LunarRoom

Linux Signal

Linux Programming
字数统计: 2.1k阅读时长: 7 min
2020/05/18 Share

Linux Signal

本文主要说明Linux信号的安装，用于处理各种信号。

[TOC]

信号的安装

Linux主要有两个函数实现信号的安装：signal()和sigaction()。

signal()

1
2
#include <signal.h>
void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);

第一个参数指定信号的值，第二个参数指定针对前面信号的处理函数指针，可以采用系统默认的方式处理信号(SIG_DFL)，也可以自己指定函数。

sigaction()

1
2
#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction* act, struct sigaction* oldcast);

sigaction函数用于改变进程接收到特定信号后的行为。该函数的第一个参数为信号的值，可以为除SIGKILL及SIGSTOP外的任何一个特定有效的信号（为这两个信号定义自己的处理函数，将导致信号安装错误）。第二个参数是指向结构sigaction的一个实例的指针，在结构sigaction的实例中，指定了对特定信号的处理，可以为空，进程会以缺省方式对信号处理；第三个参数oldact指向的对象用来保存返回的原来对相应信号的处理，可指定oldact为NULL。如果把第二、第三个参数都设为NULL，那么该函数可用于检查信号的有效性。

sigaction结构体的定义为

1
2
3
4
5
6
7
8
struct sigaction {
    union {
        _sighandler_t _sa_handler;
        void (*_sa_sigaction)(int, struct siginfo*, void*);
    }_u;
    sigset_t sa_mask;
    unsigned long sa_flags;
}

联合数据结构中的两个元素_sa_handler以及*_sa_sigaction指定信号关联函数，即用户指定的信号处理函数。除了可以是用户自定义的处理函数外，还可以为SIG_DFL(采用缺省的处理方式)，也可以为SIG_IGN（忽略信号）。

由_sa_sigaction是指定的信号处理函数带有三个参数，是为实时信号而设的（当然同样支持非实时信号），它指定一个3参数信号处理函数。第一个参数为信号值，第三个参数没有使用，第二个参数是指向siginfo_t结构的指针，结构中包含信号携带的数据值，参数所指向的结构如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
typedef struct {
	int si_signo;
	int si_code;
	union sigval si_value;
	int si_errno;
	pid_t si_pid;
	uid_t si_uid;
	void *si_addr;
	int si_status;
	int si_band;
} siginfo_t;
1
2
3
4
typedef union sigval {
	int  sival_int;
	void *sival_ptr;
}sigval_t;

sa_mask指定在信号处理程序执行过程中，哪些信号应当被阻塞。缺省情况下当前信号本身被阻塞，防止信号的嵌套发送，除非指定SA_NODEFER或者SA_NOMASK标志位。

注：请注意sa_mask指定的信号阻塞的前提条件，是在由sigaction（）安装信号的处理函数执行过程中由sa_mask指定的信号才被阻塞。

sa_flags中包含了许多标志位，包括刚刚提到的SA_NODEFER及SA_NOMASK标志位。另一个比较重要的标志位是SA_SIGINFO，当设定了该标志位时，表示信号附带的参数可以被传递到信号处理函数中，因此，应该为sigaction结构中的sa_sigaction指定处理函数，而不应该为sa_handler指定信号处理函数，否则，设置该标志变得毫无意义。即使为sa_sigaction指定了信号处理函数，如果不设置SA_SIGINFO，信号处理函数同样不能得到信号传递过来的数据，在信号处理函数中对这些信息的访问都将导致段错误（Segmentation fault）。

信号的发送

发送信号的函数主要有：kill()、raise()、sigqueue()、alarm()、settimer()以及abort()等

kill()

int kill(pid_t pid, int signo)

该函数调用可以向任何进程或进程组发送任何信号

该调用执行成功时，返回值为0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码errno。下面是一些可能返回的错误代码：

EINVAL：指定的信号sig无效。

ESRCH：参数pid指定的进程或进程组不存在。注意，在进程表项中存在的进程，可能是一个还没有被wait收回，但已经终止执行的僵死进程。

EPERM： 进程没有权力将这个信号发送到指定接收信号的进程。因为，一个进程被允许将信号发送到进程pid时，必须拥有root权力，或者是发出调用的进程的UID 或EUID与指定接收的进程的UID或保存用户ID（savedset-user-ID）相同。如果参数pid小于-1，即该信号发送给一个组，则该错误表示组中有成员进程不能接收该信号。

sigqueue()

int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval val)

sigqueue的第一个参数是指定接收信号的进程ID，第二个参数确定即将发送的信号，第三个参数是一个联合数据结构union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值。

1
2
3
4
typedef union sigval {
	int  sival_int;
	void *sival_ptr;
}sigval_t;

sigqueue()比kill()传递了更多的附加信息，但sigqueue()只能向一个进程发送信号，而不能发送信号给一个进程组。如果signo=0，将会执行错误检查，但实际上不发送任何信号，0值信号可用于检查pid的有效性以及当前进程是否有权限向目标进程发送信号。

在调用sigqueue时，sigval_t指定的信息会拷贝到对应sig 注册的3参数信号处理函数的siginfo_t结构中，这样信号处理函数就可以处理这些信息了。由于sigqueue系统调用支持发送带参数信号，所以比kill()系统调用的功能要灵活和强大得多。

alarm()

1
2
#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

系统调用alarm安排内核为调用进程在指定的seconds秒后发出一个SIGALRM的信号。如果指定的参数seconds为0，则不再发送 SIGALRM信号。后一次设定将取消前一次的设定。该调用返回值为上次定时调用到发送之间剩余的时间，或者因为没有前一次定时调用而返回0。

注意，在使用时，alarm只设定为发送一次信号，如果要多次发送，就要多次使用alarm调用。

settimer()

现在的系统中很多程序不再使用alarm调用，而是使用setitimer调用来设置定时器，用getitimer来得到定时器的状态，这两个调用的声明格式如下：

1
2
3
#include <sys/time.h>
int getitimer(int which, struct itimerval *value);
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue);

该系统调用给进程提供了三个定时器，它们各自有其独有的计时域，当其中任何一个到达，就发送一个相应的信号给进程，并使得计时器重新开始。三个计时器由参数which指定，如下所示：

TIMER_REAL：按实际时间计时，计时到达将给进程发送SIGALRM信号。

ITIMER_VIRTUAL：仅当进程执行时才进行计时。计时到达将发送SIGVTALRM信号给进程。

ITIMER_PROF：当进程执行时和系统为该进程执行动作时都计时。与ITIMER_VIR-TUAL是一对，该定时器经常用来统计进程在用户态和内核态花费的时间。计时到达将发送SIGPROF信号给进程。

定时器中的参数value用来指明定时器的时间，其结构如下：

1
2
3
4
struct itimerval {
	struct timeval it_interval; /* 下一次的取值 */
	struct timeval it_value; /* 本次的设定值 */
};

在setitimer 调用中，参数ovalue如果不为空，则其中保留的是上次调用设定的值。定时器将it_value递减到0时，产生一个信号，并将it_value的值设定为it_interval的值，然后重新开始计时，如此往复。当it_value设定为0时，计时器停止，或者当它计时到期，而it_interval 为0时停止。调用成功时，返回0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码errno：

EFAULT：参数value或ovalue是无效的指针。

EINVAL：参数which不是ITIMER_REAL、ITIMER_VIRT或ITIMER_PROF中的一个。

raise()

int raise(int signo)

向本进程发送信号。

信号的应用

信号的应用通常就三个步骤：

  • 安装信号，推荐sigaction()
  • 实现三参数信号处理函数，handler(int signal, struct siginfo *info, void*);
  • 发送信号，推荐sigqueue()

References

Linux信号机制分析

原文作者：XiaoQixian

原文链接：http://xiaoqixian.github.io.com/2020/05/18/LinuxSignal/

发表日期：May 18th 2020, 12:00:00 am

更新日期：May 18th 2020, 2:52:03 pm

版权声明：本文采用知识共享署名-非商业性使用 4.0 国际许可协议进行许可

CATALOG
  1. 1. Linux Signal
    1. 1.1. 信号的安装
      1. 1.1.1. signal()
      2. 1.1.2. sigaction()
    2. 1.2. 信号的发送
      1. 1.2.1. kill()
      2. 1.2.2. sigqueue()
      3. 1.2.3. alarm()
      4. 1.2.4. settimer()
      5. 1.2.5. raise()
    3. 1.3. 信号的应用
    4. 1.4. References
Total : 21
2020
Invalid date
2020
EnvironmentConfiguration Hexo Linux OperatingSystem OperationResearch FileSystem DesignPattern AnalogElectronic CircuitAnalysis TCP/IP IO ComplexFunction Linux Programming DataStructure BinaryTree Signals&Systems ComplexFunctions Multi-threads
EnvironmentConfiguration Linux OperationResearch LinuxFile DesignPattern AnalogElectronic TCP-IP ComplexFunction Linux-Programming DataStructure Signals-Systems Multi-threads