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Linux信号处理相关API介绍

Linux信号处理相关API介绍

作者: yongsean | 来源:发表于2015-09-09 22:32 被阅读347次

    信号处理 signal和signaction函数,signal是最原始的API,提供的接口比sigaction简单。而sigaction提供了signal不具备的功能,首选sigaction函数作为信号处理器。 signal的函数原型是:

    ``

    include <signal.h>

    void (signal(int sig, void (handler)(int)))(int);

     
    而在头文件里看到的定义是:
    ```c
    typedef void (*sighandler_t)(int);
    sighandler_t signal(int sig, sighandler_t handler);
    

    signal函数的返回值是个函数指针:void (*handler)(int) 信号处理的回调函数是类似这个形式

    void handle(int sig)
    {
    // do you self..
    }
    
    发送信号
    #include <signal.h>
    int kill(pid_t pid, int sig);
    
    pid参数的解释:
    1. 如果pid大于0,那么会发送信号给由pid指定的进程
    2. 如果pid等于0,那么会发送信号给与调用进程同组的每个进程,包括调用进程自身
    3. 如果pid小于-1,那么会向组id等于该pid的绝对值的进程组内所有下属进程发送信号。
    4. 如果pid等于-1,那么信号的发送范围是:调用进程有权将信号发往每个目标进程,除去init和调用进程自身。

    如果是特权进程发起这一调用,那么会发送信号给系统中的所有进程,除了init和自身进程以外。这个信号发送方式也称为广播信号。
    如果没有进程与pid匹配,那么kill会调用失败,同时讲errno置于ESRCH kill系统调用若将参数sig指定为0,则无信号发送,kill只会去执行错误检查,查看是否可以向目标进程发送信号,也就是说,可以检查pid指定的进程是否存在。若调用失败,且errno为EPERM(进程存在,但无权向此进程发送信号)或调用成功,那就表示此进程存在。

    检查进程的存在还可以通过以下4种方式:
    1. 是用wait系统调用,这个仅适合监控调用者的子进程
    2. 信号量与排他文件锁
    3. 管道和fifo之类的ipc通道
    4. /proc/PID接口,可以使用stat之类的系统调用检查。

    发信号
    #include <signal.h>
    int raise(int sig);
    
    这个系统调用相当于
    kill(getpid(), sig);
    
    在支持多线程的系统会将raise(sig)实现为:
    pthread_kill(pthread_self(), sig);
    
    killpg系统调用
    #include <signal.h>
    int killpg(pid_t pgrp, int sig);
    

    killpg调用相当于kill(-pgrp, sig);


    显示信号描述
    #include <signal.h>
    extern const char * const sys_siglist[];
    extern const char * const sys_signame[];
     
    #include <string.h>
    char *strsignal(int sig);
    

    像sys_siglist[SIGPIPE]是获取对SIGPIPE信号的描述.
    strsignal函数对sig参数进行了边界检查,然后返回指针,指向对该信号的可打印描述字符串,或者是当信号编号无效时指向错误字符串。

    #include <signal.h>
    void psignal(int sig, const char* msg);
    

    psignal函数为msg参数所给定的字符串,后面跟有一个冒号,随后是对应于sig的信号描述。
    strsignal函数和psignal函数一样,对本地设置敏感(描述会使用本地语言)。
    (psignal,strsignal,sys_siglist在susv3未列入标准,在svsv4列入了)


    信号集
    #include <signal.h>
    // 初始化一个未包含任何成员的信号集
    int sigemptyset(sigset_t *set);
     
    // 初始化一个信号集,使其包含所有信号(包括所有实时信号)
    int sigfillset(sigset_t *set);
     
    // 向一个集合中添加单个信号
    int sigaddset(sigset_t *set, int sig);
     
    // 向一个集合中移除单个信号
    int sigdelset(sigset_t *set, int sig);
     
    // 测试信号sig是否是信号集set的成员
    int sigismember(const sigset_t *set, int sig);
     
    // 将left集和right集的交集置于dest集
    int sigandset(sigset_t *dest, sigset_t *left, sigset_t *right);
    // 将left集合right集的并集置于dest集
    int sigorset(sigset_t *dest, sigset_t *left, sigset_t *right);
    // 若set集内未包含信号的话返回1,否则返回0
    int sigisemptyset(const sigset_t *set);
    

    注:必须使用sigemptyset或sigfillset来初始化信号集。因为c语言不会对自动变量进行初始化。

    信号掩码(阻塞信号传递)
    内核会为每个进程维护一个信号掩码,即一组信号,并将阻塞其针对该进程的传递。如将遭阻塞的信号发送给某进程,那么对该信号的传递将延后,直至从进程信号掩码中移除该信号,从而解除阻塞为止。向信号掩码中添加一个信号,有以下几种方式:
    1、使用sigaction()函数建立信号处理程序时,可以指定一组额外信号,当调用该处理程序时会将其阻塞
    2、当调用信号处理器程序时,可将引发调用的信号自动添加到信号掩码中。是否发生这一情况,要视sigaction()函数在装载信号处理程序时所用的标志而定
    3、使用sigprocmask()系统调用,随时可以显示向信号掩码中添加或移除信号。


    介绍sigprocmask函数吧
    #include <signal.h>
    int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
    

    使用sigprocmask既可以修改进程的信号掩码,也可以获取现有掩码,或2个功能都可以实现,how参数可取下面3种值:

    1. SIG_BLOCK
      将set指向的信号集内的指定信号添加到信号掩码中。
    2. SIG_UNBLOCK
      将set指向信号集中的信号从信号掩码中移除。即使要解除阻塞的信号当前并未处于阻塞状态,也不会返回错误
    3. SIG_SETMASK
      将set指向的信号集赋给信号掩码

    上述3种情况,若oldset参数不为空,则其指向一个sigset_t结构缓冲区,用于返回之前的信号掩码。
    如果想获取信号且对其不作改动,那么可将set参数指定为空,这时将忽略how参数

    处于等待状态的信号
    #include <signal.h>
    int sigpending(sigset_t *set);
    

    如果某进程接受了一个该进程正在阻塞的信号,那么会将该信号添加到进程的等待信号集中。之后若解除了对该信号的锁定时,会将信号传递给此进程。
    sigpending()系统调用为调用进程返回处于等待状态的信号集,并将其置于set指向的sigset_t结构中。随后可以使用sigismember()函数来检查set。返回值是0的话表示成功,返回-1的话,表示有错。

    #include <string.h>
    #include <signal.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <errno.h>
    #include <time.h>
     
    void printSigset(FILE* of, const char *prefix, const sigset_t *sigset)
    {
        int sig, cnt;
        cnt = 0;
        for (sig = 1; sig < NSIG; sig++) {
            if (sigismember(sigset, sig)) {
                cnt++;
                fprintf(of, "%s%d (%s)\n", prefix, sig, strsignal(sig));
            }
        }
     
        if (cnt == 0)
            fprintf(of, "%s<empty signal set>\n", prefix);
    }
     
    int printSigMask(FILE* of, const char *msg)
    {
        sigset_t currMask;
        if (msg != NULL)
            fprintf(of, "%s", msg);
     
        // 返回前一次设置的信号掩码
        if (sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, &currMask) == -1)
            return -1;
     
        printSigset(of, "\t\t", &currMask);
        return 0;
    }
     
    int printPendingSigs(FILE *of, const char *msg)
    {
        sigset_t pendingSigs;
        if (msg != NULL)
            fprintf(of, "%s", msg);
     
        if (sigpending(&pendingSigs) == -1)
            return -1;
     
        printSigset(of, "\t\t", &pendingSigs);
        return 0;
    }
     
    int main(int argc, char const *argv[])
    {
        sigset_t blockSet, prevMask;
        sigemptyset(&blockSet);
        sigaddset(&blockSet, SIGINT);
     
        if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &blockSet, &prevMask) == -1) {
            perror("sigprocmask");
            return 1;
        }
     
        fprintf(stderr, "display pending sigset\n");
        printPendingSigs(stderr, "pending");
     
        fprintf(stderr, "display mask sigset\n");
        printSigMask(stderr, "mask");
     
        fprintf(stderr, "开始对SIGINT的信号进行阻塞,在接下来5秒内按ctl+c无法中断本进程\n");
        int i;
        for (i = 0; i < 5; i++) {
            //查看已被阻塞的信号
            printPendingSigs(stderr, "pending");
            sleep(1);
        }
     
        fprintf(stderr, "解除对SIGINT的信号阻塞,若刚过去的5秒你有按下ctl+c键,本进程会立即中断\n");
        // 恢复之前的信号掩码,不阻塞SIGINT信号
        if (sigprocmask(SIG_SETMASK, &prevMask, NULL) == -1) {
            perror("sigprocmask");
            return 1;
        }
     
        printSigMask(stderr, "mask");
     
        for (i = 0; i < 5; i++) {
            sleep(1);
        }
     
     
        sigset_t blockSet1;
        sigfillset(&blockSet1);
        fprintf(stderr, "阻塞除了SIGKILL和SIGSTOP信号的请求\n");
        fprintf(stderr, "SIGSTOP=%d\n", SIGSTOP);
        if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &blockSet1, NULL) == -1) {
            perror("sigprocmask");
            return 1;
        }
     
        for (i = 0; i < 10; i++) {
            sleep(1);
        }
     
        fprintf(stderr, "解除阻塞所有信号的请求\n");
        if (sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &blockSet1, NULL) == -1) {
            perror("sigprocmask");
            return 1;
        }
     
        for (i = 0; i < 10; i++)
            sleep(1);
     
        return 0;
    }
    

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