信號概述

• 信號是UNIX中所使用的進程通信的一種最古老的方法升酣。它是在軟件層次上對中斷機制的一種模擬，是一種異步通信方式态罪。信號可以直接進行用戶空間進程和內(nèi)核進程之間的交互噩茄，內(nèi)核進程也可以利用它來通知用戶空間進程發(fā)生了哪些系統(tǒng)事件。它可以在任何時候發(fā)給某一進程向臀，而無需知道該進程的狀態(tài)。如果該進程當(dāng)前并未處于執(zhí)行態(tài)诸狭，則該信號就由內(nèi)核保存起來券膀，直到該進程恢復(fù)執(zhí)行再傳遞給它為止君纫。

• 一個完整的信號生命周期可以分為3個重要階段，這3個階段由4個重要事件來刻畫的：包括信號產(chǎn)生芹彬、信號在進程中注冊蓄髓、信號在進程中注銷、執(zhí)行信號處理對應(yīng)的函數(shù) 舒帮。

  
  

信號常見的處理函數(shù)

• 信號的處理包括信號的發(fā)送会喝、捕捉和處理，它們有各自相對應(yīng)的常見函數(shù)：
  發(fā)生信號的函數(shù): kill()玩郊、raise()肢执。
  捕捉信號的函數(shù): alarm()、pause()译红。
  處理信號的函數(shù): signal()预茄、sigaction()。

  
  
• 信號發(fā)送函數(shù)
• kill()函數(shù)同讀者熟知的kill系統(tǒng)命令一樣侦厚，可以發(fā)送信號給進程或進程組（實際上耻陕，kill系統(tǒng)命令只是kill()函數(shù)的一個用戶接口）。這里需要注意的是刨沦，它不僅可以中止進程（實際上發(fā)出SIGKILL信號）诗宣，也可以向進程發(fā)送其他信號。

• 與kill()函數(shù)所不同的是想诅，raise()函數(shù)允許進程向自身發(fā)送信號召庞。

  
  
  
  
• 代碼實戰(zhàn)
  kill_raise.c

#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
#include<signal.h>

int main()
{
    int ret;
    pid_t pid,pid_wait;
    pid=fork();
    if(pid<0)
    {
        printf("fork error!\n");
        return -1;
    }
    else if(pid==0)
    {
        printf("In child(%d) process,waiting for any signal\n",getpid());
        raise(SIGSTOP);
        exit(0);
    }
    else
    {
        
        if(pid_wait=waitpid(pid,NULL,WUNTRACED))
        {
            printf("Child(%d) is stop\n",pid_wait);
            if((ret=kill(pid,SIGKILL))==0)
                printf("In father process:\nParent kill process(%d)\n",pid);
        }
        
        /*
        if((waitpid(pid,NULL,WNOHANG))==0)
        {
            if((ret=kill(pid,SIGKILL))==0)
                printf("In father process:\nParent kill process(%d)\n",pid);
        }
        */
        waitpid(pid,NULL,0);
        exit(0);
    }
    return 0;
}

• 信號捕捉函數(shù)
  alarm()也稱為鬧鐘函數(shù)，它可以在進程中設(shè)置一個定時器侧蘸，當(dāng)定時器指定的時間到時裁眯，它就向進程發(fā)送SIGALARM信號。如果不忽略或不捕捉此信號讳癌，則其默認動作是終止該進程穿稳。要注意的是，一個進程只能有一個鬧鐘時間晌坤，如果在調(diào)用alarm()之前已設(shè)置過鬧鐘時間逢艘，則任何以前的鬧鐘時間都被新值所代替。
  pause()函數(shù)是用于將調(diào)用進程掛起直至捕捉到信號為止骤菠。這個函數(shù)很常用它改，通常可以用于判斷信號是否已到商乎。

  
  
  
  

• 信號處理函數(shù)
  信號處理的主要方法有兩種央拖，一種是使用簡單的signal()函數(shù)，另一種是使用信號集函數(shù)組。

  
  

信號響應(yīng)方式

• 用戶進程對信號的響應(yīng)可以有3種方式鲜戒。
  忽略信號专控，即對信號不做任何處理，但是有兩個信號不能忽略遏餐，即SIGKILL及SIGSTOP伦腐。
  捕捉信號，定義信號處理函數(shù)失都，當(dāng)信號發(fā)生時柏蘑，執(zhí)行相應(yīng)的自定義處理函數(shù)。
  執(zhí)行缺省操作粹庞，Linux對每種信號都規(guī)定了默認操作咳焚。

共享內(nèi)存

• 共享內(nèi)存是一種最為高效的進程間通信方式，進程可以直接讀寫內(nèi)存信粮，而不需要任何數(shù)據(jù)的拷貝
• 為了在多個進程間交換信息黔攒，內(nèi)核專門留出了一塊內(nèi)存區(qū)，可以由需要訪問的進程將其映射到自己的私有地址空間
• 進程就可以直接讀寫這一內(nèi)存區(qū)而不需要進行數(shù)據(jù)的拷貝强缘，從而大大提高的效率督惰。
• 由于多個進程共享一段內(nèi)存，因此也需要依靠某種同步機制旅掂，如互斥鎖和信號量等

• Shell的ipcs命令可以查看共享內(nèi)存情況

  
  

• 共享內(nèi)存使用步驟
  1）創(chuàng)建/打開共享內(nèi)存赏胚；
  2）映射共享內(nèi)存，即把指定的共享內(nèi)存映射到進程的地址空間用于訪問商虐；
  3）分離/撤銷共享內(nèi)存映射觉阅；
  4）刪除共享內(nèi)存對象；

  
  

• 共享內(nèi)存創(chuàng)建

  
  
  
  

  key : 和信號量一樣秘车，程序需要提供一個參數(shù)key,它有效地為共享內(nèi)存段命名典勇。有一個特殊的鍵值IPC_PRIVATE, 它用于創(chuàng)建一個只屬于創(chuàng)建進程的共享內(nèi)存，僅用于有親緣關(guān)系的進程間通信叮趴。
  size: 以字節(jié)為單位指定需要共享的內(nèi)存容量割笙。
  shmflag: 包含9個比特的權(quán)限標(biāo)志，它們的作用與創(chuàng)建文件時使用的mode標(biāo)志是一樣眯亦。
  讀寫的權(quán)限還有IPC_CREAT或IPC_EXCL對應(yīng)文件的O_CREAT或O_EXCL
  權(quán)限標(biāo)志對共享內(nèi)存非常有用伤溉，因為它允許一個進程創(chuàng)建的共享內(nèi)存可以被共享內(nèi)存的創(chuàng)建者所擁有的進程寫入，同時其它用戶創(chuàng)建的進程只能讀取共享內(nèi)存妻率。
  我們可以利用這個功能來提供一種有效的對數(shù)據(jù)進行只讀訪問的方法乱顾，通過將數(shù)據(jù)放共享內(nèi)存并設(shè)置它的權(quán)限，就可以避免數(shù)據(jù)被其他用戶修改宫静。

• ftok
  同一段程序走净，為保證兩個不同用戶下的兩組相同程序獲得互不干擾的IPC鍵值券时，通常利用ftok函數(shù)將文件節(jié)點和一個id值組合生成一個唯一的IPC鍵值。
  ftok原型如下：key_t ftok( char * fname, int id )
  fname就時你指定的文件名(該文件必須是存在而且可以訪問的)伏伯，
  id是子序號革为，雖然為int，但是只有8個比特被使用(0-255)舵鳞。
  當(dāng)成功執(zhí)行的時候，一個key_t值將會被返回琢蛤，否則 -1 被返回蜓堕。
  
  
  使用 ftok創(chuàng)建共享內(nèi)存，毫無關(guān)系的進程也可以通過得到同樣的key博其，來操作同一個共享內(nèi)存套才，在對共享內(nèi)存進行讀寫時，需要利用信號量進行同步或互斥慕淡。
  使用IPC_PRIVATE創(chuàng)建的IPC對象, 和無名管道類似背伴，只可以用于有親緣關(guān)系的進程間通信。

• 共享內(nèi)存映射函數(shù)
  作用：將共享內(nèi)存映射到本進程地址空間峰髓，以實現(xiàn)本進程對該共享內(nèi)存區(qū)的訪問傻寂。
  注意：共享內(nèi)存的讀寫權(quán)限由它的屬主(共享內(nèi)存的創(chuàng)建者)決定，它的訪問權(quán)限由當(dāng)前進程的屬主決定携兵。

  
  

• 共享內(nèi)存分離
  作用：將共享內(nèi)存從當(dāng)前進程空間分離疾掰。
  注意：共享內(nèi)存分離并未刪除它，只是使得該共享內(nèi)存對當(dāng)前進程不再可用徐紧。

  
  

• 共享內(nèi)存控制
  函數(shù)作用：實現(xiàn)對共享內(nèi)存的控制

  
  
  
  

  shmid_ds結(jié)構(gòu)至少包含以下成員：

struct shmid_ds  
{  
    uid_t shm_perm.uid;  
    uid_t shm_perm.gid;  
    mode_t shm_perm.mode;  
}; 

• 共享內(nèi)存代碼實戰(zhàn)：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/ipc.h>
#include<sys/shm.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

struct share_mm//共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)體
{
    int flag_wrote;
    char buf[BUFFER_SIZE];
};

int main()
{
    int shmid;
    pid_t pid;
    struct share_mm * shmaddr;//保存映射地址
    //創(chuàng)建共享內(nèi)存
    shmid = shmget(IPC_PRIVATE,sizeof(struct share_mm),0666);
    if(shmid==-1)
    {
        printf("shmget error\n");
        exit(1);
    }
    else
    {
        printf("Shmid is %d\n",shmid);
        system("ipcs -m");
    }
    //創(chuàng)建子進程
    pid = fork();
    if(pid==-1)
    {
        printf("fork error\n");
        exit(1);
    }
    else if(pid==0)//in child process
    {
        shmaddr=shmat(shmid,0,0);//映射静檬，并獲得映射地址
        if(shmaddr==(void *)-1)
        {
            printf("shmat error\n");
            exit(1);
        }
        else
        {
            printf("Child attach shm is %p\n",shmaddr);
            system("ipcs -m");
        }
        
        do
        {
            if(shmaddr->flag_wrote!=1)//判斷父進程是否寫數(shù)據(jù)到共享內(nèi)存
            {
                printf("Wait father write message!!\n");
                while(shmaddr->flag_wrote!=1);//等待父進程寫數(shù)據(jù)
                printf("From father message:%s\n",shmaddr->buf);
                shmaddr->flag_wrote=0;//標(biāo)記數(shù)據(jù)已讀走
            }
        }while(strncmp(shmaddr->buf,"quit",4));
        
        printf("Father byebye\n");
        if((shmdt(shmaddr))<0)//刪除地址映射
        {
            printf("shmdt error\n");
            exit(1);
        }
        exit(0);
    }
    else //in fater process
    {
        shmaddr=shmat(shmid,0,0);
        if(shmaddr==(void *)-1)
        {
            printf("shmat error\n");
            exit(1);
        }
        else
        {
            printf("Father attach shm is %p\n",shmaddr);
            system("ipcs -m");
        }
        shmaddr->flag_wrote=0;
        do
        {
            if(shmaddr->flag_wrote==0)//判斷數(shù)據(jù)是否被子進程讀走
            {
                memset((void *)shmaddr->buf,0,BUFFER_SIZE);
                printf("In father process:\nPlease write message\n");
                gets(shmaddr->buf);//從鍵盤寫入數(shù)據(jù)到共享內(nèi)存
                shmaddr->flag_wrote=1;//標(biāo)記已寫數(shù)據(jù)
            }
        }while(strncmp(shmaddr->buf,"quit",4));
        
        waitpid(pid,NULL,0);//等待子進程先退出
        printf("Child byebye\n");
        if((shmdt(shmaddr))<0)
        {
            printf("shmdt error\n");
            exit(1);
        }
        if((shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL))<0)//刪除內(nèi)核中的共享內(nèi)存
        {
            printf("shmctl error\n");
            exit(1);
        }
        exit(0);
    }
    return 0;
}