Linux 进程间通信 --- 信号通信 --- signal

信号 ( signal ) 机制是 UNIX 系统中最为古老的进程间通信机制，很多条件可以产生一个信号.

信号的产生：

1，当用户按下某些按键时，产生信号.

2，硬件异常产生信号：除数为 0 ，无效的存储访问等等.这些情况通常由硬件检测到，将其通知内核，

然后内核产生适当的信号通知进程，例如，内核对正访问一个无效存储区的进程产生一个 SIGSEGV 信号.

3，进程用 kill 函数 将信号发送给另一个进程.

4，用户可用 kill 命令将信号发送给其他进程.

信号类型 - SIGHUP SIGINT SIGKILL SIGTERM SIGCHLD SIGSTOP：

下面是几种常见的信号：
SIGHUP ：从终端上发出的结束信号.

SIGINT ：来自键盘的中断信号 (
ctrl + c ) .

SIGKILL ：该信号结束接收信号的进程 .

SIGTERM：kill 命令发出 的信号.

SIGCHLD：标识子进程停止或结束的信号.

SIGSTOP：来自键盘 (
ctrl + z ) 或调试程序的停止执行信号.

信号处理：

当某信号出现时，将按照下列三种方式中的一种进行处理.

1，忽略此信号：

大多数信号都按照这种方式进行处理，但有两种信号却决不能被忽略.

它们是：SIGKILL
和 SIGSTOP . 这两种信号不能被忽略的原因是：它们向

超级用户提供了一种终止或停止进程的方法.

2，执行用户希望的动作：

通知内核在某种信号发生时，调用一个用户函数，在用户函数中，执行用户希望的处理.

3，执行系统默认动作：

对大多数信号的系统默认动作是终止该进程.

当系统捕捉到某个信号时，可以忽略该信号或是使用指定的处理函数来处理该信号，或者使用系统默认的方式.

信号处理的主要方法有两种，一种是使用简单的 signal 函数，另一个是使用信号集函数.

信号发送 - kill 和 raise ：

信号发送的主要函数有 kill 和 raise .

区别：

kill 既可以向自身发送信号，也可以向其他进程发送信号，与 kill 函数不同的是，raise 函数是向 自身 发送信号.

函数：

#include < sys/types.h >

#include < signal.h >

int kill ( pid_t pai, int signo )



int raise ( int signo )

kill 的 pid 参数有四种不同情况：

1， pid > 0

将信号发送给进程 ID 为 pid 的进程.

2，pid = 0

将信号发送给同组的进程.

3，pid < 0

将信号发送给其进程组 ID 等于 pid 绝对值的进程.

4，pid = -1

将信号发送给所有进程.

Alarm信号闹钟
unsigned int alarm：

使用 alarm 函数可以设置一个时间值 ( 闹钟时间 )，当所设置的时间到了时，产生 SIGALRM 信号，

如果不能扑捉此信号，则默认动作是终止该进程.

函数： unsigned int alarm ( unsigned int seconds )

经过了指定的 seconds 秒后会产生信号 SIGALRM.

每个进程只能有一个闹钟时间，如果在调用 alarm 时，以前已为该进程设置过闹钟时间，而且它还没有

超时，以前等级的闹钟时间则被新值替换.

如果有以前登记的尚未超时的闹钟时间，而这次 seconds 值是0 ，则表示取消以前的闹钟.

pause 函数 int pause ( void )：

pause 函数使调用进程挂起直至捕捉到一个信号.

函数： int pause ( void )

只有执行了一个信号处理函数后，挂起才结束.

signal 函数
void ( *signal ( int signo , void ( *func ) ( int ) ) ) ( int )：

#include < signal.h >

void ( *signal ( int signo , void ( *func ) ( int ) ) )
( int )

如何理解：

typedef void ( *sighandler_t ) ( int
)

sighandler_t
signal ( int signum , sighandler_t handler )

Func 可能的值是：

1，SIG_IGN ：忽略此信号.

2，SIG_DFL ：按照系统默认方式处理.

3，信号处理函数名：使用该函数处理.

实例 --- 小测试：

[cpp]
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#include <signal.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void my_func(int sign_no) { if(sign_no==SIGINT) printf("I have get SIGINT\n"); else if(sign_no==SIGQUIT) printf("I have get SIGQUIT\n"); } int main() { printf("Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT \n "); /*注册信号处理函数*/ signal(SIGINT, my_func); signal(SIGQUIT, my_func); pause(); exit(0); }

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void my_func(int sign_no)
{
if(sign_no==SIGINT)
printf("I have get SIGINT\n");
else if(sign_no==SIGQUIT)
printf("I have get SIGQUIT\n");
}
int main()
{
printf("Waiting for signal SIGINT or SIGQUIT \n ");

/*注册信号处理函数*/
signal(SIGINT, my_func);
signal(SIGQUIT, my_func);

pause();
exit(0);
}

测试方法：在终端下将该进程运行起来，然后 进程pause 了，我们再用 kill 给进程发送信号，

在另一终端下ps
aux 可以找到运行进程的进程号.

然后kill
-s SIGQUIT +进程号 我们可以在前一个终端下看到 I have get SIGQUIT.

SIGUSR1
：

kill -usr1 PID .

实例 --- 按键驱动异步通知：

驱动异步通知应用程序.

1，应用程序 注册信号处理函数 signal ( SIGIO , my_signal_fun ) ：

[cpp]
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#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fd; //全局变量；

/*

应用程序 不会主动 的去读键值；
my_signal_fun 什么时候被调用呢?

在驱动程序的中断处理函数 static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id) 中，
有信号发送函数 kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN) ；
当有按键按下时候，就会给应用程序发送一个信号;
这个信号就会触发 应用程序 调用信号处理函数 signal(SIGIO, my_signal_fun);
信号处理函数指向了 void my_signal_fun(int signum) 函数；

*/

void my_signal_fun(int signum)
{
unsigned char key_val;
read(fd, &key_val, 1); //读取键值；
printf("key_val: 0x%x\n", key_val);
}

int main(int argc, char **argv)
{
int Oflags;

signal(SIGIO, my_signal_fun); /* 应用程序注册信号处理函数 */
// SIGIO 表示 Io 有数据可供读取；

fd = open("/dev/buttons", O_RDWR | O_NONBLOCK);
if (fd < 0)
{
printf("can't open!\n");
return -1;
}
/* 驱动程序发信号 */
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid()); /* 信号发给谁，是通过这段程序告诉内核的 */
/* getpid() 获取应用程序PID */

/* 改变 Oflags 为异步通知 FASYNC*/
Oflags = fcntl(fd, F_GETFL); //读取 Oflags；
//改变 Oflags；
fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC); //这样，驱动程序里面的 .fasync = sixth_drv_fasync, 函数指针就会被调用；
// 改变 FASYNC标志， 最终调用到驱动的 fasync -> fasync_helper
//来初始化/或/释放 fasync_struct；
while (1)
{
sleep(1000);
}

return 0;
}

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int fd;        //全局变量；

/*

应用程序 不会主动 的去读键值；
my_signal_fun 什么时候被调用呢?

在驱动程序的中断处理函数 static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id) 中，
有信号发送函数 kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN) ；
当有按键按下时候，就会给应用程序发送一个信号;
这个信号就会触发 应用程序 调用信号处理函数 signal(SIGIO, my_signal_fun);
信号处理函数指向了 void my_signal_fun(int signum) 函数；

*/

void my_signal_fun(int signum)
{
unsigned char key_val;
read(fd, &key_val, 1);    //读取键值；
printf("key_val: 0x%x\n", key_val);
}

int main(int argc, char **argv)
{
int Oflags;

signal(SIGIO, my_signal_fun);   /* 应用程序注册信号处理函数 */
//  SIGIO 表示 Io 有数据可供读取；

fd = open("/dev/buttons", O_RDWR | O_NONBLOCK);
if (fd < 0)
{
printf("can't open!\n");
return -1;
}
/* 驱动程序发信号 */
fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());   /* 信号发给谁，是通过这段程序告诉内核的 */
/* getpid() 获取应用程序PID */

/* 改变 Oflags 为异步通知 FASYNC*/
Oflags = fcntl(fd, F_GETFL);    //读取 Oflags；
//改变 Oflags；
fcntl(fd, F_SETFL, Oflags | FASYNC);  //这样，驱动程序里面的 .fasync  =  sixth_drv_fasync, 函数指针就会被调用；
// 改变 FASYNC标志， 最终调用到驱动的 fasync -> fasync_helper
//来初始化/或/释放 fasync_struct；
while (1)
{
sleep(1000);
}

return 0;
}

2，谁发信号：驱动程序：

3，发给谁：应用程序 ； 应用程序要告诉驱动程序 其PID：

4，驱动程序怎么发信号：调用函数：kill_fasync ：

在驱动程序开头 定义结构 fasync_struct ：

[cpp]
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static struct fasync_struct *button_async;

static struct fasync_struct *button_async;

初始化 fasync_struct 结构体 使用 fasync_helper ：

在应用程序调用 .fasync = sixth_drv_fasync, 时候，调用 fasync_helper 函数 来初始化 struct fasync_struct *button_async 结构体；

struct fasync_struct *button_async 这个结构在 发信号的时候 kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN) 能用的到；

[cpp]
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static int sixth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
printk("driver: sixth_drv_fasync\n");
return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async); /* 初始化结构体 */
}

static struct file_operations sencod_drv_fops = {
.owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
.open = sixth_drv_open,
.read = sixth_drv_read,
.release = sixth_drv_close,
.poll = sixth_drv_poll,
.fasync = sixth_drv_fasync, /**************************** FASYNC ********************************/
};

static int sixth_drv_fasync (int fd, struct file *filp, int on)
{
printk("driver: sixth_drv_fasync\n");
return fasync_helper (fd, filp, on, &button_async);  /* 初始化结构体 */
}

static struct file_operations sencod_drv_fops = {
.owner   =  THIS_MODULE,    /* 这是一个宏，推向编译模块时自动创建的__this_module变量 */
.open    =  sixth_drv_open,
.read	 =	sixth_drv_read,
.release =  sixth_drv_close,
.poll    =  sixth_drv_poll,
.fasync	 =  sixth_drv_fasync,   /****************************  FASYNC  ********************************/
};

在按键驱动 服务程序 中发送信号 kill_fasync ：

kill_fasync 需要三个参数：

第一个：&button_async 包含进程 ID ， 也就是 发给谁，

第二个： 发什么，发 SIGIO 这个信号，SIGIO 表示 Io 有数据可供读取；

第三个：POLL_IN ， 原因， 表示有数据在等待读取；

[cpp]
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static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id) { struct pin_desc * pindesc = (struct pin_desc *)dev_id; unsigned int pinval; pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin); if (pinval) { /* 松开 */ key_val = 0x80 | pindesc->key_val; } else { /* 按下 */ key_val = pindesc->key_val; } ev_press = 1; /* 表示中断发生了 */ wake_up_interruptible(&button_waitq); /* 唤醒休眠的进程 */ kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN); /******** kill_fasync 发送信号 *********/ return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED); }

static irqreturn_t buttons_irq(int irq, void *dev_id)
{
struct pin_desc * pindesc = (struct pin_desc *)dev_id;
unsigned int pinval;

pinval = s3c2410_gpio_getpin(pindesc->pin);

if (pinval)
{
/* 松开 */
key_val = 0x80 | pindesc->key_val;
}
else
{
/* 按下 */
key_val = pindesc->key_val;
}

ev_press = 1;                  /* 表示中断发生了 */
wake_up_interruptible(&button_waitq);   /* 唤醒休眠的进程 */

kill_fasync (&button_async, SIGIO, POLL_IN);                      /********  kill_fasync 发送信号  *********/

return IRQ_RETVAL(IRQ_HANDLED);
}

总结：

为了使得设备支持异步通知机制，驱动程序最终涉及以下 3 项工作：

1，支持 F_SETOWN 命令 ：

能在这个控制命令处理中设置 filp->f_owner 为对应进程 ID；

此项操作由内核完成，设备驱动无须处理；

2，支持 F_SETFL 命令的处理：

当 FASYNC 标志改变的时候，驱动操作中的 fasync () 函数将得以执行；

驱动程序实现 fasync () 函数；

3，调用 kill_fasync () 函数：

在设备资源可获得时， 调用 kill_fasync () 函数激发相应的信号.