linux后端服务程序之信号处理

 

      信号就是通知某个进程发了某个事件，也称为软件中断。信号提供了一种处理异步事件的方法。信号通常是异步发生的，进程预先不知道信号准确发生的时刻。后端程序（daemon）往往需要提供7*24不间断的服务，因此，编程daemon程序时对信号的正确处理尤为重要。下面和大家分享编写daemon程序时信号处理的注意事项，内容都来自Internet，只是进行了整理和总结。关于信号的基础知识请参考APUE。

常见的信号

  SIGHUP1和终端的连接断开，发送该信号给控制进程。通常用此信号来通知daemon重新读取配置文件（因为daemon不会有控制终端，通常不会收到该信号）。

SIGINT2用户中断（Ctrl + C）。

SIGABRT6调用abort函数产生（通常是自杀）。

SIGKILL9可以杀死任意进程，不能被捕获或忽略（俗称酒杀）。

SIGSEGV11无效的内存引用（segmentation fault）。

SIGPIPE13对于socket fd，当一个进程向某个已经收到RST的fd执行写操作时，内核会向该进程发送该信号。

SIGTERM15kill命令发送的默认终止信号。

SIGCHLD17进程终止时向其父进程发送的信号。

SIGPROF27使用gprof工具测试时会收到该信号。

别用signal，用sigaction

可以通过signal或者sigaction函数来设置信号处理函数，但signal函数太过古老，因此推荐使用sigaction。理由如下：

1. sigaction可以提供更多接收到信号的信息。

2. 调用完信号处理函数后重新设置处理函数不会对sigaction有影响，因为sigaction默认是不会去重置处理函数的，同时在执行处理函数会屏蔽掉该信号，也不会有竞争。

3. signal函数在某些系统中会默认重启被中断的系统调用，而sigaction默认不会这样做。

4. signal函数在多线程环境中的行为是未定义的，必须使用sigaction函数。

数据传输和信号

使用了系统调用的函数都有可能被信号中断，立刻返回的函数（不需要等待I/O操作的完成或sleep）不会被中断，而需要等待的函数（等待网络传输，管道的读或者sleep）将会被中断，比如select, read, connect。

在daemon程序中，恰当地处理被中断的系统调用是非常重要的。如果read, write等传输数据的函数被中断，必须处理这种情况并恢复数据的传输。有两种被中断的场景：

1. 当没有数据传输时就被中断，函数返回-1，这时可以通过判断errno的值来识别这种错误，如果errno == EINTR，则表示函数在没有任何数据传输的情况下就被中断，这时可以通过同样的参数来再次调用该数据。

2. 另一种情况是数据传输已经在进行，但在没有完成之前被中断；这种情况下函数不会返回错误，而是返回一个小于期望大小的值，同时errno也不会有错误设置，想识别这种情况只能捕获导致中断的信号。在中断之后恢复数据传输时一定记得部分数据已经被传输，必须从正确的偏移再次发起传输。

不要通过sigaction函数设置SA_RESTART来处理被中断的系统调用。

多线程和信号

多线程程序的信号处理和单线程程序有很大的区别。根据POSIX规范，一个多线程的程序只有一个进程和一个pid，哪个线程会被中断并处理到达的信号呢？有两种情况：

发送给进程的信号 比如用kill向一个pid发送信号，每个线程都有单独的信号掩码，可以通过pthread_sigmask来设置。信号不会分发给已经屏蔽了该信号的线程，而是在没有屏蔽该信号的线程中任选一个来接收，但没有指定哪个线程一定可以接收到。如果所有的线程都屏蔽了该信号，该信号将在预处理队列中排队。

发送给线程的信号 pthread_kill可以用来向指定的线程发送信号，分发和排队都是线程级别的。如果没有指定信号处理函数，而默认是结束进程，发送给线程的信号也会导致整个进程退出。

不要在信号处理函数中使用锁。

同步化信号处理 signalfd

signalfd是一个在linux kernel 2.6.22提供的系统调用，功能是使用一个fd来接收信号。这样就可以同步地处理信号，也不需要设置处理函数。可以man signalfd 查看示例程序。首先必须使用sigprocmask来屏蔽要使用signalfd来处理的信号，然后调用signalfd创建一个fd用来读取到达的信号。当被屏蔽的信号到达时，程序将不会被中断，也不会有处理函数被调用。信号会在fd中排队。signalfd创建的fd可以和其他fd一样：可以放在select, poll, epoll中；可以设置为非阻塞；可以为不同的信号创建不同的fd；在fork之后该fd也不会关闭掉，子进程同样可以读懂发送给父进程的信号。signalfd非常适合在主循环中执行epoll处理大量连接的单进程网络服务程序中使用，信号的处理可以和其他fd一样加到epoll中。由于程序不会被中断，可以选择合适的时机才去处理信号。