linux 信号系统调用

by 夏泽民 May 31, 2019

1、signal 系统调用
系统调用signal用来设定某个信号的处理方法。该调用声明的格式如下：
void (signal(int signum, void (handler)(int)))(int);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include

上述声明格式比较复杂，如果不清楚如何使用，也可以通过下面这种类型定义的格式来使用（POSIX的定义）：

typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
但这种格式在不同的系统中有不同的类型定义，所以要使用这种格式，最好还是参考一下联机手册。

在调用中，参数signum指出要设置处理方法的信号。第二个参数handler是一个处理函数，或者是
SIG_IGN：忽略参数signum所指的信号。
SIG_DFL：恢复参数signum所指信号的处理方法为默认值。

传递给信号处理例程的整数参数是信号值，这样可以使得一个信号处理例程处理多个信号。系统调用signal返回值是指定信号signum前一次的处理例程或者错误时返回错误代码SIG_ERR。下面来看一个简单的例子：

#include
#include
#include
void sigroutine(int dunno) { /* 信号处理例程，其中dunno将会得到信号的值 */
switch (dunno) {
case 1:
printf(“Get a signal – SIGHUP “);
brea在使用这两个调用的进程中加入以下头文件：
#include 在使用这两个调用的进程中加入以下头文件：
#include k;
case 2:
printf(“Get a signal – SIGINT “);
break;
case 3:
printf(“Get a signal – SIGQUIT “);
break;
}
return;
}

int main() {
printf(“process id is %d “,getpid());
signal(SIGHUP, sigroutine); //* 下面设置三个信号的处理方法
signal(SIGINT, sigroutine);
signal(SIGQUIT, sigroutine);
for (;;) ;
}

2、kill 系统调用
系统调用kill用来向进程发送一个信号。该调用声明的格式如下：
int kill(pid_t pid, int sig);
该系统调用可以用来向任何进程或进程组发送任何信号。如果参数pid是正数，那么该调用将信号sig发送到进程号为pid的进程。如果pid等于0，那么信号sig将发送给当前进程所属进程组里的所有进程。如果参数pid等于-1，信号sig将发送给除了进程1和自身以外的所有进程。如果参数pid小于- 1，信号sig将发送给属于进程组-pid的所有进程。如果参数sig为0，将不发送信号。该调用执行成功时，返回值为0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码errno。下面是一些可能返回的错误代码：
EINVAL：指定的信号sig无效。
ESRCH：参数pid指定的进程或进程组不存在。注意，在进程表项中存在的进程，可能是一个还没有被wait收回，但已经终止执行的僵死进程。
EPERM：进程没有权力将这个信号发送到指定接收信号的进程。因为，一个进程被允许将信号发送到进程pid时，必须拥有root权力，或者是发出调用的进程的UID 或EUID与指定接收的进程的UID或保存用户ID（savedset-user-ID）相同。如果参数pid小于-1，即该信号发送给一个组，则该错误表示组中有成员进程不能接收该信号。

#include <sys/types.h>

#include

int kill(pid_t pid, int sig);

参数：
pid：可能选择有以下四种

pid大于零时，pid是信号欲送往的进程的标识。

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。

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)。

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
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include
#include
#include

int main( void )
{
pid_t childpid;
int status;
int retval;

 childpid = fork();

 if ( -1 == childpid )

 {

     perror( "fork()" );

     exit( EXIT_FAILURE );

 }

 else if ( 0 == childpid )

 {

     puts( "In child process" );

     sleep( 100 );//让子进程睡眠，看看父进程的行为

     exit(EXIT_SUCCESS);

 }

 else

 {

     if ( 0 == (waitpid( childpid, &status, WNOHANG )))

     {

         retval = kill( childpid,SIGKILL );

         if ( retval )

         {

             puts( "kill failed." );

             perror( "kill" );

             waitpid( childpid, &status, 0 );

         }

         else

         {

             printf( "%d killed\n", childpid );

         }

     }

 }

 exit(EXIT_SUCCESS);  }

3、pause系统调用
系统调用pause的作用是等待一个信号。该调用的声明格式如下：
int pause(void);
该调用使得发出调用的进程进入睡眠，直到接收到一个信号为止。该调用总是返回-1，并设置错误代码为EINTR（接收到一个信号）。下面是一个简单的范例：

#include
#include
#include
void sigroutine(int unused) {
printf(“Catch a signal SIGINT “);
}

int main() {
signal(SIGINT, sigroutine);
pause();
printf(“receive a signal “);
}

4、alarm和 setitimer系统调用
系统调用alarm的功能是设置一个定时器，当定时器计时到达时，将发出一个信号给进程。该调用的声明格式如下：
unsigned int alarm(unsigned int seconds);

系统调用alarm安排内核为调用进程在指定的seconds秒后发出一个SIGALRM的信号。如果指定的参数seconds为0，则不再发送 SIGALRM信号。后一次设定将取消前一次的设定。该调用返回值为上次定时调用到发送之间剩余的时间，或者因为没有前一次定时调用而返回0。

注意，在使用时，alarm只设定为发送一次信号，如果要多次发送，就要多次使用alarm调用。

对于alarm，这里不再举例。现在的系统中很多程序不再使用alarm调用，而是使用setitimer调用来设置定时器，用getitimer来得到定时器的状态，这两个调用的声明格式如下：
int getitimer(int which, struct itimerval *value);
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval *ovalue);

该系统调用给进程提供了三个定时器，它们各自有其独有的计时域，当其中任何一个到达，就发送一个相应的信号给进程，并使得计时器重新开始。三个计时器由参数which指定，如下所示：
TIMER_REAL：按实际时间计时，计时到达将给进程发送SIGALRM信号。
ITIMER_VIRTUAL：仅当进程执行时才进行计时。计时到达将发送SIGVTALRM信号给进程。
ITIMER_PROF：当进程执行时和系统为该进程执行动作时都计时。与ITIMER_VIR-TUAL是一对，该定时器经常用来统计进程在用户态和内核态花费的时间。计时到达将发送SIGPROF信号给进程。

定时器中的参数value用来指明定时器的时间，其结构如下：

struct itimerval {
struct timeval it_interval; /* 下一次的取值 /
struct timeval it_value; / 本次的设定值 */
};

该结构中timeval结构定义如下：

struct timeval {
long tv_sec; /* 秒 /
long tv_usec; / 微秒，1秒 = 1000000 微秒*/
};

在setitimer 调用中，参数ovalue如果不为空，则其中保留的是上次调用设定的值。定时器将it_value递减到0时，产生一个信号，并将it_value的值设定为it_interval的值，然后重新开始计时，如此往复。当it_value设定为0时，计时器停止，或者当它计时到期，而it_interval 为0时停止。调用成功时，返回0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码errno：
EFAULT：参数value或ovalue是无效的指针。
EINVAL：参数which不是ITIMER_REAL、ITIMER_VIRT或ITIMER_PROF中的一个。

下面是关于setitimer调用的一个简单示范，在该例子中，每隔一秒发出一个SIGALRM，每隔0.5秒发出一个SIGVTALRM信号：

#include
#include
#include
#include
int sec;

void sigroutine(int signo) {
switch (signo) {
case SIGALRM:
printf(“Catch a signal – SIGALRM “);
break;
case SIGVTALRM:
printf(“Catch a signal – SIGVTALRM “);
break;
}
return;
}

int main() {
struct itimerval value,ovalue,value2;
sec = 5;

printf("process id is %d ",getpid()); 

signal(SIGALRM, sigroutine); 

signal(SIGVTALRM, sigroutine); 

value.it_value.tv_sec = 1; 

value.it_value.tv_usec = 0; 

value.it_interval.tv_sec = 1; 

value.it_interval.tv_usec = 0; 

setitimer(ITIMER_REAL, &value, &ovalue); 

value2.it_value.tv_sec = 0; 

value2.it_value.tv_usec = 500000; 

value2.it_interval.tv_sec = 0; 

value2.it_interval.tv_usec = 500000; 

setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &value2, &ovalue); 

for (;;) ;  ｝

信号发送函数sigqueue和信号安装函数sigaction
sigaction函数用于改变进程接收到特定信号后的行为。

sigqueue()是比较新的发送信号系统调用，主要是针对实时信号提出的（当然也支持前32种），支持信号带有参数，与函数sigaction()配合使用。

sigqueue的第一个参数是指定接收信号的进程ID，第二个参数确定即将发送的信号，第三个参数是一个联合数据结构union sigval，指定了信号传递的参数，即通常所说的4字节值。

一，sigaction()
#include int sigaction(int signum,const struct sigaction *act,struct sigaction *oldact));

sigaction函数用于改变进程接收到特定信号后的行为。该函数的第一个参数为信号的值，可以为除SIGKILL及SIGSTOP外的任何一个特定有效的信号（为这两个信号定义自己的处理函数，将导致信号安装错误）。第二个参数是指向结构sigaction的一个实例的指针，在结构sigaction的实例中，指定了对特定信号的处理，可以为空，进程会以缺省方式对信号处理；第三个参数oldact指向的对象用来保存原来对相应信号的处理，可指定oldact为NULL。如果把第二、第三个参数都设为NULL，那么该函数可用于检查信号的有效性。

第二个参数最为重要，其中包含了对指定信号的处理、信号所传递的信息、信号处理函数执行过程中应屏蔽掉哪些函数等等。

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