关于信号

Posted 2022-12-13 ythunder

使用

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

参数1：我们要进行处理的信号。命令kill -l查看（共64个），这些信号都是系统定义的宏。
参数2：我们处理的方式（3种）。

第一种：

signal(SIGINT, SIG_ING);  
//SIG_ING表示忽略指定信号
//SIGINT信号通常是CTRL+C，或DELETE。

第二种：

signal(SIGINT, SIG_DFL);   //SIG_DFL执行默认系统动作

第三种：

signal(SIGINT, void(*handle)(int));

example:
void handler(int sig)

    std::cout << "捕捉到信号" << sig << std::endl;

int main()

     signal(SIGALRM,  handler);
     return 0;
        

常用信号：

SIGABRT 由调用abort函数产生，进程非正常退出

SIGALRM 用alarm函数设置的timer超时或setitimer函数设置的interval timer超时

SIGBUS 由内存访问引起的某种特定的硬件异常

SIGFPE 数学相关的异常，如被0除，浮点溢出，等等

信号机制

首先明确内核负责接收信号，然后将其放入对应进程的信号队列。此时信号在内核空间，进程在用户空间。然后内核向进程发送一个中断，使其切到内核态。
而后进程在两种情况下对信号进行检测：
* 进程处理完中断从内核返回用户态前。
* 进程在内核态，从睡眠到被唤醒时检测。
检测到信号后，将当前内核栈内容拷贝到用户栈，并让下一条栈上指令指向信号处理函数。然后切回用户态，处理函数。
信号处理函数执行完成后，还需要返回内核态，检查是否还有其它信号未处理。确定处理完，恢复中断前的运行位置，然后回到用户态继续执行。

信号使用

发送信号：

int raise(int sig);  //想当前进程发送sig信号

int kill(pid_t pid, int sig);  //向进程pid发送信号sig
//pid > 0 ：向进程号为pid的进程发送信号
//pid = 0 ：向当前进程所在的进程组发送信号
//pid = -1 ：向所有进程(除PID=1外)发送信号(权限范围内)
//pid < -1 ：向进程组号为-pid的所有进程发送信号

将进程睡眠直到接收信号：

int pause(void);  //将进程转入睡眠状态，直到接收到任意信号

int sigsuspend(const sigset_t* mask);  //将进程睡眠直到接收到特定信号

信号驱动IO

除了多线程，多路复用，用信号驱动IO也能实现文件描述符上IO事件的管理。

原理：

如果想关注某文件描述符上的IO操作，就请求内核为自己发送一个信号，之后进程就可以执行其他任务直到I/O就绪为止。此时内核会向进程发送信号。

使用步骤：

• 设置文件描述符属主。即如果有事件通知给谁，一般是本进程。
• 设置文件描述符非阻塞。
• 通过打开O_ASYNC标志使信号驱动I/O。
• 为内核发送的通知信号安装一个信号处理例程。

代码：

void setsocket(int fd)

    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());  //当发生IO时通知此进程
    int flag = fcntl(fd, F_GETFL);  //取得文件描述符状态旗标
    fcntl(fd, F_SETFL, flag | O_ASYNC | O_NONBLOCK); //O_ASYNC使信号驱动IO



void handler(int sig)

    printf("IO事件通知\\n");

还有，信号驱动I/O只支持边缘触发通知，所以处理可读事件要循环read()直到返回错误码EAGAIN或EWOULDBLOCK。

那么IO信号什么情况会被发送？

• 监听套接字接收到新的连接。
• TCP主动端请求连接完成，进入ESTABLISHED状态。
• 套接字有新的事件。（注意不只是可读事件，旧事件没读完不会二次触发）
• 套接字对端使用shutdouwn()关闭写连接，或者close()。
• 套接字上发送缓冲区有新的空间。
• 套接字发生异步错误。

代码时发现一些细节：

shutdown(sockfd, SHUT_RD);  //不会触发IO信号
close(sockfd);  //触发

shutdown(sockfd, SHUT_WR);  //触发IO信号
close(sockfd);   //不触发

这个感觉跟epoll有点像了，也是记住文件描述符，就绪通知，而且自我感觉这个比epoll更棒，因为epoll还需要阻塞epoll_wait()去拿到那些套接字，同epoll一样的，程序性能不会因为检查的文件描述符个数而下降。

但现在有个问题：
默认的IO就绪通知信号SIGIO是个非实时信号。这就尴尬了，以程序的运行速度，很容易发生多个信号合成一个信号的情况（事实上我测试程序时它就无比眼疾手快的合了），测试时我用的sleep()来观察，实际中当然不行，所以必须改一些设置。还有既然要求实用性，刚刚只能接收一个参数的signal函数已经不能满足要求了。

• 通过专属Linux的fcntl() F_SETSIG操作来指定一个实时信号，取代SIGIO。
• 信号处理函数使用sigaction()来安装。

来看一下函数原型：

int sigaction(int sig, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);   

他的参数比较复杂，但足够传入发生事件描述符，活跃事件类型等信息，到这里，基本已经能够完成服务器监听套接字并处理活跃事件的功能了。

还有个小细节：排队的实时信号可排队，但是队长有限，超出会被丢弃，这个一个可以通过系统设置来改，一个可以通过sigwaitinfo()函数获取，然后临时切换到select()等去处理，恩，听起来就难得不要不要。