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Python模块:signal

Python模块 彭东稳 6590次浏览 已收录 0个评论

一、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。

在Linux下可以通过kill -l来查看所有的信息:

信号所传递的每一个整数都被赋予了特殊的意义,并有一个信号名对应该整数。常用的信号有SIGINT, SIGQUIT, SIGCONT, SIGTSTP, SIGALRM等。其含义如下:

SIGINT:当键盘按下CTRL+C从shell中发出信号,信号被传递给shell中前台运行的进程,对应该信号的默认操作是中断 (INTERRUPT) 该进程。

SIGQUIT:当键盘按下CTRL+\从shell中发出信号,信号被传递给shell中前台运行的进程,对应该信号的默认操作是退出 (QUIT) 该进程。

SIGTSTP:当键盘按下CTRL+Z从shell中发出信号,信号被传递给shell中前台运行的进程,对应该信号的默认操作是暂停 (STOP) 该进程。

SIGCONT:用于通知暂停的进程继续。

SIGALRM:起到定时器的作用,通常是程序在一定的时间之后才生成该信号。

二、Python Signal

在了解了Linux的信号基础之后,Python标准库中的signal包就很容易学习和理解。signal包负责在Python程序内部处理信号,典型的操作包括预设信号处理函数,暂停并等待信号,以及定时发出SIGALRM等。要注意,signal包主要是针对UNIX平台(比如Linux, MAC OS),而Windows内核中由于对信号机制的支持不充分,所以在Windows上的Python不能发挥信号系统的功能。

2.1 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,根据你的需要来关闭程序。在关闭程序之前,你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。假如你发送SIGKILL信号给进程,Linux就将进程停止在那里。

2.2 发送信号一般有两种原因

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。

主动式:通过系统调用kill来向指定进程发送信号。

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SIGTOP和SIGKILL是不可更改的。

2.3 信号处理函数

  • signal.signal(signalnum, handler):设置信号处理的函数。
  • signal.alarm(time):设置发送SIGALRM信号的定时器。
  • os.kill:这个不属于signal模块,但其可以使用给某一进程发送信号。

signal包的核心是使用signal.signal()函数来预设(register)信号处理函数,如下所示:

signalnum为某个信号,handler为该信号的处理函数。我们在信号基础里提到,进程可以无视信号,可以采取默认操作,还可以自定义操作。当handler为signal.SIG_IGN时,信号被无视(ignore)。当handler为singal.SIG_DFL,进程采取默认操作(default)。当handler为一个函数名时,进程采取函数中定义的操作。

在主程序中,我们首先使用signal.signal()函数来预设信号处理函数。然后我们执行signal.pause()来让该进程暂停以等待信号,以等待信号。当信号SIGUSR1被传递给该进程时,进程从暂停中恢复,并根据预设,执行SIGTSTP的信号处理函数myHandler()。myHandler的两个参数一个用来识别信号(signum),另一个用来获得信号发生时,进程栈的状况(stack frame)。这两个参数都是由signal.singnal()函数来传递的。

当程序运行到signal.pause()的时候,进程暂停并等待信号。此时,通过按下CTRL+Z向该进程发送SIGTSTP信号。我们可以看到,进程执行了myHandle()函数, 随后返回主程序,继续执行。(当然,也可以用$ps查询process ID, 再使用$kill来发出信号。)

(进程并不一定要使用signal.pause()暂停以等待信号,它也可以在进行工作中接受信号,比如将上面的signal.pause()改为一个需要长时间工作的循环。)

我们可以根据自己的需要更改myHandler()中的操作,以针对不同的信号实现个性化的处理。

2.3 定时发出SIGALRM信号

一个有用的函数是signal.alarm(),它被用于在一定时间之后,向进程自身发送SIGALRM信号:

我们这里用了一个无限循环以便让进程持续运行。在signal.alarm()执行5秒之后,进程将向自己发出SIGALRM信号,随后,信号处理函数myHandler开始执行。

2.4 发送信号

signal包的核心是设置信号处理函数。除了signal.alarm()向自身发送信号之外,并没有其他发送信号的功能。但在os包中,有类似于Linux的kill命令的函数,分别为:

分别向进程和进程组(见Linux进程关系)发送信号,sid为信号所对应的整数或者singal.SIG*。

如下测试:

运行该程序,然后通过另外一个进程来发送信号。

发送消息的代码如下:

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。

实际上signal, pause,kill和alarm都是Linux应用编程中常见的C库函数,在这里,我们只不过是用Python语言来实现了一下。实际上,Python 的解释器是使用C语言来编写的,所以有此相似性也并不意外。此外,在Python 3.4中,signal包被增强,信号阻塞等功能被加入到该包中。


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