【Linux系统编程】26.信号、kill、alarm、setitimer

目录

信号

信号共性

信号特质

产生信号

信号相关概念

默认处理动作

信号4要素

常规信号  ​编辑

注意

kill

参数pid

测试代码1

测试结果

测试代码2

测试结果

alarm

参数seconds

返回值

取消闹钟

测试代码3

测试结果1

测试结果2  ​编辑

setitimer

参数which

参数new_value

参数old_value

测试代码4

测试结果

信号集操作函数

信号

信号共性

  • 简单

  • 不能携带大量信息

  • 满足条件才能发送

信号特质

       信号是软件层面上的“中断”，一旦信号产生，无论程序执行到什么位置，都必须立即停止运行，处理信号，处理完成后，再继续执行后续程序。所有信号的产生及处理都是由内核完成。

产生信号

  1. 按键产生

  2. 系统调用产生

  3. 软件条件产生

  4. 硬件异常产生

  5. 命令产生

信号相关概念

未决：产生与递达之间的状态。

递达：产生并且送达到进程，直接被内核处理掉。

信号处理方式：

  1. 执行默认处理动作。

  2. 忽略。

  3. 捕捉。

阻塞信号集（信号屏蔽字）：本质是位图。用来记录信号的屏蔽状态。一旦被屏蔽的信号，在解除屏蔽之前，一直处于未决态。

未决信号集：本质是位图。用来记录信号的处理状态。该信号集中的信号表示已经产生，但未被处理。

默认处理动作

Term：终止进程。

lgn：忽略信号。

Core：终止进程，生成Core文件。可以查验进程死亡原因，用gdb进行调试。

Stop：停止进程或暂停进程。

Cont：继续运行进程。

信号4要素

信号使用之前，必须先确定其4要素，再进行使用。

  1. 信号编号

  2. 信号名称

  3. 信号对应时间

  4. 信号默认处理动作

man 7 signal

       在标准信号中，有一些信号是有三个“Value”，第一个值通常对alpha和sparc架构有效，中间值针对x86、arm和其他架构，最后一个应用于mips架构。一个‘-’表示在对应架构上尚未定义该信号。

       不同的操作系统定义了不同的系统信号。因此有些信号出现在Unix系统内，也出现在Linux 中，而有的信号出现在FreeBSD或Mac OS中却没有出现在Linux下。

常规信号  

  1. SIGHUP：当用户退出shell时，由该shell启动的所有进程将收到这个信号，默认动作为终止进程。

  2. SIGIN：当用户按下了<Ctrl+C>组合键时，用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动作为终止进程。

  3. SIGQUIT：当用户按下<ctrl+\>组合键时产生该信号，用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出些信号。默认动作为终止进程。

  4. SIGILL：CPU检测到某进程执行了非法指令。默认动作为终止进程并产生core文件。

  5. SIGTRAP：该信号由断点指令或其他trap指令产生。默认动作为终止进程并产生core文件。

  6. SIGABRT：调用abort函数时产生该信号。默认动作为终止进程并产生core文件。

  7. SIGBUS：非法访问内存地址，包括内存对齐出错，默认动作为终止进程并产生core文件。

  8. SIGFPE：在发生致命的运算错误时发出。不仅包括浮点运算错误，还包括溢出及除数为0等所有的算法错误。 默认动作为终止进程并产生core文件。

  9. SIGKILL：无条件终止进程。本信号不能被忽略，处理和阻塞。默认动作为终止进程。它向系统管理员提供了可以杀死任何进程的方法。

  10. SIGUSE1：用户定义的信号。即程序员可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。

  11. SIGSEGV：指示进程进行了无效内存访问。默认动作为终止进程并产生core文件。

  12. SIGUSR2：另外一个用户自定义信号，程序员可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。

  13. SIGPIPE：Broken pipe向一个没有读端的管道写数据。默认动作为终止进程。

  14. SIGALRM：定时器超时，超时的时间由系统调用alarm设置。默认动作为终止进程。

  15. SIGTERM：程序结束信号，与SIGKILL不同的是，该信号可以被阻塞和终止。通常用来要示程序正常退出。执行 shell命令Kill时，缺省产生这个信号。默认动作为终止进程。

  16. SIGSTKFLT：Linux早期版本出现的信号，现仍保留向后兼容。默认动作为终止进程。

  17. SIGCHLD：子进程状态发生变化时，父进程会收到这个信号。默认动作为忽略这个信号。

  18. SIGCONT：如果进程已停止，则使其继续运行。默认动作为继续/忽略。

  19. SIGSTOP：停止进程的执行。信号不能被忽略，处理和阻塞。默认动作为暂停进程。

  20. SIGTSTP：停止终端交互进程的运行。按下<ctrl+z>组合键时发出这个信号。默认动作为暂停进程。

  21. SIGTTIN：后台进程读终端控制台。默认动作为暂停进程。

  22. SIGTTOU：该信号类似于SIGTTIN，在后台进程要向终端输出数据时发生。默认动作为暂停进程。

  23. SIGURG：套接字上有紧急数据时，向当前正在运行的进程发出些信号，报告有紧急数据到达。如网络带外数据到达，默认动作为忽略该信号。

  24. SIGXCPU：进程执行时间超过了分配给该进程的CPU时间 ，系统产生该信号并发送给该进程。默认动作为终止进程。

  25. SIGXFSZ：超过文件的最大长度设置。默认动作为终止进程。

  26. SIGVTALRM：虚拟时钟超时时产生该信号。类似于SIGALRM，但是该信号只计算该进程占用CPU的使用时间。默认动作为终止进程。

  27. SGIPROF：类似于SIGVTALRM，它不公包括该进程占用CPU时间还包括执行系统调用时间。默认动作为终止进程。

  28. SIGWINCH：窗口变化大小时发出。默认动作为忽略该信号。

  29. SIGIO：此信号向进程指示发出了一个异步IO事件。默认动作为忽略。

  30. SIGPWR：关机。默认动作为终止进程。

  31. SIGSYS：无效的系统调用。默认动作为终止进程并产生core文件。

34~64. LINUX 的实时信号，它们没有固定的含义，可以由用户自定义。所有的实时信号的默认动作都为终止进程。

注意

       9) SIGKILL和19) SIGSTOP信号，不允许忽略和捕捉，只能执行默认动作。甚至不能将其设置为阻塞。

        只有每个信号所对应的事件发生了，该信号才会被递送，但不一定递达，不应乱发信号！

kill

man 2 kill

参数pid

大于0：发送信号给指定进程。

等于0：发送信号给跟调用kill函数的那个进程处于同一进程组的进程。

小于-1：取绝对值，发送信号给该绝对值所对应的进程组的所有进程。

等于-1：发送信号给有权限发送的所有进程，普通用户基本规则是，发送者实际或有效用户ID==接收者实际或有效用户ID。

测试代码1

用子进程杀了父进程。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>int main(int argc, char *argv[])
{pid_t JinCheng_ID;JinCheng_ID = fork();if (JinCheng_ID > 0) //父进程{printf("这是父进程，该进程ID是%d。开始进入死循环。\n", getpid());while (1){printf("这是父进程，已在死循环。\n");sleep(1);}}else if (JinCheng_ID == 0) //子进程{printf("这是子进程，该进程ID是%d。先睡一会再杀父进程。\n", getpid());sleep(3);printf("这是子进程，该进程ID是%d。睡醒了，我杀。\n", getpid());kill(getppid(),SIGKILL);printf("这是子进程，该进程ID是%d。杀完了，拜拜。\n", getpid());}return 0;
}

测试结果

 

测试代码2

杀进程组

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>int main(int argc, char *argv[])
{pid_t JinCheng_ID;JinCheng_ID = fork();if (JinCheng_ID > 0) //父进程{printf("这是父进程，该进程ID是%d。开始进入死循环。\n", getpid());while (1){printf("这是父进程，已在死循环。\n");sleep(1);}}else if (JinCheng_ID == 0) //子进程{printf("这是子进程，该进程ID是%d。先睡一会再杀进程组。\n", getpid());sleep(3);printf("这是子进程，该进程ID是%d。睡醒了，我杀。\n", getpid());kill(0, SIGKILL);printf("这是子进程，该进程ID是%d。杀完了，拜拜。\n", getpid());}return 0;
}

测试结果

进程组被杀后，子进程最后的输出不再进行输出。

 

alarm

定时发送SIGALRM给当前进程。

实际时间=用户时间+内核时间+等待时间，代码优化，优先从IO下手。

man 2 alarm

参数seconds

定时秒数。

返回值

上次剩余的时间。

取消闹钟

alarm(0);

测试代码3

查看程序1秒钟的计数次数。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char *argv[])
{int i = 0;alarm(1); //定时1秒while (1){printf("%d\n", i++);}return 0;
}

测试结果1

测试结果2  

setitimer

设置定时器(闹钟)。 可代替alarm函数。精度微秒us，可以实现周期定时。

man 2 setitimer

参数which

指定定时方式。

  • ITIMER_REAL：自然定时，计算自然时间，信号是14）SIGLARM。

  • ITIMER_VIRTUAL：虚拟空间计时(用户空间)，只计算进程占用cpu的时间，信号是26）SIGVTALRM。

  • ITIMER_PROF：运行时计时(用户+内核)，计算占用cpu及执行系统调用的时间，信号是27）SIGPROF。

参数new_value

定时秒数。

struct itimerval {struct timeval it_interval; //后续每个中断的间隔执行时间struct timeval it_value;    //第一次执行中断的时间
};struct timeval {time_t      tv_sec;         //秒suseconds_t tv_usec;        //微秒
};
struct itimerval {struct timeval {	//后续每个中断的间隔执行时间time_t      tv_sec;         //秒suseconds_t tv_usec;        //微秒}it_interval;struct timeval {	//第一次执行中断的时间time_t      tv_sec;         //秒suseconds_t tv_usec;        //微秒}it_value;
};

参数old_value

传出参数，上次定时剩余的时间。

测试代码4

周期性输出内容。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>void ChuLi_HanShu()
{printf("你好，世界！\n");
}int main(int argc, char *argv[])
{int i = 0;struct itimerval new_value, old_value;signal(SIGALRM, ChuLi_HanShu); //注册SIGALRM信号的捕捉处理函数//2秒后开始第1次中断new_value.it_value.tv_sec=2;new_value.it_value.tv_usec=0;//每5秒来一次中断new_value.it_interval.tv_sec=5;new_value.it_interval.tv_usec=0;if(setitimer(ITIMER_REAL,&new_value,&old_value)==-1){perror("设置中断错误");exit(1);}while (1){printf("%d秒\n", i++);sleep(1);}return 0;
}static

测试结果

信号集操作函数

sigset_t set;	//自定义信号集
sigemptyset(sigset_t *set);		//清空信号集
sigfillset(sigset_t *set);		//全部置1
sigaddset(sigset_t *set,int signum);	//每一个信号添加到集合中
sigdelset(sigset_t *set,int signum);	//将一个信号从集合中移除
sigismember(const sigset_t *set,int signum);	//判断一个信号是否在集合中。返回值：1：在；0：不在。

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