2022年Linux信号与信号处理 .pdf

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1、信号 (signal)是一种进程间通信机制，它给应用程序提供一种异步的软件中断，使应用程序有机会接受其他程序活终端发送的命令(即信号 )。应用程序收到信号后，有三种处理方式：忽略，默认，或捕捉。进程收到一个信号后，会检查对该信号的处理机制。如果是SIG_IGN ，就忽略该信号；如果是SIG_DFT ，则会采用系统默认的处理动作，通常是终止进程或忽略该信号；如果给该信号指定了一个处理函数(捕捉 )，则会中断当前进程正在执行的任务，转而去执行该信号的处理函数，返回后再继续执行被中断的任务。下面就来说说与信号有关的函数吧。最简单 signal 函数typedef void (*sighandler_

2、t) (int) sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler); 返回原信号处理函数，或SIG_ERR signal()是最简单的给进程安装信号处理器的函数，第一个参数指定信号，第二个参数为该信号指定一个处理函数。如下是一个最简单的处理信号的程序，它捕捉SIGUSR1 ，忽略SIGUSR2 ，按系统默认处理SIGINT ， SIGUSR1和 SIGUSR2是 Linux 提供的用户定义信号，可用于任何应用程序。主程序什么都不干，只用pause()循环等待信号。例程 1 最简单的信号处理名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -

3、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 31 页 - - - - - - - - - static void pr_mask(const char * string) sigset_t procmask; sigprocmask(SIG_SETMASK, NULL, &procmask); printf(%s: , string); if(sigismember(&procmask, SIGINT) printf(SIGINT ); if(sigismember(&procmask, SIGUSR1) prin

4、tf(SIGUSR1 ); if(sigismember(&procmask, SIGUSR2) printf(SIGUSR2 ); if(sigismember(&procmask, SIGTERM) printf(SIGTERM ); if(sigismember(&procmask, SIGQUIT) printf(SIGQUIT ); printf(n); static void sigusr(int signum) pr_mask( “ int sigusr” ); if(signum = SIGUSR1) printf(“ SIGUSR1 receivedn” ); else if

5、(signum = SIGUSR2) printf(“ SIGUSR2 receivedn” ); else printf(“ signal %d receivedn” , signum); int main(void) if(signal(SIGUSR1, sig_usr) = SIG_ERR) printf(“en” ); exit(1); if(signal(SIGUSR2, SIG_IGN) = SIG_ERR) printf(“ error ignoring SIGUSR2n” ); exit(1); if(signal(SIGINT, SIG_DFT) = SIG_ERR) 名师资

6、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 31 页 - - - - - - - - - printf(“ error setting SIGINT tn” ); exit(1); while(1) pause(); exit(0); 后台运行该程序，并用kill 发送信号给它。$./a.out & 1 3725 $kill -USR1 3725 in sigusr: SIGUSR1 SIGUSR1 received $kill -USR2 3725 1+ User def

7、ined signal 2 ./a.out 我们可以看到，Linux 系统对 SIGUSR2的默认动作是终止进程。中断与自动重启动名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 31 页 - - - - - - - - - 前面说过， 信号是一种软件中断机制，这就产生了一个问题：如果信号到来时进城正在执行某个低速系统调用，系统应该怎么处理？是暂时阻塞系统调用返回，在信号处理程序完成后继续没完成的系统调用呢，还是让系统调用出错返回，同时把errno 设置为EINTR ，让调

8、用者去做进一步的出错检查呢？用事实说话，让我们做一个试验先吧。下面的程序读取标准输入并把它输出到标准输出，在此期间，我们给进程发送SIGUSR1信号，以此来确定Linux 在收到信号后是如何对处理系统调用的。例程 2 信号与自动重启动的signal 版本int main(void) char bufBUFSIZ; int n; signal(SIGUSR1, sig_usr); while(1) if(n = read(STDIN_FILENO, buf, BUFSIZ) = -1) if(errno = EINTR) printf(“ read is interruptedn” ); els

9、e write(STDOUT_FILENO, buf, n); exit(0); 运行该程序，并从另一个终端给该进程发送信号SIGUSR1 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 31 页 - - - - - - - - - $./a.out first line first line in sigusr: SIGUSR1 SIGUSR1 received second line second line in sigusr: SIGUSR1 SIGUSR1 re

10、ceived C 可见对由signal()函数安装的信号处理程序，系统默认会自动重启动被中断的系统调用，而不是让它出错返回，所以应用程序不必针对慢速系统调用的errno ，做 EINTR检查，这就是自动重启动机制。我们再来看另外一个例子，它使用另一个函数sigaction()来安装信号处理程序。sigaction()允许进程对信号进行更多的控制：例程 3 信号与自动重启动的sigaction 版本int main(void) char bufBUFSIZ; int n; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整

11、理 - - - - - - - 第 5 页，共 31 页 - - - - - - - - - struct sigaction sa_usr; sa_usr.flags = 0; /SA_RESART sa_usr.sa_handler = sig_usr; sigaction(SIGUSR1, &sa_usr, NULL); /signal(SIGUSR1, sig_usr); while(1) if(n = read(STDIN_FILENO, buf, BUFSIZ) = -1) if(errno = EINTR) printf(“ read is interruptedn” ); el

12、se write(STDOUT_FILENO, buf, n); exit(0); 此时再运行这个程序，并从另一终端给该进程发送信号SIGUSR1 ，我们会得到如下结果。$./a.out first line first line in sigusr: SIGUSR1 SIGUSR1 received read is interrupted second line second line in sigusr: SIGUSR1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共

13、 31 页 - - - - - - - - - SIGUSR1 received read is interrupted C 由此我们可以得出，Linux 对 sigaction()的默认动作是不自动重启动被中断的系统调用，因此如果我们在使用sigaction()时需要自动重启动被中断的系统调用，就需要使用sigaction 的SA_RESTART 选项，见上例注释，关于sigaction()，下文会有更多的描述。这和UNIX环境高级编程中对Linux 信号处理的描述是一致的。可重入函数如前所述， 进程在收到信号并对其进行处理时，会暂时中断当前正在执行的指令序列，转而去执行信号处理程序。但是信

14、号的到来，往往是无法预测的，我们无法确定进程会在何时收到信号。如果进程在收到信号时正在执行malloc()调用，而此时捕捉到信号，进城就会转而去执行信号处理程序，而信号处理程序中又再次调用了malloc()函数，那结果将会怎样呢？进程的栈空间很可能就会受到破坏，从而产生无法预料的结果。所以有些函数是不能在信号处理程序中调用的，这些函数被称为不可重入函数，而那些允许在信号处理函数中调用的函数， 则称为可重入函数。 下表列出了Linux 系统中的可重入函数(摘自 UNIX 环境高级编程 )，对不在该表中的函数，信号处理函数中要慎用。表 1 可重入函数accept access 名师资料总结 - -

15、 -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 31 页 - - - - - - - - - aio_error aio_return aio_suspend alarm bind cfgetispeed cfgetospeed cfsetispeed cfsetospeed chdir chmod chown clock_gettime close connect creat dup dup2 execle execve _Exit & _exit fchmod 名师资料总结 - - -精

16、品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 31 页 - - - - - - - - - fchown fcntl fdatasync fork fpathconf fstat fsync ftruncate getegid geteuid getgid getgroups getpeername getpgrp getpid getppid getsockname getsockopt getuid kill link listen lseek 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -

17、- - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 31 页 - - - - - - - - - lstat mkdir mkfifo open pathconf pause pipe poll posix_trace_event pselect raise read readlink recv recvfrom recvmsg rename rmdir select sem_post send sendmsg 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -

18、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 31 页 - - - - - - - - - sendto setgid setpgid setsid setsockopt setuid shutdown sigaction sigaddset sigdelset sigemptyset sigfillset sigismember signal sigpause sigpending sigprocmask sigqueue sigset sigsuspend sleep socket 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -

19、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 31 页 - - - - - - - - - socketpair stat symlink sysconf tcdrain tcflow tcflush tcgetattr tcgetpgrp tcsendbreak tcsetattr tcsetpgrp time timer_getoverrun timer_gettime timer_settime times umask uname unlink utime wait waitpid 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

20、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 31 页 - - - - - - - - - write 发送信号的kill 和 raise 函数int kill(pid_t pid, int sig); int raise(int sig); kill()发送信号给指定进程，raise()发送信号给进程本身。对kill()的 pid，有如下描述：pid 0 将信号发送给ID 为 pid 的进程pid = 0 将信号发送给与发送进程属于同意个进程组的所有进程pid si_signo); printf(si_errno: %dn, inf

21、o-si_errno); printf(si_code: %dn, info-si_code); printf(si_pid: %dn, info-si_pid); printf(si_uid: %dn, info-si_uid); int main(void) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 31 页 - - - - - - - - - struct sigaction act_usr1; struct sigaction act_usr2; sigs

22、et_t mask; act_usr1.sa_flags = SA_SIGINFO; /act_usr1.sa_handler = sigusr; sigemptyset(&act_usr1.sa_mask); act_usr1.sa_sigaction = handler; sigaction(SIGUSR1, &act_usr1, NULL); act_usr2.sa_flags = 0; act_usr2.sa_handler = sig_usr2; sigemptyset(&act_usr2.sa_mask); sigaction(SIGUSR2, &act_usr2, NULL);

23、/ block SIGUSR1 sigprocmask(SIG_SETMASK, NULL, &mask); sigaddset(&mask, SIGUSR1); sigprocmask(SIG_SETMASK, &cmask, NULL); while(1) pause(); exit(0); $ ./a.out & 1 17165 $ kill -USR1 17165 $ kill -USR1 17165 $ kill -USR1 17165 $ kill -USR1 17165 $ kill -USR1 17165 $ kill -USR2 17165 SIGUSR2 recieved

24、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 31 页 - - - - - - - - - si_signo: 10 si_errno: 0 si_code: 0 si_pid: 3945 si_uid: 500 $ ps PID TTY TIME CMD 3945 pts/1 00:00:00 bash 在 SIGUSR1阻塞期间，我们向进程发送了5 个 SIGUSR1 ，而解除阻塞后，内核只递送了一个SIGUSR1 ，说明 Linux 并不支持信号排队。另外我们还

25、可以看到，si_signo 是收到的信号的数值； si_pid 是发送进程的进程ID， ps 输出我的终端进程ID 正是 3945；si_uid 是发送进程的有效用户ID，而我的用户ID 也正是 500。对于 siginfo 结构中的其它成员，我没有打印，有兴趣的可以自己研究。信号跳转函数sigsetjump 和 siglongjump int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savesigs); void siglongjmp(sigjmp_buf env, int val); sigsetjmp()有多次返回， 对于直接调用者(一般是主程序 )， 它返回 0；

26、若从 siglongjmp() 调用 (一名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 31 页 - - - - - - - - - 般是信号处理程序)，则返回返回siglongjmp() 中的 val 值。所以为了避免混淆，最好不要在调用 siglongjmp() 时，让 val=0。另外需要说明的是sigsetjmp()的第二个参数，它用于告诉内核，要不要保存进程的信号屏蔽字。当 savesigs为非 0 时，调用 sigsetjmp()会在 env 中保存当前的

27、信号屏蔽字，然后在调用siglongjmp()时恢复之前保存的信号屏字。由于信号处理函数使用siglongjmp() 跳转时不属于正常返回，所以在进入信号处理函数时被阻塞的当前信号就没有机会在返回时恢复。sigsetjmp()的 savesigs参数就用于是告诉系统，在调用siglongjmp 时，是否需要恢复先前的信号屏蔽字。下例向你展示了如何使用sigsetjmp()和 siglongjmp()， 注意这里引入了一个全局变量canjmp，它是一种同步保护机制，用于告诉信号处理程序，在进程环境没有准备好之前，不要跳转，否则可能会导致混乱。例程 6 信号跳转static sigjmp_buf

28、jmpbuf; / for synchronizing static volatile sig_atomic_t canjmp; static void sigusr1(int signum) printf(“ SIGUSR1 reveivedn” ); / main process initialization is not completed if(canjmp = 0) return; siglongjmp(jmpbuf, 1); satic void sigusr2(int signum) printf(“ SIGUSR2 reveivedn” ); 名师资料总结 - - -精品资料欢

29、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 31 页 - - - - - - - - - if(canjmp = 0) return; siglongjmp(jmpbuf, 2); int main(void) int n; int savemask = 1; signal(SIGUSR1, sigusr1); signal(SIGUSR2, sigusr2); / need to save the procmask, otherwise, u have to reset the procmask

30、n = sigsetjmp(jmpbuf, savemask); if(n = 1) / jump from SIGUSR1 printf(“ Jump to here from SIGUSR1n” ); if(savemask = 0) / prevent from long jumping canjmp = 0; / reset the procmask, unblock SIGUSR1 sigset_t set; sigprocmask(SIG_SETMASK, NULL, &set); sigdelset(&set, SIGUSR1); sigprocmask(SIG_SETMASK,

31、 &set, NULL); canjmp = 1; else if(n = 2) printf(“ Jump to here from SIGUSR2n” ); if(savemask = 0) canjmp = 0; sigset_t set; sigprocmask(SIG_SETMASK, NULL, &set); sigdelset(&set, SIGUSR1); sigprocmask(SIG_SETMASK, &set, NULL); canjmp = 1; canjmp = 1; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -

32、 - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 31 页 - - - - - - - - - while(1) pause(); exit(0); $ ./a.out & 1 5485 $ kill -USR1 5485 SIGUSR1 recieved Jump to here from SIGUSR1 $ kill -USR2 5485 SIGUSR2 recieved Jump to here from SIGUSR2 例程 6 告诉我们，根据sigsetjmp()的返回值，我们也可以通过信号实现程序的多分支控制。另外如果没有在sigsetjmp()时设置了sa

33、vesigs ，那么在siglongjmp() 返回后，就要重新设置进程的信号屏蔽字，否则该信号在一次siglongjmp() 之后将被永久阻塞。难以捉摸的sigsuspend 函数int sigsuspend(const sigset_t * sigmask); 对于这个函数，我始终无法清晰的理解，关于它的用法，它的作用，它的语义，都让我一头雾水。 UNIX 环境高级编程 ，Linux 手册，看了几遍，都无法开塞，真是愚钝至极啊！名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26

34、 页，共 31 页 - - - - - - - - - 从 UNIX 环境高级编程对sigsuspend()的引言看，该函数的出现是为了解决早期不可靠信号， 即信号丢失的问题的。 在早期的信号机制中， 对信号解除阻塞和等待信号需要两步进行：sigprocmask(SIG_SETMASK, &unblockmask, NULL); pause(); 在对信号解除阻塞之后和调用pause()之前有一个时间窗口，所以在这之间产生的信号就可能会丢失，从而是本该返回的pause()没有返回。sigsuspend()能让解除信号阻塞和等待信号成为一个原子操作，这样就避免了上述的问题。它会把当前进程的信号屏

35、蔽字设定为sigmask 指定的值，所以在等待信号期间，sigmask 中的信号会被暂时阻塞，而 sigmask 之外的信号都会被暂时解除阻塞。然后 sigsuspend()挂起当前进程， 等待， 直到捕捉到一个信号或发生了一个会终止该进程的信号。如果是捕捉到一个信号并从出来程序中返回，则sigsuspend()返回 -1，把进程信号屏蔽字设回调用sigsuspend()之前的值， 并将 errno 设为 EINTR 。 注意，指定为忽略的信号，并不会导致sissuspend()返回。注意， sigsuspend()只是暂时解除对不在sigmask中的信号的阻塞，在捕捉到一个信号后，以前阻塞的

36、信号还会被重新阻塞，所以如果你要对一个以前阻塞的信号解除阻塞的话，在sigsuspend()返回之后，还要重新用sigprocmask 来解除对该信号的阻塞。这就是我的疑问了，如果我无意让进程等待任何信号的话，那这个sigsuspend()不是对我几乎毫无用处吗？sigsuspend()的另一个用途就是让进程等待一个信号处理程序来设置一个全局变量。这个似乎还比较有用，在进程等待某一信号时，可让进程先挂起，直到收到该信号，设置的全局变量并导致sigsuspend()返回，进程才处理相应的任务，避免了CPU的无谓等待。如下例程就名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -

37、- - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 31 页 - - - - - - - - - 展示了如何让进程等待SIGUSR1 ，并在每收到一次SIGUSR1后去执行一组相同的操作。例程 7 sigsuspend 的一个应用static volatile sig_atomic_t ok; static void sigusr(int signum) / do nothing, set the flag only ok = 1; int main(void) sigset_t emptymask, waitmask, oldmask; /

38、 block SIGUSR1 first sigemptyset(&waitmask); sigaddset(&waitmask, SIGUSR1); sigprocmask(SIG_BLOCK, &waitmask, &oldmask); / set SIGUSR1 handler signal(SIGUSR1, sigusr); sigemptyset(&emptymask); while(1) / waiting for SIGUSR1 to set ok while(ok = 0) sigsuspend(&emptymask); / sigsuspend return, SIGUSR1

39、 has come, and now SIGUSR1 is blocked / reset the flag, so the process will keep waiting after the / following things are done ok = 0; / / other things need to do here / exit(0); 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 28 页，共 31 页 - - - - - - - - - 我对 sigsuspe

40、nd()的理解仅限于此，不敢多卖弄，就此打住吧:) 发送 SIGABRT的专用函数abort int abort(void); abort 会向当前进程发送SIGABRT信号，让进程做一些“善后”处理，如刷新流缓冲区，关闭文件等，然后终止进程。其它几个有用的小函数：extern char * sys_siglist; 这是一个以信号为索引的字符串数组，通过它可以很容易的找到信号的字符串名称。void psignal(int signum, const char * msg); 此函数类似于perror() ，输出对指定信号的字符串描述。char * strsignal(int signum);

41、 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 29 页，共 31 页 - - - - - - - - - 返回指定信号的字符串描述。例程 8 其它函数int main(void) printf(sys_siglist:n); printf(SIGUSR1: %sn, sys_siglistSIGUSR1); printf(SIGSEGV: %sn, sys_siglistSIGSEGV); printf(SIGHUP: %snn, sys_siglistSIGHUP); prin

42、tf(strsignal:n); printf(SIGUSR1: %sn, strsignal(SIGUSR1); printf(SIGSEGV: %sn, strsignal(SIGSEGV); printf(SIGHUP: %snn, strsignal(SIGHUP); printf(psignal:n); psignal(SIGUSR1, SIGUSR1); psignal(SIGSEGV, SIGSEGV); psignal(SIGHUP , SIGHUP); exit(0); 输出形式如下：sys_siglist: SIGUSR1: User defined signal 1 SI

43、GSEGV: Segmentation fault SIGHUP: Hangup strsignal: SIGUSR1: User defined signal 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 30 页，共 31 页 - - - - - - - - - SIGSEGV: Segmentation fault SIGHUP: Hangup psignal: SIGUSR1: User defined signal 1 SIGSEGV: Segmentation fa

44、ult SIGHUP: Hangup 最后的忠告： 千万不要去写一个复杂的信号处理程序，那是最出力不讨好的事情，信号处理程序每多一行， 你的程序莫名崩溃的可能性就增大一分，谁能保证你在信号处理函数里调用的都是可重入函数呢？本文中的很多例程使用的printf() 就不是可重入的 , 信号处理程序应该尽量简单，对稍微复杂的任务，应该想办法(如 siglongjmp() ，设置全局标志等)交给主程序处理。吼吼，花了一天时间，终于把它整理完了，乱七八糟，但会方便各位查阅吧！其中大部分内容参考了 UNIX 环境高级编程 ，有不对的地方大家尽管拍砖，但不要骂俺抄袭，会脸红的_。 图灵教育说的好， 站在巨人的肩膀上， Standing on shoulders of the giants, I think I can fly. 本文来自CSDN博客，转载请标明出处：http:/ 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 31 页，共 31 页 - - - - - - - - -