Linux進(jìn)程間通信(中)之信號(hào)、信號(hào)量實(shí)踐

可以看出當(dāng)我按下ctrl+c的時(shí)候并不會(huì)退出，只有當(dāng)再次按下ctrl+c的時(shí)候才會(huì)退出。造成的原因是因?yàn)镾IGINT的默認(rèn)行為被signal函數(shù)改變了，當(dāng)進(jìn)程接受到信號(hào)SIGINT時(shí)，它就去調(diào)用函數(shù)ouch去處理，注意ouch函數(shù)把信號(hào)SIGINT的處理方式改變成默認(rèn)的方式，所以當(dāng)你再按一次ctrl+c時(shí)，進(jìn)程就像之前那樣被終止了。

下面是幾種常見的信號(hào)：

• SIGHUP ：從終端上發(fā)出的結(jié)束信號(hào)
• SIGINT ：來自鍵盤的中斷信號(hào) ( ctrl + c )
• SIGKILL ：該信號(hào)結(jié)束接收信號(hào)的進(jìn)程
• SIGTERM：kill 命令發(fā)出的信號(hào)
• SIGCHLD：標(biāo)識(shí)子進(jìn)程停止或結(jié)束的信號(hào)
• SIGSTOP：來自鍵盤 ( ctrl + z ) 或調(diào)試程序的停止執(zhí)行信號(hào)。

信號(hào)發(fā)送主要函數(shù)有kill和raise。上面我們知道kill函數(shù)的用法也清楚kill函數(shù)是可以向自身發(fā)送信號(hào)和其它進(jìn)程發(fā)送信號(hào)，raise與之不同的是只可以向本身發(fā)送信號(hào)。

通過raise函數(shù)向自身發(fā)送數(shù)據(jù)，使子進(jìn)程暫停通過測(cè)試如下: raise.c

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

int main()
{
  pid_t pid;
  int ret;
  if((pid=fork())<0)
  {
   printf("Fork error\n");
   exit(1);
  }
  //子進(jìn)程
  if(pid==0)
  {
   //在子進(jìn)程中使用raise()函數(shù)發(fā)出SIGSTOP信號(hào)，使子進(jìn)程暫停
   printf("I am child pid:%d.I am waiting for any signal\n",getpid());
   raise(SIGSTOP);
   printf("I am child pid:%d.I am killed by progress:%d\n",getpid(),getppid());
   exit(0);
  }
  //父進(jìn)程
  else  
  {
   sleep(2);  
   //在父進(jìn)程中收集子進(jìn)程發(fā)出的信號(hào)，并調(diào)用kill()函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的操作
   if((waitpid(pid,NULL,WNOHANG))==0) 
   { 
  //若pid指向的子進(jìn)程沒有退出，則返回0,且父進(jìn)程不阻塞,繼續(xù)執(zhí)行下邊的語句
    if((ret=kill(pid,SIGKILL))==0)
    {
     printf("I am parent pid:%d.I am kill %d\n",getpid(),pid);
    }
   }
   //等待子進(jìn)程退出，否則就一直阻塞
   waitpid(pid,NULL,0);
   exit(0);
  }
}

當(dāng)調(diào)用raise的時(shí)候子進(jìn)程就會(huì)暫停：

2、信號(hào)量

主要作為進(jìn)程間，以及同一進(jìn)程不同線程之間的同步手段。信號(hào)量是用來解決進(jìn)程之間的同步與互斥問題的一種進(jìn)程之間的通信機(jī)制，包括一個(gè)稱為信號(hào)量的變量和在該信號(hào)量下等待資源的進(jìn)程等待隊(duì)列，以及對(duì)信號(hào)量進(jìn)行的兩個(gè)原子操作。信號(hào)量對(duì)應(yīng)于某一種資源，取一個(gè)非負(fù)的整形值。信號(hào)量的值是指當(dāng)前可用的資源數(shù)量。

由于信號(hào)量只有兩種操作，一種是等待信號(hào)，另一種是發(fā)送信號(hào)。即P和V，它們的行為如下：

• P(sv)：如果sv的值大于零，就給它減1；如果它的值為零，就掛起該進(jìn)程的執(zhí)行。
• V(sv)：如果有其他進(jìn)程因等待sv而被掛起，就讓它恢復(fù)運(yùn)行，如果沒有進(jìn)程因等待sv而掛起，就給它加1。

Linux特別提供了一組信號(hào)量接口來對(duì)信號(hào)操作，它們不只是局限的針對(duì)二進(jìn)制信號(hào)量，下面我們來對(duì)每個(gè)函數(shù)介紹，需要注意的是這些函數(shù)都是用來成對(duì)組的信號(hào)量值進(jìn)行操作的。

2.1、semget函數(shù)

它的作用是創(chuàng)建一個(gè)新信號(hào)量或取得一個(gè)已有信號(hào)量。

int semget(key_t key, int nsems, int semflg); 

第一個(gè)參數(shù)是key整數(shù)型，不相關(guān)的進(jìn)程可以通過它訪問一個(gè)信號(hào)量，它代表程序可能要使用的某個(gè)資源，程序?qū)λ行盘?hào)量的訪問都是間接的，先通過調(diào)用semget函數(shù)并提供一個(gè)鍵，再由系統(tǒng)生成一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)標(biāo)識(shí)符（semget函數(shù)的返回值），只有semget函數(shù)才直接使用信號(hào)量鍵，所有其他的信號(hào)量函數(shù)使用由semget函數(shù)返回的信號(hào)量標(biāo)識(shí)符。如果多個(gè)程序使用相同的key值，key將負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)工作。

第二個(gè)參數(shù)是制定需要的信號(hào)數(shù)量，通常情況下為1。

第三個(gè)參數(shù)是一組標(biāo)志位，當(dāng)想要當(dāng)信號(hào)量不存在時(shí)創(chuàng)建一個(gè)新的信號(hào)量，可以和值IPC_CREAT做按位或操作。設(shè)置了IPC_CREAT標(biāo)志后，即使給出的鍵是一個(gè)已有信號(hào)量的鍵，也不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。而IPC_CREAT | IPC_EXCL則可以創(chuàng)建一個(gè)新的，唯一的信號(hào)量，如果信號(hào)量已存在，返回一個(gè)錯(cuò)誤。

semget函數(shù)成功返回一個(gè)相應(yīng)信號(hào)標(biāo)識(shí)符（非零），失敗返回-1。

2.2、semop函數(shù)

它的作用是改變信號(hào)量的值。

int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);

sops是一個(gè)指針，它指向這樣一個(gè)數(shù)組:元素用來描述對(duì)semid代表的信號(hào)量集合中第幾個(gè)信號(hào)進(jìn)行怎么樣的操作。nops規(guī)定該數(shù)組中操作的數(shù)量。

semop函數(shù)返回0表示成功，返回-1表示失敗。

2.3、semctl函數(shù)

該函數(shù)用來直接控制信號(hào)量信息。

int semctl(int semid, int semnum, int cmd, …);

semget并不會(huì)初始化每個(gè)信號(hào)量的值，這個(gè)初始化必須通過SETVAL命令或SETALL命令調(diào)用semctl來完成。

例程：semctl.c

#include <stdio.h>
#include <linux/sem.h>
#define NUMS 10  

int get_sem_val(int sid,int semnum)//取得當(dāng)前信號(hào)量
{  
  return(semctl(sid,semnum,GETVAL,0));  
}  

int main(void)
{  
  int I ;
  int sem_id;  
  int pid;  
  int ret;  
  struct sembuf sem_op;//信號(hào)集結(jié)構(gòu)
  union semun sem_val;//信號(hào)量數(shù)值

  //建立信號(hào)量集，其中只有一個(gè)信號(hào)量
  sem_id = semget(IPC_PRIVATE,1,IPC_CREAT|0600);
  //IPC_PRIVATE私有，只有本用戶使用，如果為正整數(shù)，則為公共的；1為信號(hào)集的數(shù)量；
  if (sem_id==-1)
  {  
    printf("create sem error!\n");  
    exit(1);      
  }  
  printf("create %d sem success!\n",sem_id);      
  //信號(hào)量初始化
  sem_val.val=1;  
  //設(shè)置信號(hào)量,0為第一個(gè)信號(hào)量，1為第二個(gè)信號(hào)量,...以此類推；SETVAL表示設(shè)置
   ret = semctl(sem_id,0,SETVAL,sem_val);  
  if (ret < 0){  
    printf("initlize sem error!\n");  
    exit(1);      
   }  
   //創(chuàng)建進(jìn)程
  pid = fork();  
  if (pid < 0)
  {  
    printf("fork error!\n");  
    exit(1);             
  }  
  else if(pid == 0)
  {
      //一個(gè)子進(jìn)程，使用者
      for ( i=0;i<NUMS;i++)
      {  
        sem_op.sem_num=0;  
        sem_op.sem_op=-1;  
        sem_op.sem_flg=0;  
        semop(sem_id,&sem_op,1);//操作信號(hào)量，每次-1                  
        printf("%d 使用者: %d\n",i,get_sem_val(sem_id,0));  
      }       
  }  
  else
  {
      //父進(jìn)程，制造者
     for (i=0;i<NUMS;i++)
     {  
          sem_op.sem_num=0;  
          sem_op.sem_op=1;  
          sem_op.sem_flg=0;  
          semop(sem_id,&sem_op,1);//操作信號(hào)量，每次+1                   
          printf("%d 制造者: %d\n",i,get_sem_val(sem_id,0));  
     }       
 }  
 exit(0);  
}

運(yùn)行結(jié)果: