嵌入式Linux：發(fā)送實(shí)時(shí)信號(hào)

非實(shí)時(shí)信號(hào)有一個(gè)明顯的局限性：當(dāng)同一個(gè)信號(hào)多次發(fā)生時(shí)，它只會(huì)被記錄為一次，且不會(huì)記錄發(fā)生的次數(shù)。因此，當(dāng)該信號(hào)被解除阻塞后，它僅會(huì)被處理一次。這種行為使得標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)在某些應(yīng)用場(chǎng)景下不夠靈活。

相比之下，實(shí)時(shí)信號(hào) 提供了幾個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)：

• 信號(hào)范圍擴(kuò)大：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)僅提供 SIGUSR1 和 SIGUSR2 供用戶自定義使用，而實(shí)時(shí)信號(hào)的編號(hào)范圍更大（SIGRTMIN 到 SIGRTMAX，對(duì)應(yīng)編號(hào)范圍 34~64），可以應(yīng)用于更多自定義目的。

• 隊(duì)列化管理：實(shí)時(shí)信號(hào)采取隊(duì)列化管理，這意味著如果同一個(gè)實(shí)時(shí)信號(hào)多次發(fā)生，內(nèi)核將記錄每次事件并按順序傳遞，而標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)只會(huì)傳遞一次。

• 附帶數(shù)據(jù)：實(shí)時(shí)信號(hào)允許攜帶附帶數(shù)據(jù)（可以是整型數(shù)據(jù)或指針），供接收方在信號(hào)處理函數(shù)中使用，這為信號(hào)傳遞帶來(lái)了更大的靈活性。

• 傳遞順序保證：當(dāng)多個(gè)不同的實(shí)時(shí)信號(hào)處于等待狀態(tài)時(shí)，信號(hào)編號(hào)越小的信號(hào)會(huì)優(yōu)先傳遞。如果同一個(gè)信號(hào)多次發(fā)生，傳遞順序會(huì)與發(fā)送順序保持一致。

為了使用實(shí)時(shí)信號(hào)，通常需要滿足以下要求：

• 發(fā)送實(shí)時(shí)信號(hào)：發(fā)送進(jìn)程需要使用 sigqueue() 系統(tǒng)調(diào)用發(fā)送實(shí)時(shí)信號(hào)及其伴隨數(shù)據(jù)。

• 接收實(shí)時(shí)信號(hào)：接收進(jìn)程需要為該信號(hào)設(shè)置信號(hào)處理函數(shù)，并在 sigaction 函數(shù)中啟用 SA_SIGINFO 標(biāo)志，以確?？梢越邮瞻殡S數(shù)據(jù)。

sigqueue() 的函數(shù)原型如下：

#include <signal.h>int sigqueue(pid_t pid, int sig, const union sigval value);

• 參數(shù)：

• pid：接收信號(hào)的進(jìn)程 ID。

• sig：需要發(fā)送的信號(hào)編號(hào)。與 kill() 類(lèi)似，也可以將 sig 設(shè)置為 0 來(lái)檢查進(jìn)程是否存在。

• value：一個(gè) union sigval 類(lèi)型的值，表示伴隨信號(hào)傳遞的數(shù)據(jù)，可以是整型或指針。

• 返回值：

• 成功返回 0；

• 失敗返回 -1，并設(shè)置 errno。

union sigval 是一個(gè)共用體，定義如下：

typedef union sigval {    int sival_int;    // 整型數(shù)據(jù)    void *sival_ptr;  // 指針數(shù)據(jù)} sigval_t;

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發(fā)送進(jìn)程

使用 sigqueue() 向另一個(gè)進(jìn)程發(fā)送實(shí)時(shí)信號(hào)及其伴隨數(shù)據(jù)。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h> int main(int argc, char *argv[]) {    union sigval sig_val;    int pid, sig;        // 檢查參數(shù)個(gè)數(shù)    if (argc < 3) {        exit(-1);    }        // 獲取命令行傳遞的參數(shù)    pid = atoi(argv[1]);    sig = atoi(argv[2]);        printf("Sending signal %d to process %d\n", sig, pid);        // 發(fā)送信號(hào)，附帶整型數(shù)據(jù)    sig_val.sival_int = 10;    if (sigqueue(pid, sig, sig_val) == -1) {        perror("sigqueue error");        exit(-1);    }        puts("Signal sent successfully!");    return 0;}

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接收進(jìn)程

使用 sigaction() 綁定實(shí)時(shí)信號(hào)處理函數(shù)，并接收伴隨數(shù)據(jù)。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <signal.h>#include <unistd.h> static void sig_handler(int sig, siginfo_t *info, void *context) {    sigval_t sig_val = info->si_value;        printf("Received real-time signal: %d\n", sig);    printf("Attached data: %d\n", sig_val.sival_int);} int main(int argc, char *argv[]) {    struct sigaction sa = {0};    int sig;        // 檢查參數(shù)個(gè)數(shù)    if (argc < 2) {        exit(-1);    }        // 獲取命令行傳遞的信號(hào)編號(hào)    sig = atoi(argv[1]);        // 綁定信號(hào)處理函數(shù)    sa.sa_sigaction = sig_handler;    sa.sa_flags = SA_SIGINFO;  // 啟用 SA_SIGINFO 標(biāo)志，以接收附帶數(shù)據(jù)        if (sigaction(sig, &sa, NULL) == -1) {        perror("sigaction error");        exit(-1);    }        // 無(wú)限循環(huán)，等待信號(hào)    while (1) {        sleep(1);    }        return 0;}

標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和實(shí)時(shí)信號(hào)在 Linux 信號(hào)處理機(jī)制中各有優(yōu)劣。標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)適用于大多數(shù)常見(jiàn)場(chǎng)景，但其無(wú)法記錄信號(hào)的多次發(fā)生，且缺少附帶數(shù)據(jù)傳遞的能力。而實(shí)時(shí)信號(hào)則提供了更靈活的功能，包括多次傳遞信號(hào)、附帶數(shù)據(jù)和保證傳遞順序。這些特性使得實(shí)時(shí)信號(hào)在高性能和復(fù)雜信號(hào)處理需求下尤為有用。