嵌入式Linux：信號分類

在Linux系統(tǒng)中，信號可以從兩個不同的角度進行分類：一是從可靠性方面，將信號分為可靠信號與不可靠信號；二是從實時性方面，將信號分為實時信號與非實時信號。

在 Linux 系統(tǒng)下使用"kill -l"命令可查看到所有信號，如下所示：

圖中，信號編號在1到31之間的信號被定義為不可靠信號（非實時信號）。這些信號主要繼承自早期的UNIX系統(tǒng)，使用了最初設(shè)計的簡單信號機制。在這種機制中，如果一個信號在進程處理另一個相同信號時到達，該信號可能會被丟失，從而導致進程錯過某些事件。信號編號在34到64之間的信號被定義為可靠信號（實時信號）。與不可靠信號不同，可靠信號支持排隊處理，即使多個相同信號在處理過程中到達，它們也不會被丟失，而是按照到達順序依次處理。

值得注意的是，可靠信號（實時信號）并沒有像不可靠信號那樣的具體名稱，而是采用了相對編號的方式來表示。這些信號使用SIGRTMIN+N或SIGRTMAX-N的形式進行表示，其中：

• SIGRTMIN是可靠信號（實時信號）的最小編號，通常為34。

• SIGRTMAX是可靠信號（實時信號）的最大編號，通常為64。

因此，SIGRTMIN+1代表編號為35的可靠信號（實時信號），SIGRTMAX-1代表編號為63的可靠信號（實時信號）。

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不可靠信號與可靠信號

1.1、不可靠信號

早期UNIX系統(tǒng)中的信號機制被稱為不可靠信號，Linux的信號機制基本上繼承自早期UNIX系統(tǒng)。所以信號機制設(shè)計相對簡單，雖然實現(xiàn)了基本的進程間通信功能，但在實際應用中暴露出一些顯著問題。

其主要問題包括：

• 信號處理后恢復默認行為
  在早期的UNIX中，進程每次處理完信號后，系統(tǒng)會自動將該信號的處理方式恢復為默認操作。

  這意味著，如果用戶希望持續(xù)使用自定義的信號處理函數(shù)，就需要在信號處理函數(shù)的末尾再次調(diào)用signal()函數(shù)重新綁定處理函數(shù)。

  這種機制增加了編程的復雜性，并且容易導致程序員在忽略這個步驟時發(fā)生錯誤。

• 信號可能丟失
  另一個更嚴重的問題是不可靠信號可能會丟失。

  當進程正在處理一個信號時，如果相同類型的另一個信號到達，第二個信號可能會被直接丟棄，導致進程錯過了重要的事件。

  這在關(guān)鍵任務應用中尤其危險。

雖然Linux仍然支持不可靠信號機制，但對其進行了改進。Linux修復了在信號處理函數(shù)執(zhí)行后必須手動重新綁定處理函數(shù)的問題。在現(xiàn)代Linux系統(tǒng)中，一旦信號處理函數(shù)被綁定，除非顯式更改，否則它將一直保持有效。

然而，信號丟失問題仍然存在。這意味著，在處理不可靠信號時，如果在信號處理期間有相同信號再次到達，該信號可能無法被捕獲。

1.2、可靠信號

為了克服不可靠信號的缺陷，Linux引入了可靠信號機制?？煽啃盘栔С峙抨牐词惯M程在處理某個信號時有新的信號到達，這些信號也不會丟失，而是被加入隊列，待當前信號處理完成后再依次處理。

Linux還引入了新的信號發(fā)送函數(shù)sigqueue()和信號綁定函數(shù)sigaction()，進一步增強了信號處理的靈活性和可靠性。sigqueue()不僅可以發(fā)送信號，還可以附帶一個整數(shù)值或指針，傳遞額外的信息。sigaction()則允許更精細地控制信號的行為，替代了傳統(tǒng)的signal()函數(shù)。

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實時信號和非實時信號

Linux信號的另一種分類方式是根據(jù)實時性來區(qū)分為實時信號與非實時信號。

2.1、非實時信號

非實時信號指的是傳統(tǒng)的、不支持排隊的信號。這類信號在早期的UNIX系統(tǒng)中得以引入，信號編號一般在1到31之間。這些信號在處理時沒有嚴格的順序保證，并且如果在處理某個信號時有相同類型的新信號到達，后者可能會被忽略或丟失。因此，這類信號被稱為不可靠信號。

2.2、實時信號

實時信號是為了解決非實時信號在處理可靠性方面的不足而引入的。實時信號的一個顯著特點是它們支持排隊，即使在處理某個信號期間有新的相同類型的信號到達，這些信號也不會被丟棄，而是按照到達的順序依次處理。這樣，實時信號保證了多個信號都能被正確接收和處理，因此它們被稱為可靠信號。

在實際編程中，開發(fā)者應當根據(jù)應用需求選擇合適的信號類型。對于簡單的進程間通信或用戶交互，標準的非實時信號可能已經(jīng)足夠。而對于需要保證信號處理順序且不能丟失的重要任務，使用可靠信號或?qū)崟r信號是更好的選擇。