Unix/Linux编程：通过文件描述符来获取信号------signalfd()

雨点打透心脏的1/2处 2022-10-16 08:46 163阅读 0赞

从内核2.6.22开始，Linux提供了(非标准的)signalfd()系统调用：利用该调用可以创建一个特殊文件描述符，发往调用者的信号都可从该描述符中读取。signalfd机制为同步接受信号提供了sigwaitinfo()之外的另一种选择。

NAME
           signalfd - create a file descriptor for accepting signals
    
    SYNOPSIS
           #include <sys/signalfd.h>
    
           int signalfd(int fd, const sigset_t *mask, int flags);
    
    DESCRIPTION
           signalfd() 创建一个文件描述符，可用于接受以调用者为目标的信号。这提供了使用信号处理程序
           或sigwaitinfo(2)的替代方法，并且具有文件描述符可由select(2)、poll(2)和epoll(7)监视
           的优点。
    
           mask 指定了有意通过 signalfd 文件描述符来读取的信号
           		此参数是一个信号集，其内容可以使用sigsetops（3）中描述的宏进行初始化。
           		如同sigwaitinfo()一样，通常也应该使用 sigprocmask()阻塞 mask 中的所有信号，以确
           		保在有机会读取这些信号之前，不会按照默认处置对它们进行处理
           		不可能通过signalfd文件描述符接收SIGKILL或SIGSTOP信号；如果在mask中指定，这些信号将被忽略。
    
           如果指定 fd 为−1，那么 signalfd()会创建一个新的文件描述符，用于读取 mask 中的信号；
           如果fd不是-1，那么将修改与 fd 相关的 mask 值，且该 fd 一定是由之前对 signalfd()的一次调用创建
    而成
    
    	   在版本2.6.26之前的Linux中，flags参数未使用，必须指定为零。
           
           从Linux 2.6.27开始，以下值可以在标志中按位“或”来更改signalfd（）的行为：
    
    		  SFD_NONBLOCK  为底层的打开文件描述设置 O_NONBLOCK 标志，以确保不会阻塞未来的读操作。
    		  				 既省去了一个额外的 fcntl()调用，又获得了相同的结果。
    
              SFD_CLOEXEC  请参阅open（2）中的O_CLOEXEC 标志的描述，以了解这可能有用的原因。

创建文件描述符之后，可以使用 read()调用从中读取信号。提供给 read()的缓冲区必须足够大，至少应能够容纳一个 signalfd\_siginfo 结构。<sys/signalfd.h>文件定义了该结构，如下所示：

struct signalfd_siginfo {
        
                   uint32_t ssi_signo;   /* Signal number */
                   int32_t  ssi_errno;   /* Error number (unused) */
                   int32_t  ssi_code;    /* Signal code */
                   uint32_t ssi_pid;     /* PID of sender */
                   uint32_t ssi_uid;     /* Real UID of sender */
                   int32_t  ssi_fd;      /* File descriptor (SIGIO) */
                   uint32_t ssi_tid;     /* Kernel timer ID (POSIX timers)
                   uint32_t ssi_band;    /* Band event (SIGIO) */
                   uint32_t ssi_overrun; /* POSIX timer overrun count */
                   uint32_t ssi_trapno;  /* Trap number that caused signal */
                   int32_t  ssi_status;  /* Exit status or signal (SIGCHLD) */
                   int32_t  ssi_int;     /* Integer sent by sigqueue(3) */
                   uint64_t ssi_ptr;     /* Pointer sent by sigqueue(3) */
                   uint64_t ssi_utime;   /* User CPU time consumed (SIGCHLD) */
                   uint64_t ssi_stime;   /* System CPU time consumed (SIGCHLD) */
                   uint64_t ssi_addr;    /* Address that generated signal
                                            (for hardware-generated signals) */
                   uint8_t  pad[X];      /* Pad size to 128 bytes (allow for
                                             additional fields in the future) */
               };

该结构中字段所返回的信息与传统 siginfo\_t 结构中类似命名的字段信息相同

read()每次调用都将返回与等待信号数目相等的signalfd\_siginfo 结构，并填充到已提供的缓冲区中。如果调用时并无信号正在等待，那么read()将会阻塞，直到有信号到达。也可以使用fcntl()的F\_SETFL 操作来为文件描述符设置 O\_NONBLOCK 标志，使得读操作不再阻塞，且若无信号等待，则调用失败，errno 为 EAGAIN。

当从 signalfd 文件描述符中读取到一信号时，该信号获得接纳，且不再为该进程而等待。

select()、poll()和 epoll可以将 signalfd 描述符和其他描述符混合起来进行监控。

当不再需要 signalfd 文件描述符时，应当关闭 signalfd 以释放相关内核资源

看个例子：下面是接收函数

// signalfd_sigbval
    #include <cstring>
    #include <signal.h>
    #include <stdio.h>
    #include <cstdlib>
    #include <zconf.h>
    #include <sys/signalfd.h>
    #include <signal.h>
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        
        if (argc < 2 || strcmp(argv[1], "--help") == 0){
        
            printf("%s sig-num...\n", argv[0]);
            exit(1);
        }
    
    
        printf("%s: PID = %ld\n", argv[0], (long) getpid());
    
    	// 为在命令行参数中指定的信号创建掩码
    	sigset_t mask;
        sigemptyset(&mask);
        for (int j = 1; j < argc; j++)
            sigaddset(&mask, atoi(argv[j]));
          
        // 阻塞这些信号  
        if (sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL) == -1){
        
            perror("sigprocmask");
            exit(1);
        }
    
    
    	// 创建用来读取这些信号的 signalfd 文件描述符
     	int sfd;
        sfd = signalfd(-1, &mask, 0);
        if (sfd == -1){
        
            perror("signalfd");
            exit(1);
        }
    
    	ssize_t s;
    	struct signalfd_siginfo fdsi;
        for (;;) {
        
           // 循环从文件描述符sfd中读取信号，并显示返回的 signalfd_siginfo 结构中的部分信息
            s = read(sfd, &fdsi, sizeof(struct signalfd_siginfo));  //read()将会阻塞，直到有信号到达
            if (s != sizeof(struct signalfd_siginfo)){
        
                perror("read");
                exit(1);
            }
    
            printf("%s: got signal %d", argv[0], fdsi.ssi_signo);
            if (fdsi.ssi_code == SI_QUEUE) {
        
                printf("; ssi_pid = %d; ", fdsi.ssi_pid);
                printf("ssi_int = %d", fdsi.ssi_int);
            }
            printf("\n");
        }
    }

//（t_sigqueue.c）
    #include <memory.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <zconf.h>
    #define _POSIX_C_SOURCE 199309
    #include <signal.h>
    #include <string.h>
    #include <signal.h>
    #include <climits>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        
        int sig, numSigs, j, sigData;
        union sigval sv;
    
        if (argc < 4 || strcmp(argv[1], "--help") == 0){
        
            printf("%s pid sig-num data [num-sigs]\n", argv[0]);
            // 该程序最多接受 4 个参数，
            //     其中前 3 项为必填项：目标进程 ID、信号编号以及伴随实时信号的整型值
            //     如果需要为指定信号发送多个实例，那么可以用可选的第 4 个参数来指定实例数量。在这种情况下，会为每个信号的伴随整
            //     型值依次加 1
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    
    
        printf("%s: PID is %ld, UID is %ld\n", argv[0],
               (long) getpid(), (long) getuid());
    
        sig = atoi(argv[2]);
        sigData = atoi(argv[3]);
        numSigs = (argc > 4) ? atoi(argv[4]) : 1;
    
        for(j = 0; j < numSigs; j++){
        
            sv.sival_int = sigData + j;
            if (sigqueue(atoi(argv[1]), sig, sv) == -1){
        
                printf("sigqueue %d", j);
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
        }
    
        exit(EXIT_SUCCESS);
    
    }

![在这里插入图片描述][20210528170313560.png]

[20210528170313560.png]: /images/20221014/7565d976563c414194b4e7b5bd7c4fa2.png