linux signal编程

Linux信号（Signal）是一种进程间通信（IPC）机制，用于通知接收进程某个事件已经发生。信号是异步的，进程不需要等待信号的到来，而是在信号到达时由内核通知进程。信号可以用来终止进程、改变进程的行为或者通知进程某个条件已经满足。

基础概念

• 信号编号：每个信号都有一个唯一的编号，如SIGINT（2）、SIGTERM（15）等。
• 信号处理函数：进程可以注册一个函数来处理特定的信号，当该信号到来时，内核会调用这个函数。
• 默认动作：每个信号都有一个默认的动作，如终止进程、忽略信号等。

优势

1. 简单性：信号提供了一种简单的方式来处理异步事件。
2. 广泛支持：几乎所有的Unix-like系统都支持信号机制。
3. 灵活性：进程可以选择忽略信号、捕获并处理信号或者执行默认动作。

类型

Linux系统定义了多种信号，常见的包括：

• SIGINT（2）：用户按下Ctrl+C时发送给前台进程。
• SIGTERM（15）：请求进程终止。
• SIGKILL（9）：强制终止进程，无法被捕获或忽略。
• SIGUSR1和SIGUSR2（10和12）：用户自定义信号。

应用场景

1. 进程控制：通过发送信号来启动、停止或重启进程。
2. 异常处理：捕获并处理程序运行时的异常情况。
3. 定时任务：利用信号实现定时任务的通知机制。

示例代码

以下是一个简单的C语言示例，展示了如何捕获和处理SIGINT信号：

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

// 信号处理函数
void handle_sigint(int sig) {
    printf("Caught SIGINT, exiting gracefully...\n");
    exit(0);
}

int main() {
    // 注册信号处理函数
    signal(SIGINT, handle_sigint);

    printf("Press Ctrl+C to send SIGINT...\n");

    while (1) {
        sleep(1); // 让进程休眠，避免忙等待
    }

    return 0;
}

常见问题及解决方法

问题1：信号丢失

原因：信号是异步的，如果发送信号的频率很高，可能会导致信号丢失。

解决方法：使用可靠信号（如实时信号），它们不会丢失。

sigqueue(pid, SIGUSR1, {si_signo=SIGUSR1, si_code=SI_QUEUE, si_value={int=42}});

问题2：信号处理函数中的竞态条件

原因：在信号处理函数中访问共享资源可能导致竞态条件。

解决方法：使用互斥锁或其他同步机制来保护共享资源。

#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void handle_sigint(int sig) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 安全地访问共享资源
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

问题3：信号屏蔽

原因：进程可能会屏蔽某些信号，导致无法及时响应。

解决方法：合理设置信号屏蔽字，确保关键信号不被屏蔽。

sigset_t set;
sigemptyset(&set);
sigaddset(&set, SIGINT);
sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &set, NULL);

通过以上方法，可以有效利用Linux信号机制来实现进程间的通信和控制。