時信號

sigqueue函數(shù)向進(jìn)程pid發(fā)送實(shí)時新號sig，并攜帶參數(shù)val，val為sigval類型指針，sigval類型的定義如下。typedefunionsigval{

int

sival_int; //用于傳送一個整型數(shù)

void*sival_ptr; //指向參數(shù)地址

}sigval_t;

sigqueue函數(shù)基于rt_sigqueueinfo系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)，接收實(shí)時信號的進(jìn)程需通過sigaction函數(shù)的SA_SIGINFO選項(xiàng)定義信號處理函數(shù)，以便接收信號和攜帶的數(shù)據(jù)。7.5信號文件信號文件

信號文件是一種將到達(dá)的信號作為字節(jié)流的特殊文件。

Linux內(nèi)核自2.6.22引入了一種非標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)調(diào)用接口eventfd、signalfd和timerfd，它們將事件、信號和到期時間抽象為字節(jié)流，其中signalfd便是信號文件的應(yīng)用編程接口。信號文件signalfd函數(shù)頭文件

#include<sys/signalfd.h>函數(shù)原型

int

signalfd(int

fd,constsigset_t*mask,intflags);功能 創(chuàng)建信號文件。參數(shù)

fd:文件描述符。

mask:監(jiān)聽的信號集。

flags:打開方式。返回值 成功:返回文件描述符，失敗，返回-1。信號文件(續(xù))struct

signalfd_siginfo{uint32_tssi_signo;//信號編號

int32_tssi_errno;//錯誤碼(未使用

int32_tssi_code;//信號碼

uint32_tssi_pid;//發(fā)送進(jìn)程IDuint32_tssi_uid;//發(fā)送用戶實(shí)際IDint32_tssi_fd;//文件描述符(SIGIO)uint32_tssi_tid;//內(nèi)核定時器IDuint32_tssi_band;//I/O事件(SIGIO)*/......uint8_tpad[X];//擴(kuò)充成員變量};參數(shù)flags

含義SFD_NONBLOCK非阻塞方式讀寫文件SFD_CLOEXEC設(shè)置close-on-exec選項(xiàng)signalfd函數(shù)中參數(shù)flags的定義實(shí)例分析int

main(int

argc,char*argv[]){

sigset_tmask;

sigemptyset(&mask);

sigaddset(&mask,SIGQUIT);

sigaddset(&mask,SIGUSR1);

sigprocmask(SIG_BLOCK,&mask,NULL);

int

sfd=signalfd(-1,&mask,0); for(;;){

struct

signalfd_siginfo

fdsi;