知识梳理------信号

信号是由用户、系统或者进程发送给目标进程的信息，以通知目标进程某个状态的改变或系统异常。

<1> 信号的产生方式包括：

* 对于前台进程，输入特殊的终端字符来发送信号

* 系统异常(浮点异常、非法内存段访问)

* 系统状态变化(alarm定时器到时，产生SIGALRM信号)

* 使用kill函数或者kill命令:

#inlcude <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid, int sig);
//pid > 0   sig发给ID为pid的进程
//pid = 0   sig发给与发送进程同组的所有进程
//pid = -1  sig发送给除init之外的所有进程(发送进程要有向其发信号的权限)
//pid < -1  sig发送给组ID为-pid的进程

<2> 进程处理信号的行为

* 默认处理动作(SIG_DFL)：Term、Ign、stop、cont、core

* 忽略(SIG_IGN)

* 捕捉(a signal handling function)

<3> 信号集处理函数



* 当信号sig产生时，PEND中sig对应的位置置1，表示此位置对应的信号sig已经产生但还未被当前信号集响应

* 将sig向BLOCK传递，若BLOCK中sig对应位置为1，则表示将sig阻塞，为0表示通过

* 若通过BLOCK则到handler中执行其对应的处理行为(默认/忽略/捕捉)

* sig进入抵达态，未决信号集中sig对应的位置自动置0

//用于设置信号集的函数
int sigemptyset(sigset_t *set); //全部置0(全部通过)
int sigfillset(sigset_t *set);  //全部置1(全部阻塞)
int sigaddset(sigset_t *set, int signo);    //阻塞某个信号(把某一位置1)
int sigdelset(sigset_t *set, int signo);    //通过某个函数(把某一位置0)
int sigismember(sigset_t *set, int signo);  //判断某个信号是否阻塞(某位是否为1)
//注意，需要先构造一个信号集，再把它注册为当前信号的阻塞信号集

<4> PCB中的信号集

#include <signal.h>
int sigprocmask(int how, const sigset_t *set, sigset_t *oldset);
//用于读取或更改进程的信号屏蔽字，其中
//how   表示如何修改(SIG_BLOCK(使用set和原mask相或)、SIG_UNBLOCK(&)、SIG_SETMASK(=))

int sigpending(sigset_t *set);
//读取当前进程的未决信号集

例子：屏蔽SIGINT并查看结果

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

void printPending(sigset_t *sig){
for(int i = 1; i < 32; i++){//linux信号从1开始编号(kill -l 查看)
if(sigismember(sig, i) == 1)
putchar('1');
else
printf('0');
}
puts(" ");
}

int main()
{
sigset_t set, get;
sigemptyset(&set);
sigaddset(&set, SIGINT);
sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL);    //设置信号屏蔽字，使用SIG_BLOCK(或)
while(1){
sigpending(&get);
printPending(&get);
sleep(1);
}
return 0;
}

//效果：每隔一秒，打印一次未决信号集的内容，初始时，全为0(即0000000000000000000000000000000)
//当在键盘上按下 ctl + 'c' 之后，产生SIGINT信号，其编号为2，则结果变为0100000000000000000000000000000

<5> 信号捕捉

#include <signal.h>
int sigaction(int signum, const struct sigaction *act, struct sigaction *oldact);
struct sigaction{
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t*, void*);
sigset_t sa_mask;//设置临时信号屏蔽字，只在信号处理函数执行时有效
int sa_flage;
void (*sa_restorer)(void);
};
//当信号sig正在处理时，系统会自动屏蔽sig直到sig处理完毕。注意：信号处理函数不会嵌套调用

信号处理的流程



注意：当信号产生后，并不会打断当前进程而立即响应，而是要等到当前进程的时间片用完产生定时中断，内核会剥夺当前进程使用CPU的权利，此时才会检测到信号，等到此进程再次拥有时间片时，才会处理信号。

例子： 父子进程相互发信号，打印连续数字

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>

pid_t  childpid;

void func1(int sig){
static int n = 1;
printf("In parent, n = %d\n", n);
n += 2;
sleep(1);
kill(childpid, SIGUSR1);
}

void func2(int sig){
static int n = 2;
printf("In child, n = %d\n", n);
n += 2;
sleep(1);
kill(getppid(), SIGUSR2);
}

int main()
{
pid_t pid;
pid = fork();
if(pid < 0){
perror("fork");
exit(1);
}else if(pid == 0){
printf("child\n");
struct sigaction act;
act.se_handler = func2;
sigemptyset(&set.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
if(sigaction(SIGUSR1, &act, NULL) < 0){
perror("sigaction");
exit(1)；
}
kill(getppid(), SIGUSR2);//要使得父进程先打印，则子进程先给父进程发信号，从而引发互相发送信号的过程
while(1){}
}else{
printf("parent\n");
childpid = pid;
struct sigaction act;
act.sa_handler = func1;
act.sa_flags = 0;
sigemptyset(&act.sa_mask);
if(sigaction(SIGUSR2, &act, NULL) < 0){
perror("sigaction");
exit(1);
}
while(1){}
}
}

<6> 统一事件源 (此部分主要是在讨论socket服务器端使用I/O复用时，如何对待信号的处理)

1) 起因： 由于信号处理函数和程序主循环是两条不同的执行路线，则要求信号处理函数要尽可能快的执行完毕，以确保该信号不被屏蔽太久(为了避免竞态条件，信号在处理期间，系统不会再次出发它)。

2) 解决： 把信号的主要处理逻辑放到主循环当中。当信号处理函数被触发是，它只是简单的通知主循环程序接收到了信号，并把信号值传递给主循环，主循环再根据接收到的信号值来执行相关的代码。

注意： 可以使用管道来传递信号值，并使用I/O复用来监听

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <signa.h>
#include <epoll.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <netinet/in.h>

#define MAX_EVENT_NUM 1024
static int piptfd[2];

int setNonblocking(int fd);
void addfd(int epollfd, int fd);
void addsig(int sig);
void sig_handler(int sig);

int main(int argc, char *argv[])
{
if(argc != 3){
printf("Usage: %s  IP_ADDRESS  PORT_NUMBER\n", basename(argv[0]));
return 1;
}
const char *ip = argv[1];
int port = atoi(argv[2]);

struct sockaddr_in address;
bzero(&address, sizeof(address));
address.sin_family = AF_INET;
inet_pton(AF_INET, ip, &address.sin_addr);
address.sin_port = htons(port);

int listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
assert(listenfd >= 0);

int ret = bind(listenfd, (struct sockaddr*)&address, sizeof(address));
assert(ret != -1);

ret = listen(listenfd, 5);
assert(ret != -1);

epoll_event events[MAX_EVENT_NUM];
int epollfd = epoll_create(5);
addfd(epollfd, listenfd);
ret = socketpair(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, pipefd);//创建管道
setNonblocking(pipefd[1]);
addfd(epollfd, pipefd[0]);
addsig(SIGHUP);
addsig(SIGHLD);
addsig(SIGTERM);
addsig(SIGINT);
bool flage = true;

while(flage){
int num = epoll_wait(epollfd, events, MAX_EVENT_NUM, -1);
if(num < 0 && errno != EINTR){
printf("epoll failure.\n");
break;
}
for(int i = 0; i < num; i++){
int sockfd = events[i].data.fd;
if(sockfd == listenfd){//有连接请求
struct sockaddr_in client;
socklen_t client_len = sizeof(client);
int connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr*)&client, &client_len);
addfd(epollfd, connfd);
}else if((sockfd == pipefd[0]) && (events[i].events & EPOLLIN)){//有信号值发送过来
int sig;
char signal[1024];
memset(signal, '\0', 1024);
ret = recv(pipefd[0], signal, 1023, 0);
if(ret == -1)
continue;
else if(ret == 0)
continue;
else{
for(int i = 0; i < ret; i++){
switch(signal[i]){
case SIGCHLD:  printf("SIGCHLD\n"); break;
case SIGHUP:   printf("SIGHUP\n"); break;
case SIGTERM:  printf("SIGTERM\n"); flage = false; break;
case SIGINT:   printf("SIGINT\n"); flage = false; break;
}
}
}
}else{
printf("something else happend.\n");
flage = false;
break;
}
}
}
close(listenfd);
close(pipefd[0]);
close(pipefd[1]);
return 0;
}

void setNonblocking(int fd){
int old_option = fcntl(fd, F_GETFL);
int new_option = old_option | O_NONBLOCK;
fcntl(fd, F_SETFL, new_option);
return old_option;
}

void addfd(int epollfd, int fd){
epoll_event event;
event.data.fd = fd;
event.events = EPOLLIN | EPOLLET;
epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &event);
setNonblocking(fd);
}

void addsig(int sig){
struct sigaction act;
act.sa_handler = sig_handler;
act.sa_flags |= SA_RESTART; //可让重启的系统调用重新起作用
sigfillset(&sa.mask);
assert(sigaction(sig, &act, NULL) != -1);
}

void sig_handler(int sig){
int save_errno = errno;
int msg = sig;
send(pipefd[1], (char*)&msg, 1, 0);//将信号写入管道，以通知主循环
errno = save_errno;
}