python进程间通信--信号Signal

信号signal 是python进程间通信多种机制中的其中一种机制。可以对操作系统进程的控制，当进程中发生某种原因而中断时，可以异步处理这个异常。

信号通过注册的方式‘挂’在一个进程中，并且不会阻塞该进程的运行。一个进程一旦接收到其他进程（可能是应用中的其他进程，也可能使操作系统中的进程）发送的信号就会打断原来的程序执行流程来处理这个信号。

名词理解：

异步: 程序在执行中利用内核功能帮助完成必要的辅助操作,不影响应用层持续执行

注意: 这里的同步和异步机制是相对多进程而言的。

在多个进程中通信的机制中，只有singal是异步执行的，另外python进程间通信的机制还有pipe(管道)，queue(队列)，value(共享空间)等等。

signal可以用在什么地方？

siganl的应用:

1. 故障定位技术(进程的底层故障，例如进程突然中断和一些可能性较小的故障)

2. 对进程的流程控制 

首先说说与信号signal有关的几个函数

（1）os.kill(pid,sig)

发送一个信号给某个进程

参数解析：

pid 指定发送信号的进程号

sig  要发送的信号代号(需要通过signal模块获取)

(2)signal.alarm(sec)  非阻塞函数

设置时钟信号,在一定时间后给自身发送一个SIGALRM信号

原理: 时钟的创建是进程交由操作系统内核(kernal)帮助创建的

时钟和进程之间是异步执行的，当时钟到时,内核会发送信号给进程，进程接收信号进行相应的响应操作。

注意：如果设置多个时钟，后面的时钟会覆盖前面的时钟,一个进程只有一个挂起的时钟。

(3)signal.pause()

阻塞进程,等待一个信号.当接收到信号时就会停止阻塞

例如:等待signal()函数的发送

（4）signal.signal(sig,handler)

这是信号中最关键的一个方法，用于声明一个信号。当进程运行过程中出现故障异常或者需要进程间通信时，由操作系统内核中的进程或者应用中的进程发出处理信号，通知注册了信号的进程进行处理。

signal.signal(sig,handler)

参数理解：

sig 要处理的信号名称

handler 信号处理方法  

可选值: SIG_DFL    表示默认方法处理

               SIG_IGN    表示忽略这个信号(一般为了避免父进程和子进程的互相干扰而使用)

               handler       自定义回调函数

 

自定义回调函数handler:

这个是当用于在进程捕捉到其他进程发送的信号时调用的函数，当此函数返回时，进程继续继续按原来的逻辑顺序执行。此函数在定义时python普通函数的定义没有区别。函数名不一定是handler，但作为作为参数传入signal()方法的参数名一定是与定义handler函数的函数相同。

def  handler(signum,frame)：

    do  something…

 1）sig ：接收到的信号编号，signal模块内部定义了一些常用的内核信号，并为它们进行了编号。

例如：

windows操作系统下

SIGNALINT编号为2

>>>signal.SIGINT

<Signals.SIGINT: 2>

SIGBREAK编号为21

>>>signal.SIGBREAK

<Signals.SIGBREAK: 21>

注意：windows操作系统没有SIGUSR1和SIGUSR2这两个型号类型，linux操作系统才有。

2） frame：信号结构对象(可以通过结构对象查看信号信息,基本不用)

signal函数实际上是一个异步的回调函数,只要执行了该函数,则进程任意时候接收到相应信号都会处理。 这里的异步就是上文提到的异步机制，是计算机内核程序与本进程间同时运行，互相不干扰的一种机制，对于进程的正常执行有着关键的作用。这种异步机制在任何后端编程语言中都是存在的，只不过实现的方式和细节不一样而已。

singnal怎么用？

一般信号signal是在需要检测异常的程序的开头就定义好了，程序顺序向下运行时，一旦捕获到操作系统发出的signal或者其他进程发出的signal，马上就会停止当前的程序运行状态，去处理捕获到的signal。

案例：

注册signal
import signal
import os
import time

print("The process's PID is:",os.getpid())
def handle_signal(signum,frame):
    print('Received and handle:',signum)

#注册信号处理程序
signal.signal(signal.SIGUSR1,handle_signal)
signal.signal(signal.SIGUSR2,handle_signal)

print("The process's PID is:",os.getpid())

while True:
    print('Waiting...')
    print(time.ctime())
    time.sleep(2)

终端分别输入输入：

>>> os.kill(7094,signal.SIGUSR1)
>>> os.kill(7094,signal.SIGUSR2)

结果：

Waiting...
Sat Nov 17 12:19:26 2018
Waiting...
Sat Nov 17 12:19:28 2018
Received and handle: 10
Waiting...
Sat Nov 17 12:19:30 2018

Waiting...
Sat Nov 17 12:22:21 2018
Received and handle: 12
Waiting...
Sat Nov 17 12:22:23 2018

处理interrupt

import signal
import os
import sys
import time

print("The process's PID is:",os.getpid())

def handle_signal(signum,frame):
    print('Received and handle:',signum)

def handle_interrupt(signum,frame):
    print('Receive keyboard interrupt')
    sys.exit(0)  #退出进程

#注册信号处理程序
signal.signal(signal.SIGINT,handle_interrupt)
signal.signal(signal.SIGUSR1,handle_signal)

while True:
    print('Waiting...')
    print(time.ctime())
    time.sleep(2)

终端输入：

>>> os.kill(7625,signal.SIGINT)

会退出进程

如果注册函数改为

signal.signal(signal.SIGINT,signal.SIG_IGN)

则会忽略终端发出的SIGINT

时钟

给signal设定时钟
def handle_signal(signum,frame):
    print('Time is up!',signum)
    sys.exit()

signal.signal(signal.SIGALRM,handle_signal)
signal.alarm(3)

while True:
    print(time.ctime())
    time.sleep(1)

结果：

Sat Nov 17 13:21:51 2018
Sat Nov 17 13:21:52 2018
Sat Nov 17 13:21:53 2018
Time is up! 14

附录：

windows下的sig信号类型

>>> dir(signal)

['CTRL_BREAK_EVENT', 'CTRL_C_EVENT', 'Handlers', 'NSIG', 'SIGABRT', 'SIGBREAK', 'SIGFPE', 'SIGILL', 'SIGINT', 'SIGSEGV', 'SIGTERM', 'SIG_DFL', 'SIG_IGN', 'Signals', '_IntEnum', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', '_enum_to_int', '_int_to_enum', '_signal', 'default_int_handler', 'getsignal', 'set_wakeup_fd', 'signal']

linux下的sig信号类型

>>> dir(signal)

['ITIMER_PROF', 'ITIMER_REAL', 'ITIMER_VIRTUAL', 'ItimerError', '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__', '__package__', 'alarm', 'default_int_handler', 'getitimer', 'getsignal', 'pause', 'set_wakeup_fd', 'setitimer', 'siginterrupt', 'signal']

常用信号类型解析

SIGHUP   断开连接

SIGINT    ctrl-C

SIGUIT    ctrl-

SIGTSTP   ctrl-z

SIGKILL    终止进程且不能被处理

SIGSTOP   暂停进程且不能被处理

SIGALRM   时钟进程

SIGCHLD   子进程状态改变发送给父进程信息号(但一般父进程不会处理)

参考文章：

https://www.cnblogs.com/xautxuqiang/p/5339602.html

https://www.cnblogs.com/madsnotes/articles/5688681.html