Linux系統程式設計（21）——訊號的產生

1、通過終端按鍵產生訊號

通過上一篇我們知道了SIGINT的預設處理動作是終止程式，SIGQUIT的預設處理動作是終止程式並且Core Dump，現在我們來驗證一下。

 

首先解釋什麼是Core Dump。當一個程式要異常終止時，可以選擇把程式的使用者空間記憶體資料全部儲存到磁碟上，檔名通常是core，這叫做Core Dump。程式異常終止通常是因為有Bug，比如非法記憶體訪問導致段錯誤，事後可以用偵錯程式檢查core檔案以查清錯誤原因，這叫做Post-mortem Debug。一個程式允許產生多大的core檔案取決於程式的Resource Limit（這個資訊儲存在PCB中）。預設是不允許產生core檔案的，因為core檔案中可能包含使用者密碼等敏感資訊，不安全。在開發除錯階段可以用ulimit命令改變這個限制，允許產生core檔案。

 

首先用ulimit命令改變Shell程式的Resource Limit，允許core檔案最大為1024K：

 

$ ulimit -c 1024

然後寫一個死迴圈程式：

#include <unistd.h>
 
int main(void)
{
         while(1);
         return0;
}

前臺執行這個程式，然後在終端鍵入Ctrl-C或Ctrl-\：

coreulimit命令改變了Shell程式的ResourceLimit，test程式的PCB由Shell程式複製而來，所以也具有和Shell程式相同的Resource Limit值，這樣就可以產生Core Dump了。

 

2、呼叫系統函式向程式發訊號

仍以上面的死迴圈程式為例，首先在後臺執行這個程式，然後用kill命令給它發SIGSEGV訊號。

$ ./ test &
[1] 7940
$ kill -SIGSEGV 7940
$（再次回車）
[1]+ Segmentation fault      (core dumped) ./ test

7940是test程式的id。之所以要再次回車才顯示Segmentationfault，是因為在7940程式終止掉之前已經回到了Shell提示符等待使用者輸入下一條命令，Shell不希望Segmentation fault資訊和使用者的輸入交錯在一起，所以等使用者輸入命令之後才顯示。指定某種訊號的kill命令可以有多種寫法，上面的命令還可以寫成kill -SEGV 7940或kill -11 7940，11是訊號SIGSEGV的編號。以往遇到的段錯誤都是由非法記憶體訪問產生的，而這個程式本身沒錯，給它發SIGSEGV也能產生段錯誤。

 

kill命令是呼叫kill函式實現的。kill函式可以給一個指定的程式傳送指定的訊號。raise函式可以給當前程式傳送指定的訊號（自己給自己發訊號）。

#include <signal.h>
 
int kill(pid_t pid, int signo);
int raise(int signo);

這兩個函式都是成功返回0，錯誤返回-1。

 

abort函式使當前程式接收到SIGABRT訊號而異常終止。

 

#include <stdlib.h>
void abort(void);

就像exit函式一樣，abort函式總是會成功的，所以沒有返回值。

 

3、 由軟體條件產生訊號

傳送訊號的主要函式有：kill()、raise()、 sigqueue()、alarm()、setitimer()以及abort()。

1、kill()

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int kill(pid_t pid,int signo)

引數pid的值  訊號的接收程式

pid>0        程式ID為pid的程式

pid=0        同一個程式組的程式

pid<0 pid!=-1   程式組ID為 -pid的所有程式

pid=-1       除傳送程式自身外，所有程式ID大於1的程式

Sinno是訊號值，當為0時（即空訊號），實際不傳送任何訊號，但照常進行錯誤檢查，因此，可用於檢查目標程式是否存在，以及當前程式是否具有向目標傳送訊號的許可權（root許可權的程式可以向任何程式傳送訊號，非root許可權的程式只能向屬於同一個session或者同一個使用者的程式傳送訊號）。

Kill()最常用於pid>0時的訊號傳送，呼叫成功返回0； 否則，返回 -1。 注：對於pid<0時的情況，對於哪些程式將接受訊號，各種版本說法不一，其實很簡單，參閱核心原始碼kernal/signal.c即可，上表中的規則是參考red hat 7.2。

2、raise（）

#include <signal.h>
int raise(int signo)

向程式本身傳送訊號，引數為即將傳送的訊號值。呼叫成功返回 0；否則，返回 -1。

3、sigqueue（）

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
int sigqueue(pid_t pid, int sig, constunion sigval val)

呼叫成功返回 0；否則，返回 -1。

sigqueue()是比較新的傳送訊號系統呼叫，主要是針對實時訊號提出的（當然也支援前32種），支援訊號帶有引數，與函式sigaction()配合使用。

sigqueue的第一個引數是指定接收訊號的程式ID，第二個引數確定即將傳送的訊號，第三個引數是一個聯合資料結構union sigval，指定了訊號傳遞的引數，即通常所說的4位元組值。

        typedef union sigval {
                 int  sival_int;
                 void *sival_ptr;
        }sigval_t;

sigqueue()比kill()傳遞了更多的附加資訊，但sigqueue()只能向一個程式傳送訊號，而不能傳送訊號給一個程式組。如果signo=0，將會執行錯誤檢查，但實際上不傳送任何訊號，0值訊號可用於檢查pid的有效性以及當前程式是否有許可權向目標程式傳送訊號。

在呼叫sigqueue時，sigval_t指定的資訊會拷貝到3引數訊號處理函式（3引數訊號處理函式指的是訊號處理函式由sigaction安裝，並設定了sa_sigaction指標，稍後將闡述）的siginfo_t結構中，這樣訊號處理函式就可以處理這些資訊了。由於sigqueue系統呼叫支援傳送帶引數訊號，所以比kill()系統呼叫的功能要靈活和強大得多。

注：sigqueue（）傳送非實時訊號時，第三個引數包含的資訊仍然能夠傳遞給訊號處理函式； sigqueue（）傳送非實時訊號時，仍然不支援排隊，即在訊號處理函式執行過程中到來的所有相同訊號，都被合併為一個訊號。

4、alarm（）

#include <unistd.h>
unsigned int alarm(unsigned int seconds)

專門為SIGALRM訊號而設，在指定的時間seconds秒後，將向程式本身傳送SIGALRM訊號，又稱為鬧鐘時間。程式呼叫alarm後，任何以前的alarm()呼叫都將無效。如果引數seconds為零，那麼程式內將不再包含任何鬧鐘時間。

返回值，如果呼叫alarm（）前，程式中已經設定了鬧鐘時間，則返回上一個鬧鐘時間的剩餘時間，否則返回0。

 

呼叫alarm函式可以設定一個鬧鐘，也就是告訴核心在seconds秒之後給當前程式發SIGALRM訊號，該訊號的預設處理動作是終止當前程式。這個函式的返回值是0或者是以前設定的鬧鐘時間還餘下的秒數。打個比方，某人要小睡一覺，設定鬧鐘為30分鐘之後響，20分鐘後被人吵醒了，還想多睡一會兒，於是重新設定鬧鐘為15分鐘之後響，“以前設定的鬧鐘時間還餘下的時間”就是10分鐘。如果seconds值為0，表示取消以前設定的鬧鐘，函式的返回值仍然是以前設定的鬧鐘時間還餘下的秒數。

 

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
 
int main(void)
{
         intcounter;
         alarm(1);
         for(counter=0;1; counter++)
                   printf("counter=%d", counter);
         return0;
}

這個程式的作用是1秒鐘之內不停地數數，1秒鐘到了就被SIGALRM訊號終止。

 

 

5、setitimer（）

#include <sys/time.h>
int setitimer(int which, const structitimerval *value, struct itimerval *ovalue));

setitimer()比alarm功能強大，支援3種型別的定時器：

ITIMER_REAL：       設定絕對時間；經過指定的時間後，核心將傳送SIGALRM訊號給本程式；

ITIMER_VIRTUAL 設定程式執行時間；經過指定的時間後，核心將傳送SIGVTALRM訊號給本程式；

ITIMER_PROF 設定程式執行以及核心因本程式而消耗的時間和，經過指定的時間後，核心將傳送ITIMER_VIRTUAL訊號給本程式；

Setitimer()第一個引數which指定定時器型別（上面三種之一）；第二個引數是結構itimerval的一個例項，結構itimerval形式見附錄1。第三個引數可不做處理。

Setitimer()呼叫成功返回0，否則返回-1。

6、abort()

#include <stdlib.h>
void abort(void);

向程式傳送SIGABORT訊號，預設情況下程式會異常退出，當然可定義自己的訊號處理函式。即使SIGABORT被程式設定為阻塞訊號，呼叫abort()後，SIGABORT仍然能被程式接收。該函式無返回值。