python 进程间通信（二） -- 定时信号 SIGALRM

1. 引言

上一篇文章中我们详细介绍了 python 中的信号机制。 python 进程间通信（一） — 信号的基本使用

我们了解了最基本的信号处理和响应，本文我们来详细介绍一下信号系统另一十分重要的功能 — 定时响应的信号 SIGALRM。

2. 秒级定时器 — alarm

UNIX 环境中有一个常用的信号 — SIGALRM，这个信号实现了进程的定时响应。 alarm 方法就是最简单的用来定时发出 SIGALRM 信号的方法。

signal.alarm(time)

2.1. 示例 — sleep 的实现

import logging
import signal

def alarmhandler(signum, frame): ...

def sleep(nsec):
    signal.pthread_sigmask(signal.SIG_UNBLOCK, {signal.SIGALRM})
    signal.signal(signal.SIGALRM, alarmhandler)
    signal.alarm(nsec)
    signal.pause()

if __name__ == '__main__':
    logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s: %(message)s')
    logging.info('main start sleep')
    sleep(3)
    logging.info('main after sleep')

执行程序，打印出了：

2019-05-29 21:20:10,163 - INFO: main start sleep 2019-05-29 21:20:13,164 - INFO: main after sleep

3. 高精度定时器 — setitimer 与 getitimer

3.1. 设置定时 — settimer

setitimer 方法也是用来定时发出 SIGALRM 信号的，但不同之处在于，他拥有更高的精度，可以定义毫秒级超时。

setitimer(which, seconds[, interval])

settimer 方法是另一个设置在超时时间后触发 SIGALRM 信号的方法，但与 alarm 不同，他的传入参数 seconds 可以传入小数，从而实现毫秒级超时的设置。 which 参数用来指定时间的计算方式，可以选择下列三个枚举中的一个：

1. signal.ITIMER_REAL — 以系统真是时间来计算，触发 SIGALRM
2. signal.ITIMER_VIRTUAL — 以进程用户态花费的时间计算，触发 SIGVTALRM
3. signal.ITIMER_PROF — 以进程用户态和内核态所花费的时间计算，触发 SIGPROF

可选的 interval 让你可以为计时器提供一个记号，以便在 getitimer 获取到时明确是哪个计时器触发的信号即将到来。

3.2. 获取当前定时器 — getitimer

getitimer(which)

与 setitimer 相对应，getitimer 用来实现获取定时器情况，他返回一个拥有两个元素的元组，第一个元素是距离定时器下一次触发剩余的超时时间，第二个元素则是创建定时器时可选的 interval 参数的值。 which 参数的取值与含义和 setitimer 完全一致。

3.3. 示例 — 高精度 sleep 实现

import logging
import signal

def alarmhandler(signum, frame):
    logging.info('%s handled' % signum)

def sleep(nsec):
    signal.pthread_sigmask(signal.SIG_UNBLOCK, {signal.SIGALRM})
    signal.signal(signal.SIGALRM, alarmhandler)
    signal.setitimer(signal.ITIMER_REAL, nsec)
    logging.info(signal.getitimer(signal.ITIMER_REAL))
    signal.pause()

if __name__ == '__main__':
    logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s: %(message)s')
    logging.info('main start sleep')
    sleep(1.2)
    logging.info('main after sleep')

上面的代码实现了 sleep 1.2 秒的毫秒级超时 sleep，打印出了。

2019-05-30 08:11:45,580 - INFO: main start sleep 2019-05-30 08:11:45,580 - INFO: (1.199995, 0.0) 2019-05-30 08:11:46,781 - INFO: 14 handled 2019-05-30 08:11:46,781 - INFO: main after sleep

可以看到，超时的时间是非常准确的。