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读懂Linux系统里的异步事件处理机制——信号
后端
2023-03-12 07:00:47
Linux 信号机制：程序控制中的异步魔术
信号的概念
在计算机世界中，异步事件无处不在，例如键盘输入、网络请求或系统错误。为了应对这些事件，Linux 操作系统提供了一个强大的机制：信号。
信号本质上是软件中断，当事件发生时，系统会向相关进程发送一个信号，打断其当前执行流程。收到信号后，进程可以注册的信号处理函数会被自动调用，从而触发相应的事件处理逻辑。
信号的分类
Linux 信号分为两类：
- 系统信号： 由内核生成的信号，例如内存不足（SIGSEGV）或非法指令（SIGILL）。
- 用户信号： 由用户进程生成的信号，用于进程之间的通信，例如终止进程（SIGTERM）或继续进程（SIGCONT）。
发送信号
有几种方法可以发送信号：
- kill 命令： 直接向进程发送信号，例如
kill -9 1234向进程 ID 为 1234 的进程发送 SIGKILL 信号，强制终止该进程。 - 系统调用： 使用
kill()或raise()等系统调用来发送信号。 - 键盘输入： 某些键盘快捷键也会发送信号，例如 Ctrl+C 发送 SIGINT 信号，中断当前进程。
接收信号
进程可以注册信号处理函数来处理接收到的信号。信号处理函数是一个回调函数，当进程收到信号时，系统会自动调用该函数。
信号处理函数可以采取不同的动作，例如忽略信号、终止进程或执行特定的处理逻辑。
// 定义信号处理函数
void signal_handler(int signum) {
// 信号处理逻辑
}
// 注册信号处理函数
signal(SIGINT, signal_handler);
信号在应用程序中的应用
信号机制在应用程序中有着广泛的应用：
- 进程通信： 进程之间可以使用信号来进行通信，例如，父进程可以向子进程发送信号来控制子进程的行为。
- 错误处理： 当应用程序发生错误时，可以发送信号来通知相关人员，并触发错误处理逻辑。
- 异步事件处理： 应用程序可以使用信号来处理各种异步事件，例如键盘输入、文件更改或系统错误。
使用信号处理异步事件的步骤
- 定义信号处理函数。
- 使用
signal()函数将信号处理函数与信号关联起来。 - 当信号发生时，系统会自动调用信号处理函数。
- 在信号处理函数中执行相应的处理逻辑。
Linux 信号机制的优点
- 异步性： 信号是一种异步机制，不会阻塞进程的执行，直到信号被处理后，进程才会恢复执行。
- 可靠性： 信号机制是可靠的，不会丢失信号，并且能够保证信号被正确地传递到目标进程。
- 跨进程通信： 信号机制可以实现跨进程通信，允许进程之间发送和接收信号。
- 可扩展性： 信号机制是可扩展的，可以处理各种类型的事件，并且可以很容易地添加新的信号类型。
常见问题解答
- 信号与线程有什么区别？
信号是进程级别的中断，而线程是进程内的轻量级执行单元。 - 如何忽略信号？
可以使用SIG_IGN作为信号处理函数来忽略信号。 - 如何屏蔽信号？
使用sigprocmask()函数可以屏蔽信号，防止进程接收某些信号。 - 如何发送信号给特定进程？
使用kill命令并指定进程 ID 可以向特定进程发送信号。 - 如何获取已注册的信号处理函数？
可以使用signal()函数并指定NULL作为信号处理函数参数来获取已注册的信号处理函数。
