進程間通訊--信號(進程間通訊惟一的異步方式

時間  2020-08-20
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進程間通訊--信號(進程間通訊惟一的異步方式)   css

原文地址：進程間通訊--信號(進程間通訊惟一的異步方式) 做者：Deem_passionhtml


1、信號的介紹 linux


信號是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬，是一種異步通訊方式。異步


信號能夠直接進行用戶空間進程和內核進程之間的交互，內核進程也能夠利用它來通知用戶空間進程發生了那些系統事件。ide


若是該進程當前並未處於執行態，則該信號就由內核保存起來，直到該進程恢復執行再傳遞個它；若是一個信號被進程設置爲阻塞，則該信號的傳遞被延遲，直到其阻塞取消時才被傳遞給進程。函數


2、linux操做系統支持的信號oop


A. kill  -l

26833883_1338368070RJZ9.png

B.經常使用信號的含義

26833883_1338368118pO0w.png

26833883_1338368141wW9t.png

ui

3、信號的產生spa


A.用戶在終端按下某些鍵時，終端驅動程序會發送信號給前臺進程，例如ctr+c產生SIGINT,  ctr + \產生SIGQUI信號，ctr + z產生SIGTSTP。操作系統


B.硬件異常產生信號，這些條件由硬件檢測到並通知內核，而後內核向當前進程發送適當的信號。例如當前進程執行了除以0的指令，CPU的運算單元會產生異常，內核將這個異常解釋爲SIGFPE信號發送給進程。再好比當前進程訪問了非法內存地址，MMU會產生異常，內核將這個異常解釋爲SIGSEGV信號發送給當前進程 。


C.一個進程調用int kill(pid_t pid,int sig)函數能夠給另外一個進程發送信號


D.能夠用kill命令給某個進程發送信號，若是不明確指定信號則發送SIGTERM信號，該信號的默認處理動做是終止進程。


E.當內核檢測到某種軟件條件發生時也能夠經過信號通知進程，例如鬧鐘超時產生SIGALRM信號，向讀端已關閉的管道寫數據時產生SIGPIPE信號。


4、進程對信號的處理


A.忽略此信號

B.執行該信號的默認處理動做

C.提供一個信號處理函數，要求內核在處理該信號時切換到用戶態執行這個處理函數，這種方式成爲捕捉(Catch)一個信號。

 


5、相關信號API


A.經過系統調用向一個指定的進程發送信號

26833883_13383681747UiI.png

參數說明:

第一個參數：指定發送信號的接收線程

第二個參數：信號的signum


案例1、

父進程從終端輸入signum,而後發給子進程



點擊(此處)摺疊或打開

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <sys/types.h>

  3. #include <signal.h>

  4. #include <stdlib.h>


  6. int main()

  7. {

  8.     int pid;


  10.     if((pid = fork()) < 0)

  11.     {

  12.     

  13.         perror("Fail to fork");

  14.         exit(EXIT_FAILURE);

  15.     

  16.     }else if(pid == 0){

  17.         

  18.         while(1);

  19.     

  20.     }else{

  21.         

  22.         int signum;

  23.         

  24.         while(scanf("%d",&signum) == 1)

  25.         {

  26.             kill(pid,signum);

  27.             system("ps -aux | grep a.out");

  28.         }

  29.     }


  31.     return 0;

  32. }


運行結果以下:

26833883_1338368246TAub.png

B.捕捉一個信號

26833883_1338368273dQ8B.png

對應的API

26833883_13383682995iuI.png

其原型:

26833883_1338368334x8n8.png


咱們通常都是用第一個，也就是經過typedef改寫過的。


注意：signal函數我通常認爲其是向內核註冊當前進程收到信號的處理的方式。

signal(SIGINT,handler);



參數說明:


signum  :  指定信號

handler  :  SIG_IGN忽略該信號，SIG_DFL採用系統默認方式處理信號,自定義的信號處理函數指針。


案例探究:


經過異步方式，給子進程收屍


注意：子進程在終止時會給父進程發SIGCHLD，該信號的默認處理動做是忽略，父進程能夠自定義SIGCHLD信號的處理函數，這樣父進程只須要專心處理本身的工做，沒必要關心子進程了，子進程終止時會通知父進程，父進程在信號處理函數中調用wait清理子進程便可。



  1. #include <stdio.h>

  2. #include <signal.h>

  3. #include <unistd.h>

  4. #include <stdlib.h>


  6. void child_exit_handler(int signum)

  7. {

  8.     if(signum == SIGCHLD)

  9.     {

  10.         printf("Child exit.\n");

  11.         wait(NULL);

  12.     }

  13. }


  15. int main()

  16. {

  17.     int pid;

  18.     int i = 0;


  20.     //想內核註冊，處理 SIGCHLD信號的方式

  21.     signal(SIGCHLD,child_exit_handler);


  23.     if((pid = fork()) < 0)

  24.     {

  25.         perror("Fail to fork");

  26.         exit(EXIT_FAILURE);


  28.     }else if(pid == 0){

  29.         

  30.         for(i = 0;i < 5;i ++)

  31.         {

  32.             printf("child loop.\n");

  33.             sleep(1);

  34.         }

  35.     

  36.     }else{

  37.         

  38.         for(i = 0;i < 5;i ++)

  39.         {

  40.             printf("Father loop.\n");

  41.             sleep(2);

  42.         }


  44.     }


  46.     exit(EXIT_SUCCESS);

  47. }


C.鬧鐘函數alarm


26833883_1338368388F4VC.png

larm()也稱爲鬧鐘函數，它能夠在進程中設置一個定時器。當定時器指定的時間到時，內核就向進程發送SIGALARM信號。


seconds:指定的秒數，若是參數seconds爲0，則以前設置的鬧鐘會被取消，並將剩下的時間返回。


成功:若是調用此alarm()前，進程中已經設置了鬧鐘時間，則放回上一個鬧鐘時間的剩餘時間，不然返回0。


alarm(100);

........


......


alarm(5);


出錯:-1


案例探究:


點擊(此處)摺疊或打開

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <signal.h>

  3. #include <stdlib.h>


  5. void handler(int signum)

  6. {

  7.     if(signum == SIGALRM)

  8.     {

  9.         printf("Recv SIGALARM.\n");

  10.     }


  12.     exit(EXIT_SUCCESS);

  13. }


  15. int main()

  16. {

  17.     int count = 0;

  18.     int n = 0;


  20.     signal(SIGALRM,handler);


  22.     n = alarm(10);


  24.     printf("n = %d.\n",n);

  25.     

  26.     sleep(2);


  28.     n = alarm(5);


  30.     printf("n = %d.\n",n);

  31.     

  32.     while(1)

  33.     {

  34.         printf("count = %d.\n", ++count);

  35.         sleep(1);

  36.     }


  38.     return 0;

  39. }

運行結果以下：


26833883_1338368443Z90f.png

案例2、綜合案例


使用FIFO實現clientA與clientB之間聊天

A.輸入quit後，兩個進程退出

B.若是在20秒內，沒有等到另外一端發來的消息，則認爲對方已不在，此時終止。


clientA:


點擊(此處)摺疊或打開

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <stdlib.h>

  3. #include <signal.h>

  4. #include <sys/types.h>

  5. #include <sys/stat.h>

  6. #include <errno.h>

  7. #include <string.h>

  8. #include <fcntl.h>


  10. #define MAX 100


  12. void signal_handler(int signum)

  13. {

  14.     static int flag = 0;


  16.     switch(signum)

  17.     {

  18.         case SIGALRM:

  19.             if(flag == 0)

  20.             {

  21.                 printf("The people is leaving,the system is closed in 10 seconds \

  22.                         and you can input 'ctrl + c' cancel.\n");

  23.                 alarm(10);

  24.             }else{

  25.                 

  26.                 kill(getppid(),SIGKILL);

  27.                 usleep(500);

  28.                 exit(EXIT_SUCCESS);

  29.             }


  31.             flag = 1;            

  32.             break;


  34.         case SIGINT:

  35.             printf("The alarm is cancel.\n");

  36.             alarm(0);

  37.             break;

  38.     }


  40. }


  42. int child_recv_fifo(char *fifo_name)

  43. {

  44.     int n,fd;

  45.     char buf[MAX];


  47.     if((fd = open(fifo_name,O_RDONLY)) < 0)

  48.     {

  49.         fprintf(stderr,"fail to open %s : %s.\n",fifo_name,strerror(errno));

  50.         return -1;

  51.     }


  53.     signal(SIGALRM,signal_handler);

  54.     signal(SIGINT,signal_handler);

  55.     alarm(15);//璁劇疆瀹氭椂鍣?    

  56.     while(1)

  57.     {

  58.         n = read(fd,buf,sizeof(buf));

  59.         buf[n] = '\0';


  61.         printf("Read %d bytes : %s.\n",n,buf);


  63.         if(strncmp(buf,"quit",4) == 0 || n == 0)

  64.         {

  65.             kill(getppid(),SIGKILL);

  66.             usleep(500);

  67.             exit(EXIT_SUCCESS);

  68.         }


  70.         alarm(15);

  71.     }


  73.     return 0;

  74. }


  76. int father_send_fifo(char *fifo_name,int pid)

  77. {

  78.     int n,fd;

  79.     char buf[MAX];


  81.     if((fd = open(fifo_name,O_WRONLY)) < 0)

  82.     {

  83.         fprintf(stderr,"Fail to open %s : %s.\n",fifo_name,strerror(errno));

  84.         return -1;

  85.     }


  87.     signal(SIGINT,SIG_IGN);


  89.     while(1)

  90.     {

  91.         getchar();

  92.         printf(">");


  94.         fgets(buf,sizeof(buf),stdin);

  95.         buf[strlen(buf)-1] = '\0';


  97.         write(fd,buf,strlen(buf));


  99.         if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)

  100.         {

  101.             kill(pid,SIGKILL);

  102.             usleep(500);

  103.             exit(EXIT_SUCCESS);

  104.         }

  105.     }


  107.     return 0;

  108. }


  110. int main(int argc,char *argv[])

  111. {

  112.     int pid;


  114.     if(argc < 3)

  115.     {

  116.         fprintf(stderr,"usage %s argv[1].\n",argv[0]);

  117.         exit(EXIT_FAILURE);

  118.     }


  120.     if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST)

  121.     {

  122.         perror("Fail to mkfifo");

  123.         exit(EXIT_FAILURE);

  124.     }


  126.     if(mkfifo(argv[2],0666) < 0 && errno != EEXIST)

  127.     {

  128.         perror("Fail to mkfifo");

  129.         exit(EXIT_FAILURE);

  130.     }

  131.     

  132.     if((pid = fork()) < 0)

  133.     {

  134.     

  135.         perror("Fail to fork");

  136.         exit(EXIT_FAILURE);

  137.     

  138.     }else if(pid == 0){

  139.         

  140.         child_recv_fifo(argv[2]);

  141.     

  142.     }else{


  144.         father_send_fifo(argv[1],pid);

  145.     }


  147.     exit(EXIT_SUCCESS);

  148. }


client B


點擊(此處)摺疊或打開

  1. #include <stdio.h>

  2. #include <stdlib.h>

  3. #include <signal.h>

  4. #include <sys/types.h>

  5. #include <sys/stat.h>

  6. #include <errno.h>

  7. #include <string.h>

  8. #include <fcntl.h>


  10. #define MAX 100


  12. void signal_handler(int signum)

  13. {

  14.     static int flag = 0;


  16.     switch(signum)

  17.     {

  18.         case SIGALRM:

  19.             if(flag == 0)

  20.             {

  21.                 printf("The people is leaving,the system is closed in 10 seconds \

  22.                         and you can input 'ctrl + c' cancel.\n");

  23.                 alarm(10);

  24.             }else{

  25.                 

  26.                 kill(getppid(),SIGKILL);

  27.                 usleep(500);

  28.                 exit(EXIT_SUCCESS);

  29.             }


  31.             flag = 1;            

  32.             break;


  34.         case SIGINT:

  35.             printf("The alarm is cancel.\n");

  36.             alarm(0);

  37.             break;

  38.     }


  40. }


  42. int child_recv_fifo(char *fifo_name)

  43. {

  44.     int n,fd;

  45.     char buf[MAX];


  47.     if((fd = open(fifo_name,O_RDONLY)) < 0)

  48.     {

  49.         fprintf(stderr,"fail to open %s : %s.\n",fifo_name,strerror(errno));

  50.         return -1;

  51.     }


  53.     signal(SIGALRM,signal_handler);

  54.     signal(SIGINT,signal_handler);

  55.     alarm(15);//璁劇疆瀹氭椂鍣?    

  56.     while(1)

  57.     {

  58.         n = read(fd,buf,sizeof(buf));

  59.         buf[n] = '\0';


  61.         printf("Read %d bytes : %s.\n",n,buf);


  63.         if(strncmp(buf,"quit",4) == 0 || n == 0)

  64.         {

  65.             kill(getppid(),SIGKILL);

  66.             usleep(500);

  67.             exit(EXIT_SUCCESS);

  68.         }


  70.         alarm(15);

  71.     }


  73.     return 0;

  74. }


  76. int father_send_fifo(char *fifo_name,int pid)

  77. {

  78.     int n,fd;

  79.     char buf[MAX];


  81.     if((fd = open(fifo_name,O_WRONLY)) < 0)

  82.     {

  83.         fprintf(stderr,"Fail to open %s : %s.\n",fifo_name,strerror(errno));

  84.         return -1;

  85.     }


  87.     signal(SIGINT,SIG_IGN);


  89.     while(1)

  90.     {

  91.         getchar();

  92.         printf(">");


  94.         fgets(buf,sizeof(buf),stdin);

  95.         buf[strlen(buf)-1] = '\0';


  97.         write(fd,buf,strlen(buf));


  99.         if(strncmp(buf,"quit",4) == 0)

  100.         {

  101.             kill(pid,SIGKILL);

  102.             usleep(500);

  103.             exit(EXIT_SUCCESS);

  104.         }

  105.     }


  107.     return 0;

  108. }


  110. int main(int argc,char *argv[])

  111. {

  112.     int pid;


  114.     if(argc < 3)

  115.     {

  116.         fprintf(stderr,"usage %s argv[1].\n",argv[0]);

  117.         exit(EXIT_FAILURE);

  118.     }


  120.     if(mkfifo(argv[1],0666) < 0 && errno != EEXIST)

  121.     {

  122.         perror("Fail to mkfifo");

  123.         exit(EXIT_FAILURE);

  124.     }


  126.     if(mkfifo(argv[2],0666) < 0 && errno != EEXIST)

  127.     {

  128.         perror("Fail to mkfifo");

  129.         exit(EXIT_FAILURE);

  130.     }

  131.     

  132.     if((pid = fork()) < 0)

  133.     {

  134.     

  135.         perror("Fail to fork");

  136.         exit(EXIT_FAILURE);

  137.     

  138.     }else if(pid == 0){

  139.         

  140.         child_recv_fifo(argv[1]);

  141.     

  142.     }else{


  144.         father_send_fifo(argv[2],pid);

  145.     }


  147.     exit(EXIT_SUCCESS);

  148. }


D.將進程掛起函數pause

26833883_1338368523ssSV.png

解釋以下:


26833883_1338368548ee3E.png

案例以下:

26833883_13383685789XzG.png

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