Linux信号编程实践（二）信号发送函数和可重入函数


 

在早期的UNIX中信号是不可靠的，不可靠在这里指的是：信号可能丢失，一个信号发生了，但进程却可能一直不知道这一点。

现在Linux 在SIGRTMIN实时信号之前的都叫不可靠信号，这里的不可靠主要是不支持信号队列，就是当多个信号发生在进程中的时候（收到信号的速度超过进程处理的速度的时候），这些没来的及处理的信号就会被丢掉，仅仅留下一个信号。

可靠信号是多个信号发送到进程的时候（收到信号的速度超过进程处理信号的速度的时候），这些没来的及处理的信号就会排入进程的队列。等进程有机会来处理的时候，依次再处理，信号不丢失。

同时，信号的发送和安装也出现了新版本：信号发送函数sigqueue()及信号安装函数sigaction()。

sigaction和signal函数都是调用内核服务do_signal函数;[内核服务函数,应用程序无法调用该函数

非实时信号都不支持排队，都是不可靠信号；实时信号都支持排队，都是可靠信号。

关于信号发送的一些API：

1.kill

 

int kill(pid_t pid, int signo);

 

参数：
pid：可能选择有以下四种

1. pid大于零时，pid是信号欲送往的进程的标识。
2. pid等于零时，信号将送往所有与调用kill()的那个进程属同一个使用组的进程。
3. pid等于-1时，信号将送往所有调用进程有权给其发送信号的进程，除了进程1(init)。
4. pid小于-1时，信号将送往以-pid为组标识的进程。

sig：准备发送的信号代码，假如其值为零则没有任何信号送出，但是系统会执行错误检查，通常会利用sig值为零来检验某个进程是否仍在执行。

返回值说明： 成功执行时，返回0。失败返回-1，errno被设为以下的某个值 EINVAL：指定的信号码无效（参数 sig 不合法） EPERM；权限不够无法传送信号给指定进程 ESRCH：参数 pid 所指定的进程或进程组不存在。

 

void handler(int sig)
{
        printf("recvv a sig =%d\n",sig);
}
int main()
{
        if(signal(SIGUSR1,handler)==SIG_ERR)
        ERR_EXIT("signal error!");
        pid_t pid=fork();
        if(pid==-1)
                ERR_EXIT("fork error!");
        else if(pid==0)
        {
                                //等于 killpg(getpgrp(),SIGUSR1);
                pid=getpgrp();
                kill(-pid,SIGUSR1);
                /*
                   kill(getppid(),SIGUSR1);
                 */
                                //以上
                exit(EXIT_SUCCESS);
        }
        int n=5;
        do{
                n=sleep(n);
        }while(n>0);//
        return 0;
}

 

注意点：

（1）sleep函数会被信号打断，进行完信号的处理函数后不再睡眠，而是继续执行sleep函数以后的操作。如果我们就是想要程序睡眠一段时间呢？通过man手册发现，sleep函数的返回值是 还剩余的秒数，所以可以采用循环的形式，即：

 

while(n=sleep(n));
（2）如果发出信号的目标是进程组，那么子进程fork的时候会继承信号，从而会发生两次信号处理。

 

2.raise

 

raise()给自己发送信号，等价于raise(getpid(),sig)

3.killpg

 

killpg()给进程组发送信号，killpg(pgrp,sig)等于kill(pgrp,sig)

4.sigqueue

 

int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);
给进程发送信号，支持排队，可以附带信息。
5.alarm

 

alarm函数，设置一个闹钟延迟发送SIGALRM信号(告诉Linux内核n秒中以后，发送SIGALRM信号)；
但是alarm函数一次只能发送一个信号，所以必须递归调用才可以实现间歇性发送信号的功能。

 

void handler(int sig)
{
        printf("recvv a sig =%d\n",sig);
        alarm(1); //间接递归，持续发送信号
}
int main()
{
        if(signal(SIGALRM,handler)==SIG_ERR)
        ERR_EXIT("signal error!");
        alarm(1);
        while(1)
                pause();
        return 0;
}

可重入/不可重入函数

主要用于多任务环境中，一个可重入的函数简单来说就是可以被中断的函数，也就是说，可以在这个函数执行的任何时刻中断它，转入OS调度下去执行另外一段代码，而返回控制时不会出现什么错误；而不可重入的函数由于使用了一些系统资源，比如全局变量区，中断向量表等，所以它如果被中断的话，可能会出现问题，这类函数是不能运行在多任务环境下的。

也可以这样理解，重入即表示重复进入，首先它意味着这个函数可以被中断，其次意味着它除了使用自己栈上的变量以外不依赖于任何环境（包括static），这样的函数就是purecode（纯代码）可重入，可以允许有该函数的多个副本在运行，由于它们使用的是分离的栈，所以不会互相干扰。如果确实需要访问全局变量（包括static），一定要注意实施互斥手段。可重入函数在并行运行环境中非常重要，但是一般要为访问全局变量付出一些性能代价。

编写可重入函数时，若使用全局变量，则应通过关中断、信号量（即P、V操作）等手段对其加以保护。

说明：若对所使用的全局变量不加以保护，则此函数就不具有可重入性，即当多个进程调用此函数时，很有可能使有关全局变量变为不可知状态。

为了增强程序的稳定性，在信号处理函数中应使用可重入函数。

下面给出大家一个不可重入函数在信号处理程序中可能发生的错误：

 

ypedef struct
{
        int a;
        int b;
        int c;
        int d;
}TEST;
TEST g_data;
void handler(int sig)
{
       // printf("recvv a sig =%d\n",sig);
        printf("%d %d %d %d\n",g_data.a,g_data.b,g_data.c,g_data.d);
        alarm(1);
}
int main()
{
        TEST zeros={0,0,0,0};
        TEST ones={1,1,1,1};
        if(signal(SIGALRM,handler)==SIG_ERR)
        ERR_EXIT("signal error!");
 
        g_data=zeros;
        alarm(1);
        while(1)
        {
                g_data=zeros;
                g_data=ones;
        }
 
        return 0;
}
\
如图，会出现类似0011的交叉结果，原因是g_data=ones内部对a，b，c，d分别赋值时，有可能被信号中断，造成一部分旧值还没来的及替换，发生错误。这说明进行的操作不是原子操作，是不可重入函数。不要在信号处理程序中使用。

 

我们可以使用man 7 signal查看常用的可重入函数：

\

 

不可重入函数

满足下列条件的函数多数是不可重入的：

(1)使用静态数据结构，如getlogin()，gmtime()，getgrgid()，getgrnam()，getpwuid()以及getpwnam()等等；

(2)函数实现时，调用了malloc（）或者free()函数；

(3)实现时使用了标准I/O函数

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