初步理解Python进程的信号通讯

脚本专栏 2024/9/22 佚名

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信号的概念

信号（signal）-- 进程之间通讯的方式，是一种软件中断。一个进程一旦接收到信号就会打断原来的程序执行流程来处理信号。

几个常用信号:

SIGINT 终止进程中断进程 (control+c)

SIGTERM 终止进程软件终止信号

SIGKILL 终止进程杀死进程

SIGALRM 闹钟信号
进程结束信号 SIGTERM和SIGKILL的区别

SIGTERM比较友好，进程能捕捉这个信号，根据您的需要来关闭程序。在关闭程序之前，您可以结束打开的记录文件和完成正在做的任务。在某些情况下，假如进程正在进行作业而且不能中断，那么进程可以忽略这个SIGTERM信号。

对于SIGKILL信号，进程是不能忽略的。这是一个 “我不管您在做什么,立刻停止”的信号。假如您发送SIGKILL信号给进程，Linux就将进程停止在那里。
发送信号一般有两种原因:

1(被动式) 内核检测到一个系统事件.例如子进程退出会像父进程发送SIGCHLD信号.键盘按下control+c会发送SIGINT信号

2(主动式) 通过系统调用kill来向指定进程发送信号
linux操作系统提供的信号

[100003@oss235 myppt]$ kill -l

1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL

5) SIGTRAP 6) SIGABRT 7) SIGBUS 8) SIGFPE

9) SIGKILL 10) SIGUSR1 11) SIGSEGV 12) SIGUSR2

13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM 16) SIGSTKFLT

17) SIGCHLD 18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP

21) SIGTTIN 22) SIGTTOU 23) SIGURG 24) SIGXCPU

25) SIGXFSZ 26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 28) SIGWINCH

29) SIGIO 30) SIGPWR 31) SIGSYS 34) SIGRTMIN

35) SIGRTMIN+1 36) SIGRTMIN+2 37) SIGRTMIN+3 38) SIGRTMIN+4

39) SIGRTMIN+5 40) SIGRTMIN+6 41) SIGRTMIN+7 42) SIGRTMIN+8

43) SIGRTMIN+9 44) SIGRTMIN+10 45) SIGRTMIN+11 46) SIGRTMIN+12

47) SIGRTMIN+13 48) SIGRTMIN+14 49) SIGRTMIN+15 50) SIGRTMAX-14

51) SIGRTMAX-13 52) SIGRTMAX-12 53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10

55) SIGRTMAX-9 56) SIGRTMAX-8 57) SIGRTMAX-7 58) SIGRTMAX-6

59) SIGRTMAX-5 60) SIGRTMAX-4 61) SIGRTMAX-3 62) SIGRTMAX-2

63) SIGRTMAX-1 64) SIGRTMAX

Python提供的信号

Python 2.4.3 (#1, Jun 11 2009, 14:09:58)

[GCC 4.1.2 20080704 (Red Hat 4.1.2-44)] on linux2

Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.

> import signal

> dir(signal)

['NSIG', 'SIGABRT', 'SIGALRM', 'SIGBUS', 'SIGCHLD', 'SIGCLD', 'SIGCONT', 'SIGFPE', 'SIGHUP', 'SIGILL', 'SIGINT', 'SIGIO', 'SIGIOT', 'SIGKILL', 'SIGPIPE', 'SIGPOLL', 'SIGPROF', 'SIGPWR', 'SIGQUIT', 'SIGRTMAX', 'SIGRTMIN', 'SIGSEGV', 'SIGSTOP', 'SIGSYS', 'SIGTERM', 'SIGTRAP', 'SIGTSTP', 'SIGTTIN', 'SIGTTOU', 'SIGURG', 'SIGUSR1', 'SIGUSR2', 'SIGVTALRM', 'SIGWINCH', 'SIGXCPU', 'SIGXFSZ', 'SIG_DFL', 'SIG_IGN', '__doc__', '__name__', 'alarm', 'default_int_handler', 'getsignal', 'pause', 'signal']

操作系统规定了进程收到信号以后的默认行为

但是，我们可以通过绑定信号处理函数来修改进程收到信号以后的行为

有两个信号是不可更改的SIGTOP和SIGKILL
绑定信号处理函数

  import os  
  import signal  
  from time import sleep  
     
  def onsignal_term(a,b):  
    print '收到SIGTERM信号'  
     
  #这里是绑定信号处理函数，将SIGTERM绑定在函数onsignal_term上面  
  signal.signal(signal.SIGTERM,onsignal_term)  
     
  def onsignal_usr1(a,b):  
    print '收到SIGUSR1信号'  
  #这里是绑定信号处理函数，将SIGUSR1绑定在函数onsignal_term上面  
  signal.signal(signal.SIGUSR1,onsignal_usr1)  
     
  while 1:  
    print '我的进程id是',os.getpid()  
    sleep(10)

运行该程序。然后通过另外一个进程来发送信号。
发送信号

发送信号的代码如下：

  import os  
  import signal  
     
  #发送信号，16175是前面那个绑定信号处理函数的pid，需要自行修改  
  os.kill(16175,signal.SIGTERM)  
  #发送信号，16175是前面那个绑定信号处理函数的pid，需要自行修改  
  os.kill(16175,signal.SIGUSR1)

SIGCHLD信号

然后显示一个子进程结束后自动向父进程发送SIGCHLD信号的例子。

  ''''''' 
  子进程结束会向父进程发送SIGCHLD信号 
  '''  
  import os  
  import signal  
  from time import sleep  
     
  def onsigchld(a,b):  
    print '收到子进程结束信号'  
  signal.signal(signal.SIGCHLD,onsigchld)  
     
  pid = os.fork()  
  if pid == 0:  
    print '我是子进程,pid是',os.getpid()  
    sleep(2)  
  else:  
    print '我是父进程,pid是',os.getpid()  
    os.wait() #等待子进程结束

使用信号需要特别注意的地方：

如果一个进程收到一个SIGUSR1信号，然后执行信号绑定函数，第二个SIGUSR2信号又来了，第一个信号没有被处理完毕的话，第二个信号就会丢弃。

所以，尽量不要在多线程中使用信号。

这个不妥，测试没发现有信号丢失

例子演示：

接收信号的程序，你会发现如果有另外一端使用多线程向这个进程发送信号，会遗漏一些信号。

  import os  
  import signal  
  from time import sleep  
  import Queue  
     
  QCOUNT = Queue.Queue() #初始化队列  
     
  def onsigchld(a,b):  
    '''''''收到信号后向队列中插入一个数字1'''  
    print '收到SIGUSR1信号'  
    sleep(2)  
    QCOUNT.put(1) #向队列中写入  
   
  def exithanddle(s,e): 
    raise SystemExit('收到终止命令,退出程序')  
   
  signal.signal(signal.SIGUSR1,onsigchld) #绑定信号处理函数  
  signal.signal(signal.SIGINT,exithanddle) #当按下Ctrl + C 终止进程 
     
  while 1:  
    print '我的pid是',os.getpid()  
    print '现在队列中元素的个数是',QCOUNT.qsize()  
    sleep(2)

多线程发信号端的程序：

  ''''''' 
  使用多线程向另外一个进程发送信号 
  '''  
  import threading  
  import os  
  import signal  
     
  def sendusr1():  
    print '发送信号'  
    #这里的进程id需要写前一个程序实际运行的pid  
    os.kill(17788, signal.SIGUSR1)  
      
  WORKER = []  
     
  #开启6个线程  
  for i in range(1, 7):  
    threadinstance = threading.Thread(target = sendusr1)  
    WORKER.append(threadinstance)  
     
  for i in WORKER:  
    i.start()  
     
  for i in WORKER:  
    i.join()  
     
  print '主线程完成'

内容补充：

Alarms 是一个特殊信号类型，它可以让程序要求系统经过一段时间对自己发送通知。os 标准模块中指出，它可用于避免无限制阻塞 I/O 操作或其它系统调用。

像下面例子，原本程序睡眠 10 后才打印出　print 'After :', time.ctime()，但是由于 signal.alarm(2)，所以 2 秒后就执行了打印。

  import signal 
  import time 
   
  def receive_alarm(signum, stack): 
    print 'Alarm :', time.ctime() 
   
  # Call receive_alarm in 2 seconds 
  signal.signal(signal.SIGALRM, receive_alarm) 
  signal.alarm(2) 
   
  print 'Before:', time.ctime() 
  time.sleep(10) 
  print 'After :', time.ctime()

注意Signal只有主线程才能接收信号，像下面例子，print 'Done waiting' 语句打印不出来，如果不调用 signal.alarm(2) ，程序将永远阻塞

  import signal 
  import threading 
  import os 
  import time 
   
  def signal_handler(num, stack): 
    print 'Received signal %d in %s' % \ 
      (num, threading.currentThread().name) 
   
  signal.signal(signal.SIGUSR1, signal_handler) 
   
  def wait_for_signal(): 
    print 'Waiting for signal in', threading.currentThread().name 
    signal.pause() 
    print 'Done waiting' 
   
  # Start a thread that will not receive the signal 
  receiver = threading.Thread(target=wait_for_signal, name='receiver') 
  receiver.start() 
  time.sleep(0.1) 
   
  def send_signal(): 
    print 'Sending signal in', threading.currentThread().name 
    os.kill(os.getpid(), signal.SIGUSR1) 
   
  sender = threading.Thread(target=send_signal, name='sender') 
  sender.start() 
  sender.join() 
   
  # Wait for the thread to see the signal (not going to happen!) 
  print 'Waiting for', receiver.name 
  signal.alarm(2) 
  receiver.join()

还有一点需要注意的是，虽然 alarms 类信号可以在任何线程中调用，但是只能在主线程中接收，像下面例子即使子线程 use_alarm 中调用 signal.alarm(1) ，但是不起作用：

  import signal 
  import time 
  import threading 
   
  def signal_handler(num, stack): 
    print time.ctime(), 'Alarm in', threading.currentThread().name 
   
  signal.signal(signal.SIGALRM, signal_handler) 
   
  def use_alarm(): 
    t_name = threading.currentThread().name 
    print time.ctime(), 'Setting alarm in', t_name 
    signal.alarm(1) 
    print time.ctime(), 'Sleeping in', t_name 
    time.sleep(3) 
    print time.ctime(), 'Done with sleep in', t_name 
   
  # Start a thread that will not receive the signal 
  alarm_thread = threading.Thread(target=use_alarm, 
                  name='alarm_thread') 
  alarm_thread.start() 
  time.sleep(0.1) 
   
  # Wait for the thread to see the signal (not going to happen!) 
  print time.ctime(), 'Waiting for', alarm_thread.name 
  alarm_thread.join() 
   
  print time.ctime(), 'Exiting normally'

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