玩透Linux信号机制

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玩透Linux信号机制

Linux信号机制是Unix类操作系统的一个重要特性，它允许进程间进行异步通信。信号是操作系统用来通知进程某个事件出现的一种方法。本文将深入探讨Linux信号机制，包括信号的定义、类型、处理、以及在实际编程中的应用。

一、信号的定义与类型

在Linux系统中，信号是一种软件中断，用于通知进程某个事件出现了。信号可以由系统内核生成，也可以由其他进程发送。信号分为两种类型：标准信号和实时信号。

1. 标准信号

标准信号是Linux系统定义的信号，用于处理常见的差错和异常情况。常见的标准信号包括：

SIGINT：中断信号，通常由键盘中断产生。

SIGQUIT：退出信号，通常由键盘中断产生。

SIGTERM：终止信号，用于请求进程正常退出。

SIGALRM：定时器信号，当定时器到时发出。

SIGUSR1、SIGUSR2：用户自定义信号，用于进程间通信。

2. 实时信号

实时信号是Linux系统提供的用于实时处理的信号，它们具有更高的优先级。常见的实时信号包括：

SIGRTMIN～SIGRTMAX：实时信号范围，用于实时处理。

二、信号处理

在Linux中，每个信号都有一个默认的处理行为，但可以通过信号处理函数来改变这个行为。信号处理函数是用户定义的函数，用于处理特定信号。

1. 信号处理函数的注册

使用sigaction函数可以注册信号处理函数。以下是一个注册信号处理函数的示例代码：


#include <signal.h>
#include <stdio.h>
void signal_handler(int signum) {
    printf("Received signal %d ", signum);
}
int main() {
    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
    sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);
    while (1) {
        pause(); // 等待信号
    }
    return 0;
}

2. 信号屏蔽

使用sigprocmask函数可以屏蔽一组信号，令在指定的时间段内，这些信号不会到达进程。以下是一个屏蔽信号的示例代码：


#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
void signal_handler(int signum) {
    printf("Received signal %d ", signum);
}
int main() {
    struct sigaction sa;
    sigset_t blockset;
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGINT, &sa, NULL);
    sigemptyset(&blockset);
    sigaddset(&blockset, SIGINT);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &blockset, NULL);
    printf("Blocking SIGINT... ");
    sleep(5);
    sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &blockset, NULL);
    printf("Unblocking SIGINT... ");
    sleep(5);
    return 0;
}

三、信号的实际应用

信号机制在Linux编程中有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：

1. 程序的优雅退出

使用SIGTERM信号可以让程序在接收到终止请求时优雅地退出。以下是一个使用SIGTERM信号实现程序优雅退出的示例代码：


#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
void signal_handler(int signum) {
    printf("Exiting program... ");
    exit(0);
}
int main() {
    struct sigaction sa;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sa.sa_flags = 0;
    sigaction(SIGTERM, &sa, NULL);
    while (1) {
        printf("Program is running... ");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}