Linux系统编程之信号及简单定时器的实现

在计算机科学中,信号(英语:Signals)是Unix、类Unix以及其他POSIX兼容的操作系统中进程间通讯的一种有限制的方式。它是一种异步的通知机制,用来提醒进程一个事件已经发生。当一个信号发送给一个进程,操作系统中断了进程正常的控制流程,此时,任何非原子操作都将被中断。如果进程定义了信号的处理函数,那么它将被执行,否则就执行默认的处理函数。

信号处理函数可以通过signal()系统调用来设置。如果没有为一个信号设置对应的处理函数,就会使用默认的处理函数,否则信号就被进程截获并调用相应的处理函数。在没有处理函数的情况下,程序可以指定两种行为:忽略这个信号(SIG_IGN)或者用默认的处理函数(SIG_DFL)。但是有两个信号是无法被截获并处理的:SIGKILL和SIGSTOP。

下面我们看看Linux系统支持多少种信号:

[ycxie@fedora Workspace]$ kill -L
 1) SIGHUP	 2) SIGINT	 3) SIGQUIT	 4) SIGILL	 5) SIGTRAP
 6) SIGABRT	 7) SIGBUS	 8) SIGFPE	 9) SIGKILL	10) SIGUSR1
11) SIGSEGV	12) SIGUSR2	13) SIGPIPE	14) SIGALRM	15) SIGTERM
16) SIGSTKFLT	17) SIGCHLD	18) SIGCONT	19) SIGSTOP	20) SIGTSTP
21) SIGTTIN	22) SIGTTOU	23) SIGURG	24) SIGXCPU	25) SIGXFSZ
26) SIGVTALRM	27) SIGPROF	28) SIGWINCH	29) SIGIO	30) SIGPWR
31) SIGSYS	34) SIGRTMIN	35) SIGRTMIN+1	36) SIGRTMIN+2	37) SIGRTMIN+3
38) SIGRTMIN+4	39) SIGRTMIN+5	40) SIGRTMIN+6	41) SIGRTMIN+7	42) SIGRTMIN+8
43) SIGRTMIN+9	44) SIGRTMIN+10	45) SIGRTMIN+11	46) SIGRTMIN+12	47) SIGRTMIN+13
48) SIGRTMIN+14	49) SIGRTMIN+15	50) SIGRTMAX-14	51) SIGRTMAX-13	52) SIGRTMAX-12
53) SIGRTMAX-11	54) SIGRTMAX-10	55) SIGRTMAX-9	56) SIGRTMAX-8	57) SIGRTMAX-7
58) SIGRTMAX-6	59) SIGRTMAX-5	60) SIGRTMAX-4	61) SIGRTMAX-3	62) SIGRTMAX-2
63) SIGRTMAX-1	64) SIGRTMAX

接下来,我们就用SIGALRM信号来现实一个简单的定时器,每隔5秒钟打印一次时间。

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

void handler(int signo)
{
	time_t t = time(NULL);
	printf("%d\t%s", signo, ctime(&t));
	alarm(5);
}

int main(void)
{
	signal(SIGALRM, handler);
	alarm(5);
	while(1) pause();
	return 0;
}

运行结果如下:

[ycxie@fedora Workspace]$ gcc sigtimer.c -o sigtimer -Wall
[ycxie@fedora Workspace]$ ./sigtimer
14	Sun Aug 12 11:41:42 2018
14	Sun Aug 12 11:41:47 2018
14	Sun Aug 12 11:41:52 2018
14	Sun Aug 12 11:41:57 2018
14	Sun Aug 12 11:42:02 2018
14	Sun Aug 12 11:42:07 2018

因为竞态条件的存在,信号的处理是有弱点的。因为信号是异步的,所以在处理一个信号的过程中,进程可能收到另一个信号(甚至是相同的信号)。sigprocmask()系统调用可以用来阻塞和恢复信号的传递。信号可以造成进程中系统调用的中断,并在信号处理完后重新开始未完成的系统调用。信号处理函数应该没有任何不想要的副作用,比如,errno的改变、信号掩码的改变、信号处理方法的改变,以及其他全局进程性质的改变。在信号处理函数内使用不可重入函数,如malloc和printf,也是不安全的。

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