Xavier's Blog

Linux API实践：信号的发出、等待以及到达

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信号是Linux中的重要概念，其表示着某种事件的发生（或者结束）。

信号可以用三种状态：产生（generated）、等待（pending）以及到达（delivered）。这三种状态是按时间顺序出现的，我们尤其要注意pending状态，因为并不是信号一旦产生，就会立即到达目标进程，信号在产生和到达中间的状态就为等待。

进程可以对到达的信号进行阻止（block），如果被阻止的信号到达进程，该信号的状态就会一直保持等待，直到

  • 进程解除对该信号的阻止，或者
  • 进程忽略（ignore）到该信号

如果被阻止的信号在解除阻止之前产生了多次，多个相同种信号会进行队列处理（queued）吗？答案是大部分的UNIX系统都不会将多个同种信号进行队列处理，而是只算一次。（貌似在POSIX.1上增加实时扩展功能才能支持多个同种pending信号的队列化处理。）话不多说，实践一下吧！

程序1简单的向自身发出了多次SIGUSR1信号，并且在信号处理函数中记录了发生的次数：

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

static void sigusr1_handler(int signo);

int main ()
{
  sigset_t oldmask, newmask, pendmask;

  if ( signal(SIGUSR1, sigusr1_handler) == SIG_ERR )
  {
      printf("signal error\n");
      exit(1);
  }

  int i;
  for (i = 0; i < 5; i ++)
  {
      raise(SIGUSR1);
      printf("send SIGUSR1\n");
  }

  printf("sleep started\n");
  sleep(5);
  printf("sleep finished\n");

  exit(0);
}

static void sigusr1_handler(int signo)
{
  static int n = 1;
  printf("receive user1 signal %d times\n", n ++);
  if ( signal(SIGUSR1, sigusr1_handler) == SIG_ERR )
  {
      printf("can't reset SIGUSR1");
      exit(1);
  }
}

程序的结果应该很明显：

receive user1 signal 1 times
send SIGUSR1
receive user1 signal 2 times
send SIGUSR1
receive user1 signal 3 times
send SIGUSR1
receive user1 signal 4 times
send SIGUSR1
receive user1 signal 5 times
send SIGUSR1
sleep started
sleep finished

程序2在程序1的基础上，增加了发出信号之前阻止了该信号，以及之后再解除阻止的操作：

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

static void sigusr1_handler(int signo);

int main ()
{
  sigset_t oldmask, newmask, pendmask;

  //加入SIGUSR1信号处理函数
  if ( signal(SIGUSR1, sigusr1_handler) == SIG_ERR )
  {
      printf("signal error\n");
      exit(1);
  }

  //阻止SIGUSR1信号
  sigemptyset(&newmask);
  sigaddset(&newmask, SIGUSR1);
  if ( sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask) < 0 )
  {
      printf("sigprocmask block error\n");
      exit(1);
  }
  printf("SIGUSR1 is blocked\n");

  //发出信号
  int i;
  for (i = 0; i < 5; i ++)
  {
      raise(SIGUSR1);
      printf("send SIGUSR1\n");
  }

  printf("sleep started\n");
  sleep(5);
  printf("sleep finished\n");

  if ( sigpending(&pendmask) < 0 )
  {
      printf("sigpending error\n");
      exit(1);
  }
  if ( sigismember(&pendmask, SIGUSR1) )
  {
      printf("SIGUSR1 was pending\n");
  }

  //恢复之前的信号掩码
  if ( sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL) < 0 )
  {
      printf("sigprocmask setmask error\n");
      exit(1);
  }
  printf("restore old signal mask\n");

  exit(0);
}

static void sigusr1_handler(int signo)
{
  static int n = 1;
  printf("receive user1 signal %d times\n", n ++);
  if ( signal(SIGUSR1, sigusr1_handler) == SIG_ERR )
  {
      printf("can't reset SIGUSR1");
      exit(1);
  }
}

再来看运行的结果：

SIGUSR1 is blocked
send SIGUSR1
send SIGUSR1
send SIGUSR1
send SIGUSR1
send SIGUSR1
sleep started
sleep finished
SIGUSR1 was pending
receive user1 signal 1 times
restore old signal mask

虽然发出了多次信号，但由于之前的阻止设置使其发出后处于等待状态，多个同种信号pending，信号处理函数果然只接受到了1次，跟书中讲的是一致的。

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