【視頻教程】Linux信號詳解（可靠信號、不可靠信號、阻塞信號、信號處理函數）

【博文】Linux信號

文章目錄

• • 背景
  • 課程筆記
  • 一、如何讓程序在后臺運行
  • • 1、加“&”符號
    • • 測試ky_ai_camera_engine_origin
    • 2、采用fork
    • 3、如何中止后臺運行中程序
  • 二、signal信號
  • • 1、信號的基本概念
    • • 軟中斷測試
    • 2、信號的類型
    • 3、signal庫函數
    • • signal第三個參數可以這么玩
    • 4、信號有什么用
    • 5、信號應用示例
    • • 示例（book257.cpp）
  • 三、發送信號 （kill函數）
  • 四、信號更多的知識（20220123繼續）關于可靠信號與不可靠信號詳解
  • 五、信號處理函數被中斷（新信號會插隊舊信號，同種信號不會插隊）
  • 六、信號的阻塞（信號集概念）（讓信號集里的信號延遲到達【觸發】）（信號遞達Delivery、信號未決Pending）
  • 七、信號signal拓展，功能更強的sigaction（但貌似也不能附加自定義消息）

背景

在真實的項目中，后臺服務程序不受終端控制，常駐內存中，沒有交互的界面。
周期性或通過事件喚醒的方式執行任務。（周期性指的是程序自發的，比如間隔一段時間就跑到某個文件目錄中看一看有沒有文件，如果有就上傳到服務器；事件喚醒指的是其他進程主動去通知該進程執行某項任務）

課程筆記

一、如何讓程序在后臺運行

在之前的章節中，如果要運行程序，在命令提示行下輸入程序名后回車，程序被執行，然后等待程序運行完成，在程序運行的過程中，也可以用Ctrl+c中止它。

在實際開發中，我們需要讓程序在后臺運行，沒有界面，沒有用戶輸入數據，例如socket服務端程序book250。

如果想讓程序在后臺運行，有兩種方法。

1、加“&”符號

如果想讓程序在后臺運行，執行程序的時候，命令的最后面加“&”符號。

如：./book250 &
程序就在后臺運行了。

在后臺運行的程序，用Ctrl+c無法中斷，并且就算終端退出了，程序仍在后臺運行。
如果終端退出了，后臺運行的程序將由系統托管。

在第一張圖中，book250的父進程是12178，第二張圖中，book250的父進程是1。
為了不影響接下來的學習，用killall book250指令讓book250程序退出。

測試ky_ai_camera_engine_origin

運行run.sh程序跑起來后，用ps -ef | grep xxx指令查看進程，第二個數字是子進程，第三個數字是父進程，可以一步一步查看父進程，但是一個父進程可能有幾個子進程，怎么查看父進程的子進程？（可以用ps --ppid 父進程號）

[root@RV1126_RV1109:/]# ps -ef | grep ky_ai_camera_engine root 1264 2648 0 20:46 pts/1 00:00:00 grep ky_ai_camera_engine root 3328 3327 99 20:41 pts/2 00:07:57 /userdata/kyai/ky_ai_camera_engine_origin -a /oem/etc/iqfiles -p /userdata/kyai/model/rv1109_rv1126/yolov5s_relu_rv1109_rv1126_out_opt.rknn -c /userdata/kyai/rtsp-nn.cfg -l /userdata/kyai/model/coco_80_labels_list.txt [root@RV1126_RV1109:/]# [root@RV1126_RV1109:/]# [root@RV1126_RV1109:/]# ps -ef | 3327 -sh: 3327: not found [root@RV1126_RV1109:/]# ps -ef | grep 3327 root 1508 2648 0 20:47 pts/1 00:00:00 grep 3327 root 3327 3229 0 20:41 pts/2 00:00:00 /bin/sh ./run.sh root 3328 3327 99 20:41 pts/2 00:09:10 /userdata/kyai/ky_ai_camera_engine_origin -a /oem/etc/iqfiles -p /userdata/kyai/model/rv1109_rv1126/yolov5s_relu_rv1109_rv1126_out_opt.rknn -c /userdata/kyai/rtsp-nn.cfg -l /userdata/kyai/model/coco_80_labels_list.txt [root@RV1126_RV1109:/]# [root@RV1126_RV1109:/]# [root@RV1126_RV1109:/]# [root@RV1126_RV1109:/]# ps -ef | grep 3229 root 1704 2648 0 20:48 pts/1 00:00:00 grep 3229 root 3229 3228 0 20:41 pts/2 00:00:00 -sh root 3327 3229 0 20:41 pts/2 00:00:00 /bin/sh ./run.sh [root@RV1126_RV1109:/]#

用killall能殺死進程啊，我怎么之前試了半天殺不死？？

[root@RV1126_RV1109:~]# killall ky_ai_camera_engine_origin [root@RV1126_RV1109:~]#

2、采用fork

另一種方法是采用fork，主程序執行fork，生成一個子進程，然后父進程退出，留下子進程繼續運行，子進程將由系統托管。

在book250的main函數后增加以下代碼：
（需要包含一些庫，自己查詢）

if (fork()>0) return 0;

重新編譯后執行book250，運行效果如下：（父進程號為1就表示在后臺運行了）

上圖中，20752是fork后的子進程，它的父進程號是1，是系統進程（親爹沒了，天地日月為父）。

3、如何中止后臺運行中程序

問題來了，程序在后臺運行了，離開了終端控制，用Ctrl+c上也無法中止，那怎么讓它停下來呢？暫時用一個笨方法，殺了它。

殺程序有兩個方法：

1）killall 程序名

killall book250

執行效果

2）先用“ps -ef | grep 程序名”找到程序的進程編號，然后用“kill 進程編號”。

執行效果

老師：
程序在運行的過程中，用ctrl+c、kill、killall中止其本質是向程序發送信號，程序對這兩個信號的默認行為是程序中止運行。
在程序中，可以捕獲信號，編寫信息處理函數，即收到信號后執行的代碼。
（意思就是我們可以在程序中寫捕獲信號的接口，然后其他調用者去調用它）

二、signal信號

signal信號是Linux編程中非常重要的部分，接下來將詳細介紹信號的基本概念、實現和使用，和與信號的幾個系統調用（庫函數）。

signal信號是進程之間相互傳遞消息的一種方法，信號全稱為軟中斷信號，也有人稱作軟中斷，從它的命名可以看出，它的實質和使用很像中斷。

1、信號的基本概念

軟中斷信號（signal，又簡稱為信號）用來通知進程發生了事件。進程之間可以通過調用kill庫函數發送軟中斷信號。Linux內核也可能給進程發送信號，通知進程發生了某個事件（例如內存越界）。

注意，信號只是用來通知某進程發生了什么事件，無法給進程傳遞任何數據，進程對信號的處理方法有三種：

1）第一種方法是，忽略某個信號，對該信號不做任何處理，就象未發生過一樣。

2）第二種是設置中斷的處理函數，收到信號后，由該函數來處理。

3）第三種方法是，對該信號的處理采用系統的默認操作，大部分的信號的默認操作是終止進程。

軟中斷測試

在ubuntu下測試，測試發現，軟中斷觸發時，睡眠sleep會立刻結束，但是我開了個for循環，發現for循環不會立刻結束，幾乎不受影響

測試的時候還發現了這個問題。。為什么ubuntu64位下C語言for循環不能超過2147483647次？

#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <signal.h>#include<time.h> #include<sys/time.h> #include<stdio.h>struct timeval tv;void EXIT(int sig) {gettimeofday(&tv,NULL);printf("exit開始計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);int count =0;//for(int i=0;i<2147483648;i++){ //nofor(int i=0;i<2147483647;i++){ //yes//count+=2; count+=0.1;}//printf("count:%d\n",count); printf("收到了信號%d\n",sig);gettimeofday(&tv,NULL);printf("exit結束計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);// 在這里添加釋放資源的代碼//exit(0); // 程序退出。 }int main(){for (int ii=0;ii<100;ii++) signal(ii,SIG_IGN); // 屏蔽全部的信號signal(SIGINT,EXIT); signal(SIGTERM,EXIT); // 設置SIGINT和SIGTERM的處理函數while (1){ // 一個死循環//printf("執行了一次\n"); //sleep(5);//printf("執行了二次\n"); //sleep(5);//printf("執行了三次\n"); gettimeofday(&tv,NULL);printf("main開始計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);int count =0;//for(int i=0;i<2147483648;i++){ //nofor(int i=0;i<2147483647;i++){ //yes//count+=2; count+=0.1;}//printf("count:%d\n",count);gettimeofday(&tv,NULL);printf("main結束計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);} }

運行結果：

[yg@ubuntu /arnold_test/20220113_TEST_signal]1$ ./a.out main開始計算, 秒：1642822914，毫秒：985 main結束計算, 秒：1642822927，毫秒：194 (main interval 13s) main開始計算, 秒：1642822927，毫秒：194 ^Cexit開始計算, 秒：1642822929，毫秒：176 收到了信號2 exit結束計算, 秒：1642822940，毫秒：864 (exit interval 11s) main結束計算, 秒：1642822950，毫秒：20 (main interval 23s) main開始計算, 秒：1642822950，毫秒：20 ^Cexit開始計算, 秒：1642822955，毫秒：593 ^C收到了信號2 exit結束計算, 秒：1642822967，毫秒：9 (exit interval 12s) exit開始計算, 秒：1642822967，毫秒：9 ^C^C^C^C收到了信號2 exit結束計算, 秒：1642822978，毫秒：658 (exit interval 11s) exit開始計算, 秒：1642822978，毫秒：658 收到了信號2 exit結束計算, 秒：1642822991，毫秒：54 (exit interval 13s) main結束計算, 秒：1642822996，毫秒：605 (main interval 46s)

結論：
當接收到信號后，會將主進程阻塞，去執行信號處理函數；在處理信號處理函數時，還收到多個相同信號，只按一個處理（為了增加可信度，我再在main函數里開個線程，測試一下）

我開多線程測試結論：
signal(SIGINT,EXIT); signal(SIGTERM,EXIT);這句代碼，只有它后面的的代碼才能生效，前面的代碼不會（在它后面開的線程也會被阻塞住） ；（貌似不能這么下定義，我測試發現，如果main和test_thread一起跑的時候，按下ctrl+c，那么main就停了，只有test_thread和exit在跑，然后再按一下，test_thread就停了，只有exit在跑（無論signal(SIGINT,EXIT); signal(SIGTERM,EXIT);是放在線程前還是后））（感覺這個有個問題就是signal觸發的時候它會把主進程給阻塞了，所以最好不要在signal處理函數里搞太多耗時的事情？）

附測試代碼：

#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <signal.h>#include<time.h> #include<sys/time.h> #include<stdio.h>#include <pthread.h>#define loop_num 5000000static int g_num = 0;struct timeval tv;void EXIT(int sig) {printf("g_num:%d\n", g_num); gettimeofday(&tv,NULL);printf("exit開始計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);int count =0;for(int i=0;i<loop_num;i++){ count+=1;printf("exit_count:%d\n",count);}//sleep(10);printf("exit結束計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);g_num++;// 在這里添加釋放資源的代碼//exit(0); // 程序退出。 }static void *Test(void *arg) {while (1){gettimeofday(&tv,NULL);printf("test_thread開始計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);int count =0;//for(int i=0;i<2147483648;i++){ //nofor(int i=0;i<loop_num;i++){ //yes//count+=2; count+=1;printf("test_count:%d\n",count);}//printf("count:%d\n",count);gettimeofday(&tv,NULL);printf("test_thread結束計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);} }int main(){for (int ii=0;ii<100;ii++) signal(ii,SIG_IGN); // 屏蔽全部的信號signal(SIGINT,EXIT); signal(SIGTERM,EXIT); // 設置SIGINT和SIGTERM的處理函數pthread_t test_thread;pthread_create(&test_thread, NULL, Test, NULL);//signal(SIGINT,EXIT); signal(SIGTERM,EXIT); // 設置SIGINT和SIGTERM的處理函數while (1){ // 一個死循環//printf("執行了一次\n"); //sleep(5);//printf("執行了二次\n"); //sleep(5);//printf("執行了三次\n"); gettimeofday(&tv,NULL);printf("main開始計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);int count =0;//for(int i=0;i<2147483648;i++){ //nofor(int i=0;i<loop_num;i++){ //yes//count+=2; count+=1;printf("main_count:%d\n",count);}gettimeofday(&tv,NULL);printf("main結束計算, 秒：%ld，毫秒：%ld\n", tv.tv_sec, tv.tv_usec/1000);}//signal(SIGINT,EXIT); signal(SIGTERM,EXIT); //前面while循環導致這句根本執行不到 }

2、信號的類型

發出信號的原因很多，這里按發出信號的原因簡單分類，以了解各種信號：
（重點關注加粗的信號名，其他的信號老師開發也沒怎么用過。。。）

處理動作一項中的字母含義如下

A 缺省的動作是終止進程。B 缺省的動作是忽略此信號，將該信號丟棄，不做處理。C 缺省的動作是終止進程并進行內核映像轉儲（core dump），內核映像轉儲是指將進程數據在內存的映像和進程在內核結構中的部分內容以一定格式轉儲到文件系統，并且進程退出執行，這樣做的好處是為程序員 提供了方便，使得他們可以得到進程當時執行時的數據值，允許他們確定轉儲的原因，并且可以調試他們的程序。D 缺省的動作是停止進程，進入停止狀況以后還能重新進行下去。E 信號不能被捕獲。F 信號不能被忽略。

3、signal庫函數

signal庫函數可以設置程序對信號的處理方式。

函數聲明：

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

參數signum表示信號的編號。（就是個宏定義，可直接用對應數字替代）

參數handler表示信號的處理方式，有三種情況：

1）SIG_IGN：忽略參數signum所指的信號。（用了這個參數后信號就相當于完全無效了）

2）一個自定義的處理信號的函數，信號的編號為這個自定義函數的參數。

3）SIG_DFL：恢復參數signum所指信號的處理方法為默認值。

程序員不關心signal的返回值。

signal第三個參數可以這么玩

調用signal函數后，相當于開啟了一個監聽子進程？同樣放在函數里調用也一樣，函數退出，監聽也就結束。。？這樣我們可以在信號執行默認操作前后摻雜我們自己的操作

4、信號有什么用

服務程序運行在后臺，如果想讓中止它，強行殺掉不是個好辦法，因為程序被殺的時候，程序突然死亡，沒有釋放資源，會影響系統的穩定，用Ctrl+c中止與殺程序是相同的效果。

如果能向后臺程序發送一個信號，后臺程序收到這個信號后，調用一個函數，在函數中編寫釋放資源的代碼，程序就可以有計劃的退出，安全而體面。

例如：（退出時判斷文件有沒關閉，沒關閉就關閉掉）

信號還可以用于網絡服務程序抓包等，這是較復雜的應用場景，暫時不介紹。

5、信號應用示例

在實際開發中，在main函數開始的位置，程序員會先屏蔽掉全部的信號。

for (int ii=0;ii<100;ii++) signal(ii,SIG_IGN);

這么做的目的是不希望程序被干擾。然后，再設置程序員關心的信號的處理函數。

程序員關心的信號有三個：SIGINT、SIGTERM和SIGKILL。

程序在運行的進程中，如果按Ctrl+c，將向程序發出SIGINT信號，信號編號是2。

采用“kill 進程編號”或“killall 程序名”向程序發出的是SIGTERM信號，編號是15。

采用“kill -9 進程編號”向程序發出的是SIGKILL信號，編號是9，此信號不能被忽略，也無法捕獲，程序將突然死亡。

所以，程序員只要設置SIGINT和SIGTERM兩個信號的處理函數就可以了，這兩個信號可以使用同一個處理函數，函數的代碼是釋放資源。

示例（book257.cpp）

/** 程序名：book257.cpp，此程序用于演示用信號通知后臺服務程序退出。* 作者：C語言技術網(www.freecplus.net) 日期：20190525 */ #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <signal.h>void EXIT(int sig) {printf("收到了信號%d，程序退出。\n",sig);// 在這里添加釋放資源的代碼exit(0); // 程序退出。 }int main() {for (int ii=0;ii<100;ii++) signal(ii,SIG_IGN); // 屏蔽全部的信號signal(SIGINT,EXIT); signal(SIGTERM,EXIT); // 設置SIGINT和SIGTERM的處理函數while (1) // 一個死循環{sleep(10);} }

運行效果

不管是用Ctrl+c還是kill，程序都能體面的退出。

三、發送信號 （kill函數）

Linux操作系統提供了kill命令向程序發送信號，C語言也提供了kill庫函數，用于在程序中向其它進程或者線程發送信號。

函數聲明：

int kill(pid_t pid, int sig);

kill函數將參數sig指定的信號給參數pid 指定的進程。

參數pid 有幾種情況：

1）pid>0 將信號傳給進程號為pid 的進程。2）pid=0 將信號傳給和目前進程【相同進程組】的所有進程，常用于父進程給子進程發送信號，注意，發送信號者進程也會收到自己發出的信號。3）pid=-1 將信號廣播傳送給系統內所有的進程，例如系統關機時，會向所有的登錄窗口廣播關機信息。sig：準備發送的信號代碼，假如其值為零則沒有任何信號送出，但是系統會執行錯誤檢查，通常會利用sig值為零來檢驗某個進程是否仍在運行。返回值說明： 成功執行時，返回0；失敗返回-1，errno被設為以下的某個值。EINVAL：指定的信號碼無效（參數 sig 不合法）。EPERM：權限不夠無法傳送信號給指定進程。ESRCH：參數 pid 所指定的進程或進程組不存在。

看到22：05，我先去看dbus進程間通信了，ly讓研究那個，貌似有點復雜
https://www.bilibili.com/video/BV145411a76x?p=2&spm_id_from=pageDriver

四、信號更多的知識（20220123繼續）關于可靠信號與不可靠信號詳解

不可靠信號可能會存在信號丟失

示例：

用killall+信號值+進程名給進程發信號

發現用killall -15 book10發送多次時，除第一次觸發了外，后面幾次信號都被合成為了一次

但如果用killall -34 book10發送多次時，每次信號都能正常觸發（不會丟失信號）

作者（吳哥）將這個信號值15稱為“不可靠信號”，將信號值34稱為“可靠信號”

五、信號處理函數被中斷（新信號會插隊舊信號，同種信號不會插隊）

示例：略

六、信號的阻塞（信號集概念）（讓信號集里的信號延遲到達【觸發】）（信號遞達Delivery、信號未決Pending）

另外：sigfillset()函數，跟sigaddset()類似，但它是一次性將所有信號添加進去，而sigaddset()只是單個信號值添加

從信號集set中sigdelset()刪除一個信號值

sigismember()判斷某個信號值在不在信號集set里面

sigprocmask()函數的參數（how的第三個SIG_SETMASK作者也不知道）

七、信號signal拓展，功能更強的sigaction（但貌似也不能附加自定義消息）

linux 信號 sigaction（是signal的擴展，在多線程應用中替代了signal）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【B站视频笔记】linux 进程间通信（ipc）信号（软中断信号）signal库函数、可靠信号和不可靠信号、信号集sigprocmask（信号掩码、信号递达Delivery、信号未决Pending）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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