Linux信号处理机制基础
什么是信号
- 信号在最早的UNIX系统中即被引入，已有30多年的历史，但只有很小的变化。
- 信号是提供异步事件处理机制的软件中断。
- 进程之间可以相互发送信号，这使信号成为一种进程间通信(Inter-ProcessCommunication,lPC)的基本手段
信号的名称与编号
- 信号是很短的消息，本质就是一个整数，用以区分代表不同事件的不同信号。为了便于记忆，在signum.h头文件中用一组名字前缀为SIG的宏来标识信号，即为信号的名字。
- 通过kill -l命令可以查看信号
- 一共有62个信号，其中前31个信号为不可靠的非实时信号，后31个为可靠的实时信号
常用信号
信号处理
- 忽略:什么也不做，SIGKILL(9)和SIGSTOP(19)不能被忽略
- 默认:在没有人为设置的情况，系统缺省的处理行为。
- 捕获:接收到信号的进程会暂停执行，转而执行一段事先编写好的处理代码，执行完毕后再从暂停执行的地方继续运行，
信号处理函数
signal函数
#include <signal.h>
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);功能:设置调用进程针对特定信号的处理方式
参数:signum 信号编号
handler 信号的处理方式，可以如下取值
SIG_IGN -忽略
SIG_DFL - 默认
信号处理函数指针 -捕获
返回值:成功返回原信号处理方式，如果之前未处理过则返回NULL，失败返回SIG_ERR
代码演示
//信号处理
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
//信号处理函数
void sigfun(int signum){printf("%d进程:捕获到%d号信号\n",getpid(),signum);}
int main(){// 对2号信号进行忽略处理//接下来程序就有了忽略2号信号的能力if(signal(SIGINT,SIG_IGN) == SIG_ERR){perror("signal");return -1;}//对2号信号进行捕捉处理if(signal(SIGINT,sigfun) == SIG_ERR){perror("signal");return -1;}// if(signal(SIGINT,SIG_DFL) == SIG_ERR){// perror("signal");// return -1;// }for(;;);return 0;
}信号处理流程
当有信号到来时，内核会保存当前进程的栈帧，然后再执行信号处理函数。当信号处理函数结束后，内核会恢复之前保存的进程的栈帧，使之继续执行
太平间信号
无论一个进程是正常终止还是异常终止，都会通过系统内核向其父进程发送SIGCHLD(17)信号。父进程完全可以在针对SIGCHLD(17)信号的信号处理函数中，异步地回收子进程的僵尸，简洁而又高效
在信号处理函数执行期间，如果有多个相同的信号到来，则只保留一个，其余统统丢弃。如果我们在一次信号处理函数执行期间只进行一次收尸，就会导致漏网的僵尸。那我们又该如何对这些僵尸进程进行回收，我们可以在一次信号处理函数期间尽可能多的回收僵尸进程。此外为防止长时间等待回收子进程影响父进程的执行，我们可以采用非阻塞方式回收僵尸进程。
代码演示
//太平间信号
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<sys/wait.h>
#include<errno.h>//信号捕获处理函数
void sigchild(int signum){printf("%d进程:捕获到%d号信号\n",getpid(),signum);sleep(2);//假装信号处理函数很耗时for(;;){pid_t pid = waitpid(-1,NULL,WNOHANG);if(pid == -1){if(errno == ECHILD){printf("%d进程:没有子进程了\n",getpid());break;}else{perror("waitpid");return ;}}else if(pid == 0){printf("子进程正在运行,回收不了\n"); break;}else{printf("%d进程:回收了%d进程的僵尸\n",getpid(),pid);}}
}/*for(;;){pid_t pid = wait(NULL);if(pid == -1){if(errno == ECHILD){printf("%d进程:没有子进程了\n",getpid());break;}else{perror("wait");return ;}}printf("%d进程:回收了%d进程的僵尸\n",getpid(),pid);}
}*/
int main(){if(signal(SIGCHLD,sigchild) == SIG_ERR){perror("signal");return -1;}//创建多个子进程for(int i = 0; i < 5;i++){pid_t pid = fork();if(pid == -1){perror("fork");return -1;}if(pid == 0){printf("%d进程:我是子进程\n",getpid());//sleep(1 + i);sleep(1);return 0;}}//创建老六pid_t oldsix = fork();if(oldsix == -1){perror("fork");return -1;}if(oldsix == 0){printf("%d进程:我是老六\n",getpid());sleep(15);return 0;}//父进程代码for(;;);return 0;
}信号的继承与恢复
- fork函数创建的子进程会继承父进程的信号处理方式
- 父进程中对某个信号进行捕获，则子进程中对该信号依然捕获
- 父进程中对某个信号进行忽略，则子进程中对该信号依然忽略
代码演示
//验证子进程是否继承父进程的信号处理方式
#include <stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
#include<sys/wait.h>void sigfun(int signum){printf("%d进程:捕获到%d号信号\n",getpid(),signum);
}
int main(){//忽略2号信号if(signal(SIGINT,SIG_IGN) == SIG_ERR){perror("signal");return -1;}//捕获3号信号if(signal(SIGQUIT,sigfun) == SIG_ERR){perror("signal");return -1;}//创建子进程pid_t pid = fork();if(pid == -1){perror("fork");return -1;}//子进程暂时不结束if(pid == 0){printf("%d进程:我是子进程\n",getpid());while(1){}return 0;}//父进程printf("%d进程:我是父进程\n",getpid());sleep(1);return 0;
}由于父子进程共用终端设备我们需要在vi上进行，开启两个窗口，向子进程发送2号和3号信号。
窗口1
day06$./fork
18338进程:我是父进程
18339进程:我是子进程
day06$kill -2 18317
day06$
day06$kill -3 18317
day06$kill -3 18317
day06$kill -3 18317窗口2
day06$./fork
18316进程:我是父进程
18317进程:我是子进程
day06$18317进程:捕获到3号信号
18317进程:捕获到3号信号
18317进程:捕获到3号信号
- exec家族函数创建的新进程对信号的处理方式和原进程稍有不同
- 原进程中被忽略的信号，在新进程中依然被忽略
- 原进程中被捕获的信号，在新进程中被默认处理
代码演示
execl.c
//新进程是否继承旧进程的信号处理方式
#include <stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<signal.h>
//信号处理函数
void sigfun(int signum){printf("%d进程:捕获到%d号信号\n",getpid(),signum);return 0;
}
int main(){//忽略SIGINT信号if(signal(SIGINT,SIG_IGN) == SIG_ERR){perror("signal");return -1;}//捕获SIGQUIT信号if(signal(SIGQUIT,sigfun) == SIG_ERR){perror("signal");return -1;}//变身if(execl("./new","new",NULL) == -1){perror("execl");return -1;}return 0;
}new.c
//变身目标
#include<stdio.h>
int main(){while(1){}return 0;
}day06$./execl
^C^C^C^C^C^C^C^C^C^\退出 (核心已转储)
day06$