嵌入式Linux:信号分类

科技   2024-08-21 16:19   江苏  

在Linux系统中,信号可以从两个不同的角度进行分类:一是从可靠性方面,将信号分为可靠信号不可靠信号;二是从实时性方面,将信号分为实时信号非实时信号


在 Linux 系统下使用"kill -l"命令可查看到所有信号,如下所示:



图中,信号编号在1到31之间的信号被定义为不可靠信号(非实时信号)。这些信号主要继承自早期的UNIX系统,使用了最初设计的简单信号机制。在这种机制中,如果一个信号在进程处理另一个相同信号时到达,该信号可能会被丢失,从而导致进程错过某些事件。信号编号在34到64之间的信号被定义为可靠信号(实时信号)。与不可靠信号不同,可靠信号支持排队处理,即使多个相同信号在处理过程中到达,它们也不会被丢失,而是按照到达顺序依次处理。


值得注意的是,可靠信号(实时信号)并没有像不可靠信号那样的具体名称,而是采用了相对编号的方式来表示。这些信号使用SIGRTMIN+N或SIGRTMAX-N的形式进行表示,其中:

  • SIGRTMIN是可靠信号(实时信号)的最小编号,通常为34。

  • SIGRTMAX是可靠信号(实时信号)的最大编号,通常为64。


因此,SIGRTMIN+1代表编号为35的可靠信号(实时信号),SIGRTMAX-1代表编号为63的可靠信号(实时信号)


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不可靠信号与可靠信号

1.1、不可靠信号

早期UNIX系统中的信号机制被称为不可靠信号,Linux的信号机制基本上继承自早期UNIX系统。所以信号机制设计相对简单,虽然实现了基本的进程间通信功能,但在实际应用中暴露出一些显著问题。


其主要问题包括:

  • 信号处理后恢复默认行为
    在早期的UNIX中,进程每次处理完信号后,系统会自动将该信号的处理方式恢复为默认操作。

    这意味着,如果用户希望持续使用自定义的信号处理函数,就需要在信号处理函数的末尾再次调用signal()函数重新绑定处理函数。

    这种机制增加了编程的复杂性,并且容易导致程序员在忽略这个步骤时发生错误。

  • 信号可能丢失
    另一个更严重的问题是不可靠信号可能会丢失。

    当进程正在处理一个信号时,如果相同类型的另一个信号到达,第二个信号可能会被直接丢弃,导致进程错过了重要的事件。

    这在关键任务应用中尤其危险。


虽然Linux仍然支持不可靠信号机制,但对其进行了改进。Linux修复了在信号处理函数执行后必须手动重新绑定处理函数的问题。在现代Linux系统中,一旦信号处理函数被绑定,除非显式更改,否则它将一直保持有效。


然而,信号丢失问题仍然存在。这意味着,在处理不可靠信号时,如果在信号处理期间有相同信号再次到达,该信号可能无法被捕获。


1.2、可靠信号

为了克服不可靠信号的缺陷,Linux引入了可靠信号机制。可靠信号支持排队,即使进程在处理某个信号时有新的信号到达,这些信号也不会丢失,而是被加入队列,待当前信号处理完成后再依次处理。


Linux还引入了新的信号发送函数sigqueue()和信号绑定函数sigaction(),进一步增强了信号处理的灵活性和可靠性。sigqueue()不仅可以发送信号,还可以附带一个整数值或指针,传递额外的信息。sigaction()则允许更精细地控制信号的行为,替代了传统的signal()函数。


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实时信号和非实时信号

Linux信号的另一种分类方式是根据实时性来区分为实时信号非实时信号


2.1、非实时信号

非实时信号指的是传统的、不支持排队的信号。这类信号在早期的UNIX系统中得以引入,信号编号一般在1到31之间。这些信号在处理时没有严格的顺序保证,并且如果在处理某个信号时有相同类型的新信号到达,后者可能会被忽略或丢失。因此,这类信号被称为不可靠信号


2.2、实时信号

实时信号是为了解决非实时信号在处理可靠性方面的不足而引入的。实时信号的一个显著特点是它们支持排队,即使在处理某个信号期间有新的相同类型的信号到达,这些信号也不会被丢弃,而是按照到达的顺序依次处理。这样,实时信号保证了多个信号都能被正确接收和处理,因此它们被称为可靠信号


在实际编程中,开发者应当根据应用需求选择合适的信号类型。对于简单的进程间通信或用户交互,标准的非实时信号可能已经足够。而对于需要保证信号处理顺序且不能丢失的重要任务,使用可靠信号或实时信号是更好的选择。



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