信号通信

进程间通信（Inter process communication，简称IPC）指的是进程之间的信息交换，进程间通信的方式有很多，比如管道通信、信号通信、共享内存、消息队列、信号量组、POSIX信号量等。
进程间通信可以达到数据传输、共享资源、控制进程等目的，方便用户对进程进行控制和管理。

思考：请问什么是异步通信？异步通信和同步通信的区别是什么？相比于同步通信，异步通信的优势是什么？
回答：同步指的是当进程发起一个请求，但是该请求并未马上响应，则进程就会阻塞等待，直到请求被响应。
而异步指的是当进程发起一个请求，如果该请求并未马上响应，则进程会继续执行其他的任务，过来一段时间请求得到了响应，则会通知该进程，该进程得到通知再去对请求做出处理。

思考：既然Linux系统下提供了信号作为进程间的通信方式，那请问Linux系统下提供了多少种信号，以及如何查看这些信号？
回答：Linux系统中提供了shell命令: kill - l，该命令的作用是给某个进程发送信号，参数-l可以列出信号的名称，具体如下所示：


可以发现Linux系统中的信号编号为1_{64，其中编号为1}31的信号为普通信号，编号为34~64的信号为实时信号。
关于Linux系统中信号的相关含义，可以通过man手册的第7章查找signal进行了解
(1)普通信号
Linux系统中的普通信号也被称为不可靠信号，指的是当进程接收到了很多的信号请求但是又不能及时处理时，不会把信号形成队列，而是把其余未被处理的信号直接丢弃，只留下一个信号。Linux系统中的普通信号是从Unix系统继承过来的。

(2)实时信号
Linux系统中的实时信号也被称为可靠信号，指的是当进程接收到了很多信号请求但是又不能及时处理时，会把未处理的信号形成队列，然后按照顺序依次处理，不会丢弃信号。Linux系统中的实时信号是新增加的。

Linux系统中提供了一个名字叫做kill()的函数接口，用户利用该接口可以实现主动向指定进程发送信号，用户可以通过man 2 kill查阅函数的使用规则。

可以看到kill函数具有两个参数，第一个参数指的是目标进程的PID，第二个参数则是要发送的信号名称。kill函数调用成功则返回0，调用失败则返回-1。
除了kill()函数之外，Linux系统还提供了一个名称叫做raise()的函数接口，两者的区别是kill()函数可以向指定的进程发送信号，而raise()函数只能向当前进程发送信号。

用户除了在程序中调用kill()函数发送信号之外，还可以直接在终端中使用shell命令：kill 给指定PID的进程发送信号，其实kill命令也是调用kill函数来实现信号的发送。如果kill命令没有指定信号名称，则默认发送SIGTERM信号，该信号表示终止进程。

信号的处理
当进程接收到信号之后，可以分为三种情况来对信号进行处理，分别是默认、捕捉和忽略。
(1)默认处理
由于Linux系统中已经对普通信号的含义进行了规定，也就是当进程接收到某个信号后，如果用户没有自定义信号的执行动作，则会采用默认处理的方式对信号进行响应。比如进程接收SIGTERM信号后则会被终止。

(2)捕捉信号
信号捕捉指的是在进程接收到某个指定信号之前，先设计好该信号响应函数，并把该信号和该响应接口进行关联，这样当进程接收到信号之后，就不会执行信号的默认响应动作，而是执行用户指定的响应动作。
Linux系统中提供了一个名称叫做signal()的函数，用户可以通过man 2 signal了解函数的使用规则。

可以看到该函数有两个参数，第一个参数指的是目标信号的编号，第二个参数指的是信号的处理函数的地址，是一个函数指针类型，void (*sighandler_t)(int)，用户需要按照该类型定义信号处理接口。

点击查看代码

void function(int signal)  //信号处理函数没有返回值，有一个int型参数，名称为signal即可
{
//响应动作
}

当捕捉到信号时，不论进程的主控制流程当前执行到哪儿，都会先跳到信号处理函数中执行，从信号处理函数返回后再继续执行主控制流程。
信号处理函数是一个单独的控制流程，因为它和主控制流程是异步的，二者不存在调用和被调用的关系，并且使用不同的堆栈空间。引入了信号处理函数使得一个进程具有多个控制流程，如果这些控制流程访问相同的全局资源（全局变量、硬件资源等），就有可能出现冲突。
注意：并不是所有的信号都可以自定义信号响应动作，对于SIGKILL信号和SIGSTOP信号而言，用户不可以自定义这两个信号的响应接口。
另外，可以看到signal()函数提供了两个宏，SIG_IGN指的是信号可以被忽略，SIG_DFL指的是信号关联默认的响应动作。
练习：用户设计两个程序，要求进程A中自定义信号SIGUSR1的响应接口，要求进程B每隔一段时间向进程A就发送SIGUSR1信号，测试进程A是否可以执行关联的响应接口。

点击查看代码

#include <signal.h>
#include <stdio.h>

void function(int signal)  //信号处理函数没有返回值，有一个int型参数，名称为signal即可
{
    switch(signal){//响应动作
        case SIGUSR1:
        printf("hello\n");break;
        case SIGUSR2:
        printf("WORLD\n");break;
    }

}
int main(int argc,char const *argv[]){
    signal(SIGUSR1,function);
    signal(SIGUSR2,function);
    while (1);
    return 0;
}

(3)忽略信号
忽略信号指的是当进程接收到某个信号后，并不打算执行该信号的相关动作，而选择直接丢弃该信号。用户可以通过调用signal()函数，只不过函数的第二个参数设置为SIG_IGN即可。

信号的阻塞
有时进程会接收到很多来自其他进程的信号，但是该进程暂时不打算对某些指定信号做出响应，所以需要暂时“屏蔽”某些信号。比如程序在执行过程中不打算受到用户Ctrl+C的强制结束进程的影响，所以进程需要阻塞该信号，当该信号到达时对它进行屏蔽，当做“看不见”。
Linux系统中提供了一个名称叫做sigprocmask()的函数接口来设置信号集的属性，使用规则如下：

可以看到该函数可以对信号集进行设置，比如对信号集进行阻塞、解除阻塞等相关操作，当然，用户需要创建信号集，并把相关信号添加到信号集中，或者从信号集中删除某些信号。

练习：根据上面的接口，设计一个程序，要求把快捷键Ctrl+C的对应信号进行阻塞，需要创建一个信号集，把该信号添加到信号集，对信号集属性进行设置（阻塞），然后测试发送该信号是否会被进程响应。

点击查看代码

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


//需要把信号SIGINT进行屏蔽
int main(int argc, char const *argv[])
{
	
	//1.创建一个信号集
	sigset_t set;

	//2.把需要屏蔽的信号加入到该集合中
	sigaddset(&set,SIGINT);

	//3.需要设置该集合的属性  阻塞属性
	sigprocmask(SIG_BLOCK,&set,NULL);
	
	while(1);

	return 0;
}

信号的挂起

当进程被系统调度程序进行调度，得到CPU资源进入运行态时，才有能力处理其他进程发送过来的信号，当进程处于其他状态时，就算其他进程发送信号过来，该进程也无法处理。
所以进程中就提供了一个挂起信号集，所有被发送到这个进程的信号首先被放入这个信号集，挂起信号集存储了进程的待处理信号，这些信号必须要等到进程被系统调度的时候才能被进一步响应。