UNIX环境高级编程——可靠信号与不可靠信号

在早期的UNIX中信号是不可靠的，不可靠在这里指的是：信号可能丢失，一个信号发生了，但进程却可能一直不知道这一点。

现在Linux 在SIGRTMIN实时信号之前的都叫不可靠信号，这里的不可靠主要是不支持信号队列，就是当多个信号发生在进程中的时候（收到信号的速度超过进程处理的速度的时候），这些没来的及处理的信号就会被丢掉，仅仅留下一个信号。

可靠信号是多个信号发送到进程的时候（收到信号的速度超过进程处理信号的速度的时候），这些没来的及处理的信号就会排入进程的队列。等进程有机会来处理的时候，依次再处理，信号不丢失。

通过一个实例来说明 不可靠信号(SIGUSR1(10)) 、可靠信号SIGRTMIN(ubuntu上是34）丢失的情况：

#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
using namespace std;
int g_unreliable = 0;
int g_reliable = 0;
void signal_dispath(int signo)
{
	if(signo == SIGUSR1)
	{
		cout<<"receving signal SIGUSR1"<<endl;
		g_unreliable++;
	}
	else if(signo == SIGRTMIN)
	{
		cout<<"receving signal SIGRTMIN"<<endl;
		g_reliable++;
	}
}
void output_myself()
{
	cout<<"^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^"<<endl;
	cout<<"^^^^^^^ Hello World ^^^^^^^"<<endl;
	cout<<"^^^^^^^ I'm  LeoK   ^^^^^^^"<<endl;
	cout<<"^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^"<<endl;
}
int main(int argc, char** argv)
{
	if(argc != 1)
	{
		cout<<"this program need not paramter"<<endl;
		return 0;
	}
	/* 每个程序的信息需要打印*/
	output_myself();
	if(signal(SIGUSR1, signal_dispath) == SIG_ERR)
	{
		perror("register SIGUSR1 signal failed");
		return -1;
	}
	if(signal(SIGRTMIN, signal_dispath) == SIG_ERR)
	{
		perror("register SIGRTMIN signal failed");
		return -1;
	}

	sigset_t set;
	sigset_t oset;
	/*  清除set中的信号，把这个set置为空 */
	sigemptyset(&set);
	/*  往set中添加SIGUSR1信号 */
	sigaddset(&set, SIGUSR1);
	/*  往set中添加SIGRTMIN信号 */
	sigaddset(&set, SIGRTMIN);
	if(sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, &oset) == -1)
	{
		perror("set process signal to be set failed");
		return -1;
	}
	sleep(10);
	if(sigpending(&set) == -1)
	{
		perror("sigpending get signal mask failed");
		return -1;
	}
	/*  判断信号是不是在信号屏蔽字中 */
	/*  SIGUSR1 */
	int ret = -1;
	if((ret = sigismember(&set, SIGUSR1)) == -1)
	{
		perror("sigismember test SIGUSR1 failed");
		return -1;
	}
	else if(ret == 0)
	{
		cout<<"SIGUSR1 signal exist not signal mask"<<endl;
	}
	else
	{
		cout<<"SIGUSR1 signal exist signal mask"<<endl;
	}

	sleep(2);
	/*  SIGRTMIN */
	if((ret = sigismember(&set, SIGRTMIN)) == -1)
	{
		perror("sigismember test SIGRTMIN failed");
		return -1;
	}
	else if(ret == 0)
	{
		cout<<"SIGRTMIN signal exist not signal mask"<<endl;
	}
	else
	{
		cout<<"SIGRTMIN signal exist signal mask"<<endl;
	}
	/*  休眠30s */
	sleep(30);

	/*解除对SIGRTMIN和SIGUSR1的屏蔽字*/
	if(sigprocmask(SIG_SETMASK, &oset, NULL) == -1)
	{
		perror("set oldset failed");
		return -1;
	}
	cout<<"SIGUSR1:      "<<g_unreliable<<endl;
	cout<<"SIGRTMIN:     "<<g_reliable<<endl;
	output_myself();
	return 0;
}

该程序的解释是

首先把信号SIGUSR1和SIGRTMIN这两个信号通过sigaddset这个函数加入是使用的set（类型sigset_t)这个信号集合中，通过sigprocmask把进程的信号屏蔽字设置为set这个集合，这个时候让进程睡眠（在这个时候对于SIGUSR1、SIGRTMIN这两个信号是阻塞的，来达到进程处理的速度低于信号发送的速度），在睡眠的时候，通过脚本如下：

usr.sh

#/bin/bash
i=0;
for((i=0;i<20;i++));
	do kill -10 `pidof a.out`;done

min.sh

#/bin/bash
i=0;
for((i=0;i<20;i++));
	do kill -34 `pidof a.out`;done

发送信号SIGUSR1 和SIGRTMIN给进程a.out(test.cpp编译后的可执行程序）

最后的输出如下：

huangcheng@ubuntu:~$ ./a.out
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
^^^^^^^ Hello World ^^^^^^^
^^^^^^^ I'm  LeoK   ^^^^^^^
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
SIGUSR1 signal exist signal mask
SIGRTMIN signal exist signal mask
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGRTMIN
receving signal SIGUSR1
SIGUSR1:      1
SIGRTMIN:     20
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
^^^^^^^ Hello World ^^^^^^^
^^^^^^^ I'm  LeoK   ^^^^^^^
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

另一个例子：

先是recv程序：

#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>

#define ERR_EXIT(m) \
    do \
    { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

void handler(int);

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sigaction act;
    act.sa_handler = handler;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;

    sigset_t s;
    sigemptyset(&s);
    sigaddset(&s, SIGINT);
    sigaddset(&s, SIGRTMIN);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &s, NULL);
    if (sigaction(SIGINT, &act, NULL) < 0)
        ERR_EXIT("sigaction error");

    if (sigaction(SIGRTMIN, &act, NULL) < 0)
        ERR_EXIT("sigaction error");

    if (sigaction(SIGUSR1, &act, NULL) < 0)
        ERR_EXIT("sigaction error");
    for (;;)
        pause();
    return 0;
}

void handler(int sig)
{
    if (sig == SIGINT || sig == SIGRTMIN)
        printf("recv a sig=%d\n", sig);
    else if (sig == SIGUSR1)
    {
        sigset_t s;
        sigemptyset(&s);
        sigaddset(&s, SIGINT);
        sigaddset(&s, SIGRTMIN);
        sigprocmask(SIG_UNBLOCK, &s, NULL);
    }
}

在主函数中将SIGINT和SIGRTMIN信号加入信号屏蔽字，只有当接收到SIGUSR1信号时才对前面两个信号unblock。需要注意的是：如果在信号处理函数中对某个信号进行解除阻塞时，则只是将pending位清0，让此信号递达一次（同个实时信号产生多次进行排队都会抵达），但不会将block位清0，即再次产生此信号时还是会被阻塞，处于未决状态。
接着是send程序：

#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<signal.h>

#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while(0)

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        fprintf(stderr, "Usage %s pid\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    pid_t pid = atoi(argv[1]); //字符串转换为整数
    union sigval val;
    val.sival_int = 100;
    sigqueue(pid, SIGINT, val); // 不可靠信号不会排队，即会丢失
    sigqueue(pid, SIGINT, val);
    sigqueue(pid, SIGINT, val);
    sigqueue(pid, SIGRTMIN, val); //实时信号会排队，即不会丢失
    sigqueue(pid, SIGRTMIN, val);
    sigqueue(pid, SIGRTMIN, val);
    sleep(3);
    kill(pid, SIGUSR1);

    return 0;

}

先是运行recv程序：

huangcheng@ubuntu:~$ ./sigrtime_recv2

接着ps出recv进程的pid，运行send程序：

huangcheng@ubuntu:~$ ./sigrtime_send 3251

在send程序中连续各发送了SIGINT和SIGRTMIN信号3次，接着睡眠3s后使用kill函数发送SIGUSR1信号给recv进程，此时recv进程会输出如下：

recv a sig=34
recv a sig=34
recv a sig=34
recv a sig=2

即实时信号支持排队，3个信号都接收到了，而不可靠信号不支持排队，只保留一个信号。