處理序間通訊（五）—訊號，處理序間通訊訊號

處理序間通訊（五）—訊號，處理序間通訊訊號

我會用幾篇部落格總結一下在Linux中進程之間通訊的幾種方法，我會把這個開頭的摘要部分在這個系列的每篇部落格中都打出來

進程之間通訊的方式

• 管道
• 訊息佇列
• 訊號
• 訊號量
• 共用儲存區
• 通訊端（socket）

處理序間通訊（四）—共用儲存區傳送門：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5651995.html

處理序間通訊（三）—訊號量傳送門：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5649792.html

處理序間通訊（二）—訊息佇列傳送門：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5642575.html

處理序間通訊（一）—管道傳送門：http://www.cnblogs.com/lenomirei/p/5636339.html

我感覺這麼寫下去越來越不像進程間的通訊了，更像是進程間的打招呼。。。訊號就是這樣的，某某（這個某某有很多可能性）給進程一個訊號，進程就會在適當的情況下處理這個訊號（這說明進程可能不會立即處理訊號），什麼是適當的時候呢？比如說中斷返回的時候，或者核心態返回使用者態的時候（這個情況出現的比較多）等等（推薦本書《Linux核心設計與實現》，裡面講過）。。。這個也不是本篇的主題就不多述了。

首先來說訊號是怎麼產生的！

• 由硬體產生，別入從鍵盤敲入按鍵組合發送一個訊號，常用的Ctrl+C就可以給前台進程發送。
• 由進程發送（或者說是由軟體產生），比如我們可以在shell進程下輸入kill命令給一個進程發送訊號（命令：kill -訊號標號 PID）
• 異常，當異常的發生的時候肯定是會發送訊號的

然後說訊號的處理方式，誰來處理訊號？肯定是作業系統來，難不成還是程式員麼。文章一開頭就說了，信號不一定會被立即處理，作業系統不會為了處理一個訊號而把當前正在啟動並執行進程掛起（切換進程）或者殺掉（肯定不會殺掉啊，難道看見一個訊號就殺害一個無辜群眾麼），掛起（進程切換）的話消耗太大了，如果不是緊急訊號，可能是不會立即處理的。作業系統多選擇在核心態切換回使用者態的時候處理訊號，這樣就利用兩者的切換來處理了（不用單獨進行進程切換以免浪費時間）。

總歸是不能避免的，因為很有可能在睡眠的進程就接收到訊號，作業系統肯定不願意切換當前正在happy地跑著的進程，於是就得把訊號儲存啊，因為是進程收到的訊號，所以把訊號儲存在進程唯一的PCB（就是task_struct）當中。struct sigpending pending;欄位就是存放訊號的訊號表，之後會解釋pending。

 訊號的處理過程

所有的訊號可以通過kill -l 命令查看

需要注意的幾點

• 沒有0號訊號
• 沒有32,33號訊號
• 從31號訊號分開，前面的是普通訊號，後面的是即時訊號，本篇介紹的是普通訊號
• 訊號和前面的標號是一致的，可以使用標號，也可以使用宏名稱

訊號的處理方式有三種

• 忽略（就是這麼6，你發啥我都不理你）
• 預設處理方式，作業系統設定的預設處理方式，會終止一個進程，就是說接到訊號就把這個進程幹掉了
• 自訂處理方式，想幹什麼還是得我說了算，你需要一個signal函數
  • 函數原型：sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
  • 標頭檔：#include <signal.h>
  • 參數解析：
    • 第一個是訊號標號，給數字就可以啦
    • 關鍵是第二個參數這裡，sighandler_t是一個typedef來的，主要是為了可讀性，原型是void (*)(int)函數指標啦，int的參數會被設定成signum
    • 我有用到這個函數，可以在我的測試案例中看一下用法

 

• 相關函數解析

這次就沒有建立函數什麼的了，主要是訊號相關的一些操作函數，但是由於比較多和繁雜，不好每一個都寫測試案例看輸出結果，最後的測試程式只用了一部分函數，並沒有全部使用到

前面說了用kill命令可以給進程發訊號，可是我想用C語言編寫程式發，別怕！你需要下面的函數（raise函數只能給進程本身發訊號）

• 函數原型：int raise(int signo);
• 標頭檔：#include <signal.h>
• 參數解析：
  • 就一個參數就是訊號了，可以用標號，也可以用宏名

或者你說不想光給自己發訊號，光自己是很沒意思，那麼看下面這個函數

• 函數原型：int kill(pid_t pid, int signo);
• 標頭檔：#include <signal.h>
• 參數解析：
  • 第一個參數是pid進程號，你得讓作業系統知道你要給哪個進程發訊號，給自己發也是可以的哦
  • 第二個參數是訊號。。。呃，準確的說是哪個訊號，可以用標號，也可以用宏名

看這個訊號(6) SIGABRT，這個訊號可以讓進程異常終止，他有一個對應的函數

• 函數原型：void abort(void);
• 標頭檔：#include <stdlib.h>
• 參數解析：
  • 這根本就沒有參數嘛！那就寫點其他的。
  • 該函數沒有傳回值，因為該函數執行絕對不會失敗（為什嗎？殺個進程而已，談什麼失敗（一刀不行就兩刀！！（玩笑））），和exit函數一樣絕對不會失敗（重要！說兩遍！）和exit函數不同的地方是，exit會設定退出碼。

看這個訊號(14) SIGALRM，這個訊號是鬧鐘訊號，它可以由這個函數發送

• 函數原型：unsigned int alarm(unsigned int seconds);
• 標頭檔：#include <unistd.h>
• 參數解析：
  • 參數都寫的這麼清楚了！等待多少秒之後就會發送SIGALRM訊號給當前進程。

接下來說明一下阻塞訊號，就是（pending）了

• 阻塞訊號（pending signal）

之前提到過，可以忽略一個訊號，那麼我說，阻塞和忽略是不一樣的，阻塞是進程收不到該訊號，忽略是進收到該訊號，卻不做出任何反應

實際執行訊號的處理動作稱為訊號遞達(Delivery),訊號從產生到遞達之間的狀態,稱為訊號未決(Pending)。進程可以選擇阻塞(Block )某個訊號。被阻塞的訊號產生時將保持在未決狀態,直到進程解除對此訊號的阻塞,才執行遞達的動作。

task_struct中有類似欄位，之前說的訊號可能不會立即被執行就會儲存在pending表裡面

其中一旦訊號被block，當有訊號產生的時候會一直pending，因為未決就是未處理的意思，block到不了就處理不了，pending會一直有該位

以為PCB中使用32位來表示中的block和pending表，所以非即時訊號就算髮送多個，也只顯示一個。即時訊號會排隊，有幾個來就有幾個排隊

block表：某位為0表示該位對應標號的訊號未被阻塞，為1表示阻塞

pending表：某位為0表示訊號還未產生或者已經被處理

中2號訊號兩個表同時為1表示產生了2號訊號，但因為2號訊號被阻塞所以一直未決。

介紹幾個操作這兩張表的函數

• 函數原型：

  int sigemptyset(sigset_t *set);用於初始化一個訊號集（新建立出來的sigset_t對象都要先執行這個函數再去操作）
  int sigfillset(sigset_t *set);初始化訊號集，所有位置位1，表示支援所有訊號（就好像添加了所有的訊號）
  int sigaddset(sigset_t *set, int signo);把感興趣的（想要操作）訊號添加到訊號集

  int sigdelset(sigset_t *set, int signo);把感興趣的（想要操作）訊號從訊號集踢出去
  int sigismember(const sigset_t *set, int signo);判斷你傳入的signo是否是set集合中的一員

• 標頭檔：#include <signal.h>
• 參數解析：
  • sigset_t結構體的參數表示訊號集，訊號操作的時候都是以訊號集合的方式進行操作，需要事先建立一個該結構體的對象，然後把想要操作的訊號添加到訊號集合對象當中去
  • signo就是訊號的標號了

如何阻塞一個訊號？用下面的函數

• 函數原型：int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oset);
• 標頭檔：#include <signal.h>
• 參數解析：
  • 先說how，有三個宏
    • SIG_BLOCK添加到block表當中去
    • SIG_UNBLOCK從block表中刪除
    • SIG_SETMASK設定block表（跟第一個SIG_BLOCK不同，這個是直接讓當前進程和set完全相等，不是把set的添加到當前block表中去了）　　
  • set表示要設定的集合，比如你集合裡面有1234，就這些，那麼這個函數就把這幾個根據第一個參數how進行設定
  • oset表示old set就是設定之前儲存一下之前的block表資訊，可以給NULL

如何擷取當前pending表中的資訊？你需要它~

• 函數原型：int sigpending(sigset_t *set);
• 標頭檔：#include <signal.h>
• 參數解析
  • 這是一個輸出型參數，會把當前進程的pending表列印到傳入的set集中

 事已至此，基本操作就說完了，廢話少說，show me the code

功能看結果圖：先貼結果圖，一開始沒有任何訊號，所以pending表中全是0，我通過Ctrl+C傳入2號訊號，看到pending表中有2號被置位了，經過10秒取消阻塞，2號訊號被處理（經過我自訂的函數）

我的程式只有一個檔案server.c

 1 #include <stdio.h> 2 #include <sys/signal.h> 3 #include <sys/types.h> 4 #include <signal.h> 5  6  7  8 void func(int num) 9 {10   printf("catch signal number is %d",num);11 12 }13 14 15 void printfpendingsignal(sigset_t *set)16 {17   int i;18   for(i=1;i<32;++i)19   {20     if(sigismember(set,i))21     {22       printf("1");23 24     }25     else26     {27       printf("0");28     }29   }30   printf("\n");31 }32 33 34 int main()35 { 36   sigset_t s,p,o;37   signal(SIGINT,func);38   sigemptyset(&s);39   sigemptyset(&p);40   sigemptyset(&o);41   sigaddset(&s,SIGINT);42   sigprocmask(SIG_SETMASK,&s,&o);43   int count=0;44   while(1)45   {46     sigpending(&p);47     printfpendingsignal(&p);48     sleep(1);49     if(count++==10)50     {51       printf("recover!\n");52       sigprocmask(SIG_SETMASK,&o,NULL);53     }54   }55   return 0;56 }