第 7 章 Linux信号电子课件

第7章Linux信号内容提要信号概述Linux系统中的信号信号的定义发送信号信号文件7.1信号概述信号概述

信号是进程对所发生事件的一种响应模式，例如，数据溢出和定时器到期等，内核预设了多种事件，为它们定义了相应的信号，并设置了对应的信号处理方式；当事件发生时，进程会收到相应的信号，进程暂停运行，转而执行对应的信号处理程序，待信号处理完成，进程从中断点恢复运行。通常，信号的发生具有异步性，它可能发生在进程运行过程中的任意时间点，所以，信号也称为一步信号。信号和中断在概念上具有相似性，信号属于操作系统的范畴，而中断属于处理器对外部设备事件的响应方式。应用编程接口分类API功能描述信号处理sigprocmask修改当前进程的信号掩码sigaction定义信号的处理方式sigpending检测到达的阻塞信号sigwaitinfo等待阻塞信号的到达发送信号kill向进程发送信号abort向进程发送SIGABRT信号sigqueue发送实时信号信号文件signalfd创建信号文件7.2Linux系统中的信号信号的分类标准信号标准信号源自Unix，信号编号以正整数表示，范围从1至31，内核仅用一位表示标准信号，当值为0，表示该位对应的信号未发生，若值为1，表示该位对应的信号已发生。实际时信号为弥补标准信号的某些不足，引入了实时信号，信号编号从32至64，每个实时信号在内核中用队列表示，支持排队和参数传递。信号编号值动作含义SIGHUP1Term与终端的连接断开SIGINT2Term终端中断SIGQUIT3Core终端退出SIGILL4Core非法指令SIGABRT6Core中止进程SIGFPE8Core浮点异常SIGKILL9Term杀死进程(不可屏蔽)SIGSEGV11Core段非法错误SIGPIPE13Term管道读写错误SIGALRM14Term实时计时器到期SIGTERM15Term终止进程SIGUSR130,10,16Term用户自定义信号SIGUSR231,12,17Term用户自定义信号SIGCHLD20,17,18Ign告知父进程，子进程终止SIGCONT19,18,25Cont若停止则继续SIGSTOP17,19,23Stop停止进程(不可屏蔽)SIGTSTP18,20,24Stop终端停止SIGTTIN21,21,26Stop后台进程从终端读取标准信号信号编号值动作含义SIGTTOU22,22,27Stop后台进程向终端写SIGBUS10,7,10Core总线错误SIGPROF27,27,29Term实用计时器到期SIGSYS12,31,12Core无效的系统调用SIGTRAP5Core跟踪/断点陷阱SIGURG16,23,21Ign套接字上的紧急数据SIGVTALRM26,26,28Term虚拟计时器到期SIGXCPU24,24,30CoreCPU时间限制超时SIGXFSZ25,25,31Core超过文件最大长度限制SIGIOT6Core与SIGABRT信号同义SIGEMT7,-,7Term模拟陷入SIGSTKFLT-,16,-Term协处理器错误SIGIO23,29,22TermI/O可能产生SIGCLD-,-,18Ign与SIGCHLD信号同义SIGPWR29,30,19Term电量即将耗尽SIGINFO29,-,-与SIGPWR信号同义SIGLOST-,-,-Term文件锁丢失(未使用)SIGWINCH28,28,20Ign终端窗口尺寸发生变化SIGUNUSED-,31,-CoreSIGSYS信号同义标准信号(续)动作类型含义Term结束进程Ign忽略信号Core结束进程并产生核心文件Stop暂停进程运行Cont恢复暂停进程的运行Linux信号的产生1．用户信号在用户与系统交互过程中产生，例如，当用户在键盘上输入Ctrl+C和Ctrl+\时，终端驱动程序通知内核将向目标进程发送信号SIGINT和SIGQUIT。2．内核内核在执行过程中产生，例如，异步I/O模式下，I/O状态就绪，内核向目标进程发送相应的信号SIGIO。3．进程一个进程向另一个进程发送信号，例如，进程通过调用kill函数向其他进程发送信号。信号的处理方式1.异步处理模式默认情况下，信号采用异步处理模式，信号可能发生在进程运行的任意时刻，当信号发生时，进程暂停运行，保存现场，转而执行信号处理程序，待信号处理程序执行完毕，恢复现场，从中断点继续运行。2.同步处理模式当信号被阻塞时，到达的信号不会马上处理，而是处于等待状态，进程可自主选择时机进行处理。信号的接收对象

在多线程环境下，线程共享进程的信号处理方式，但信号掩码各自独立，线程可屏蔽各自不感兴趣的信号，信号的发送目标可为进程或线程，当目标为进程时，进程中的线程均有机会处理到达的信号，机会取决于进程调度，当目标为线程时，由接收信号的线程处理。信号的延迟

信号除因阻塞而被延迟处理外，在未阻塞的情况下，从信号的产生到处理，可能存在一定的延迟，信号处理取决于下一个调度时机，例如，时间片耗尽后重新被选中、系统调用结束和中断返回。7.3信号的定义信号掩码

信号掩码是由一组信号构成的集合，当属于该集合的信号到达进程时，对信号不作任何处理，直至信号阻塞被解除，期间一直处于等待状态。设置信号掩码头文件

#include<signal.h>函数原型

int

sigprocmask(inthow,constsigset_t*set,sigset_t*oldset);功能 重置进程的信号掩码。参数

how:操作方式。

set:新信号集。

oldset:替换的信号掩码。返回值 成功，返回0，失败，返回-1。信号处理的定义sigaction(1/3)头文件

#include<signal.h>函数原型

int

sigaction(int

signum,conststruct

sigaction*act,struct

sigaction*oldact);功能 定义信号的行为。参数

signum:信号编号。

act:信号的处理方式。

oldact:原信号的处理方式。返回值 成功返回0，失败返回-1。信号处理的定义sigaction(2/3)

struct

sigaction{ //信号处理函数

void(*sa_handler)(int); //携带更多参数的信号处理函数

void(*sa_sigaction)(int,siginfo_t*,void*); //信号处理期间的信号掩码

sigset_t

sa_mask; //信号处理的更多特性

int

sa_flags; //glibc内部使用

void(*sa_restorer)(void);};信号处理的定义sigaction(3/3)siginfo_t{

int

si_signo;//信号编号

int

si_errno;//错误值

int

si_code;//信号来源的详细信息

pid_t

si_pid;//进程ID

uid_t

si_uid;//进程所属实际用户ID

int

si_status;//进程的结束状态

clock_t

si_utime;//进程消耗的用户时间

clock_t

si_stime;//进程消耗的系统时间

sigval_t

si_value;//信号传递的参数

int

si_overrun;//定时器溢出次数

int

si_timerid;//POSIX.1b定时器IDvoid*si_addr;//产生异常的地址

longsi_band;//I/O事件关联的事件值

int

si_fd;//与I/O事件相关的文件描述符...}实例分析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",);}

到达的阻塞信号

当位于信号掩码的信号到达进程时，信号被阻塞，直至阻塞解除，期间信号处于阻塞状态。可分别通过sigpending和sigwaitinfo函数检测到达的阻塞信号和同步等待排队的信号。sigpending函数头文件

#include<signal.h>函数原型

int

sigpending(sigset_t*set);功能 检测到达的阻塞信号。参数

Set:指向到达的阻塞信号。返回值 成功，返回0，失败，返回-1。sigwaitinfo函数头文件

#include<signal.h>函数原型

int

sigwaitinfo(const

sigset_t*set,siginfo_t*info);功能 等待阻塞信号的到达。参数

set:等待的阻塞信号。

info:到达的阻塞信号。返回值 成功，返回0，失败，返回-1。

实例分析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发送信号发送标准信号头文件

#include<sys/types.h #include<signal.h>函数原型

int

kill(pid_t

pid,int

sig);;功能 向进程发送信号。参数

pid:进程ID。

sig:信号编号。返回值 调用成功返回0，否则返回-1。参数pid含义pd>0目标进程的ID为pidpid=0调用者进程所属组中的所有进程pid=-1除初始化进程init外，有权发送的所有进程pid<-1进程组ID为-pid的所有进程发送实时信号sigqueue函数头文件

#include<sys/types.h> #include<signal.h>函数原型

int

sigqueue(pid_t

pid,int

sig,constunionsigval

val);功能 向进程发送实时信号。参数

pid:目标进程ID。

sig:实时信号编号。

val:传递的参数。返回值 成功返回0；失败返回-1。发送实时信号

sigqueue函数向进程pid发送实时新号sig，并携带参数val，val为sigval类型指针，sigval类型的定义如下。typedefunionsigval{

int

sival_int; //用于传送一个整型数

void*sival_ptr; //指向参数地址

}sigval_t;

sigqueue函数基于rt_sigqueueinfo系统调用实现，接收实时信号的进程需通过sigaction函数的SA_SIGINFO选项定义信号处理函数，以便接收信号和携带的数据。7.5信号文件信号文件

信号文件是一种将到达的信号作为字节流的特殊文件。

Linux内核自2.6.22引入了一种非标准的系统调用接口eventfd、signalfd和timerfd，它们将事件、信号和到期时间抽象为字节流，其中signalfd便是信号文件的应用编程接口。信号文件signalfd函数头文件

#include<sys/signalfd.h>函数原型

int

signalfd(int

fd,constsigset_t*mask,intflags);功能 创建信号文件。参数

fd:文件描述符。

mask:监听的信号集。

flags:打开方式。返回值 成功:返回文件描述符，失败，返回-1。信号文件(续)struct

signalfd_siginfo{uint32_tssi_signo;//信号编号

int32_tssi_errno;//错误码(未使用

int32_tssi_code;//信号码

uint32_tssi_pid;//发送进程IDuint32_tssi_uid;//发送用户实际IDint32_tssi_fd;//文件描述符(SIGIO)uint32_tssi_tid;//内核定时器IDuint32_tssi_band;//I/O事件(SIGIO)*/......uint8_tpad[X];//扩充成员变量};参数flags

含义SFD_NONBLOCK非阻塞方式读写文件SFD_CLOEXEC设置close-on-exec选项signalfd函数中参数flags的定义实例分析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;