进程控制3--signal

signal信号是一种比较古老的进程控制手段，可以在进程内和进程间传递事件，通常被用来通知进程产生了异常事件

信号全称为软中断信号，也有人称作软中断。从它的命名可以看出，它的实质和使用很象中断。所以，信号可以说是进程控制的一部分。

首先回忆硬中断：有单片机或者做过微机原理的都对硬中断比较熟悉了，中断有外部中断和内部中断，是一些异常事件发生，然后计算机停止当前执行任务转而去处理中断任务 。

 

1.信号的概念

软中断信号（signal，又简称为信号）用来通知进程发生了异步事件。进程之间可以互相通过系统调用kill发送软中断信号。内核也可以因为内部事件而给进程发送信号，通知进程发生了某个事件。注意，信号只是用来通知某进程发生了什么事件，并不给该进程传递任何数据。 

系统收到信号的进程对各种信号有不同的处理方法。处理方法可以分为三类：

     A.类似中断的处理程序，对于需要处理的信号，进程可以指定处理函数，由该函数来处理。

     B.忽略某个信号，对该信号不做任何处理，就象未发生过一样。

     C.对该信号的处理保留系统的默认值，这种缺省操作，对大部分的信号的缺省操作是使得进程终止。进程通过系统调用signal来指定进程对某个信号的处理行为。 

在进程表的表项中有一个软中断信号域，该域中每一位对应一个信号，当有信号发送给进程时，对应位置位。由此可以看出，进程对不同的信号可以同时保留，但对于同一个信号，进程并不知道在处理之前来过多少个。

 

2.信号的分类

一般分为以下几类 ：

（1） 与进程终止相关的信号。当进程退出，或者子进程终止时，发出这类信号。 
（2） 与进程例外事件相关的信号。如进程越界，或企图写一个只读的内存区域（如程序正文区），或执行一个特权指令及其他各种硬件错误。 
（3） 与在系统调用期间遇到不可恢复条件相关的信号。如执行系统调用exec时，原有资源已经释放，而目前系统资源又已经耗尽。 
（4） 与执行系统调用时遇到非预测错误条件相关的信号。如执行一个并不存在的系统调用。 
（5） 在用户态下的进程发出的信号。如进程调用系统调用kill向其他进程发送信号。 
（6） 与终端交互相关的信号。如用户关闭一个终端，或按下break键等情况。 
（7） 跟踪进程执行的信号。 
具体的信号可以找有关资料

 

3.信号的系统调用

统调用signal是进程用来设定某个信号的处理方法，系统调用kill是用来发送信号给指定进程的。这两个调用可以形成信号的基本操作。后两个调用pause和alarm是通过信号实现的进程暂停和定时器，调用alarm是通过信号通知进程定时器到时。

A.signal 系统调用 
signal原型如下 ：

signal（设置信号处理方式）
相关函数 sigaction，kill，raise

表头文件 #include<signal.h>

定义函数 void (*signal(int signum,void(* handler)(int)))(int);

函数说明 signal()会依参数signum 指定的信号编号来设置该信号的处理函数。当指定的信号到达时就会跳转到参数handler指定的函数执行。如果参数handler不是函数指针，则必须是下列两个常数之一:
SIG_IGN 忽略参数signum指定的信号。
SIG_DFL 将参数signum 指定的信号重设为核心预设的信号处理方式。

返回值返回先前的信号处理函数指针，如果有错误则返回SIG_ERR(-1)。

附加说明在信号发生跳转到自定的handler处理函数执行后，系统会自动将此处理函数换回原来系统预设的处理方式，如果要改变此操作请改用sigaction()。

然后做下面例子 ：

[cpp] view plaincopy
  1. #include <signal.h>   
  2. #include <unistd.h>   
  3. #include <stdio.h>   
  4. void sigroutine(int dunno) { /* 信号处理例程，其中dunno将会得到信号的值 */   
  5. switch (dunno) {   
  6. case 1:   
  7. printf("Get a signal -- SIGHUP ");   
  8. break;   
  9. case 2:   
  10. printf("Get a signal -- SIGINT ");   
  11. break;   
  12. case 3:   
  13. printf("Get a signal -- SIGQUIT ");   
  14. break;   
  15. }   
  16. return;   
  17. }   
  18.   
  19. int main() {   
  20. printf("process id is %d ",getpid());   
  21. signal(SIGHUP, sigroutine); //* 下面设置三个信号的处理方法   
  22. signal(SIGINT, sigroutine);   
  23. signal(SIGQUIT, sigroutine);   
  24. for (;;) ;   
  25. }   

 

B.kill 系统调用 
kill（传送信号给指定的进程）
相关函数 raise，signal

表头文件 #include<sys/types.h>
#include<signal.h>

定义函数 int kill(pid_t pid,int sig);

函数说明 kill()可以用来送参数sig指定的信号给参数pid指定的进程。参数pid有几种情况:
pid>0 将信号传给进程识别码为pid 的进程。
pid=0 将信号传给和目前进程相同进程组的所有进程
pid=-1 将信号广播传送给系统内所有的进程
pid<0 将信号传给进程组识别码为pid绝对值的所有进程
参数sig代表的信号编号可参考附录D

返回值 执行成功则返回0，如果有错误则返回-1。

错误代码 EINVAL 参数sig 不合法
ESRCH 参数pid 所指定的进程或进程组不存在
EPERM 权限不够无法传送信号给指定进程

 

[cpp] view plaincopy
  1. #include<unistd.h>  
  2. #include<signal.h>  
  3. #include<sys/types.h>  
  4. #include<sys/wait.h>  
  5. main()  
  6. {  
  7. pid_t pid;  
  8. int status;  
  9. if(!(pid= fork())){  
  10. printf("Hi I am child process!/n");  
  11. sleep(10);  
  12. return;  
  13. }  
  14. else{  
  15. printf("send signal to child process (%d) /n",pid);  
  16. sleep(1);  
  17. kill(pid ,SIGABRT);  
  18. wait(&status);  
  19. if(WIFSIGNALED(status))  
  20. printf("chile process receive signal %d/n",WTERMSIG(status));  
  21. }  
  22. }  

 

C.pause系统调用 
pause（让进程暂停直到信号出现）
相关函数 kill，signal，sleep

表头文件 #include<unistd.h>

定义函数 int pause(void);

函数说明 pause()会令目前的进程暂停（进入睡眠状态），直到被信号(signal)所中断。

返回值 只返回-1。

错误代码 EINTR 有信号到达中断了此函数。

[cpp] view plaincopy
  1. #include <unistd.h>   
  2. #include <stdio.h>   
  3. #include <signal.h>   
  4. void sigroutine(int unused) {   
  5. printf("Catch a signal SIGINT ");   
  6. }   
  7.   
  8. int main() {   
  9. signal(SIGINT, sigroutine);   
  10. pause();   
  11. printf("receive a signal ");   
  12. }   

 

D.alarm系统调用

alarm（设置信号传送闹钟）
相关函数 signal，sleep

表头文件 #include<unistd.h>

定义函数 unsigned int alarm(unsigned int seconds);

函数说明 alarm()用来设置信号SIGALRM在经过参数seconds指定的秒数后传送给目前的进程。如果参数seconds 为0，则之前设置的闹钟会被取消，并将剩下的时间返回。

返回值返回之前闹钟的剩余秒数，如果之前未设闹钟则返回0。

[cpp] view plaincopy
  1. #include<unistd.h>  
  2. #include<signal.h>  
  3. void handler() {  
  4. printf("hello/n");  
  5. }  
  6. main()  
  7. {  
  8. int i;  
  9. signal(SIGALRM,handler);  
  10. alarm(5);  
  11. for(i=1;i<7;i++){  
  12. printf("sleep %d .../n",i);  
  13. sleep(1);  
  14. }  
  15. }  

E.setitimer系统调用

int getitimer(int which, struct itimerval *value); 
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue); 
在使用这两个调用的进程中加入以下头文件： 
#include <sys/time.h> 

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： 
struct itimerval { 
struct timeval it_interval; /* 下一次的取值 */ 
struct timeval it_value; /* 本次的设定值 */ 
}; 

该结构中timeval结构定义如下： 
struct timeval { 
long tv_sec; /* 秒 */ 
long tv_usec; /* 微秒，1秒 = 1000000 微秒*/ 
}; 

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。 

[cpp] view plaincopy
  1. #include <signal.h>   
  2. #include <unistd.h>   
  3. #include <stdio.h>   
  4. #include <sys/time.h>   
  5. int sec;   
  6.   
  7. void sigroutine(int signo) {   
  8. switch (signo) {   
  9. case SIGALRM:   
  10. printf("Catch a signal -- SIGALRM ");   
  11. break;   
  12. case SIGVTALRM:   
  13. printf("Catch a signal -- SIGVTALRM ");   
  14. break;   
  15. }   
  16. return;   
  17. }   
  18.   
  19. int main() {   
  20. struct itimerval value,ovalue,value2;   
  21. sec = 5;   
  22.   
  23. printf("process id is %d ",getpid());   
  24. signal(SIGALRM, sigroutine);   
  25. signal(SIGVTALRM, sigroutine);   
  26.   
  27. value.it_value.tv_sec = 1;   
  28. value.it_value.tv_usec = 0;   
  29. value.it_interval.tv_sec = 1;   
  30. value.it_interval.tv_usec = 0;   
  31. setitimer(ITIMER_REAL, &value, &ovalue);   
  32.   
  33. value2.it_value.tv_sec = 0;   
  34. value2.it_value.tv_usec = 500000;   
  35. value2.it_interval.tv_sec = 0;   
  36. value2.it_interval.tv_usec = 500000;   
  37. setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &value2, &ovalue);   
  38.   
  39. for (;;) ;   
  40. }   

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