python中對信號的處理詳解

更新時間：2021年07月05日 11:48:20 作者：鋼閘門

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于python中對信號處理的相關(guān)資料, 計算機(jī)借助信號來接收和發(fā)送各種命令,操作系統(tǒng)針對其編程要接收或生成的每種命令列出了至少一個信號,需要的朋友可以參考下

什么是信號

信號（signal）-- 進(jìn)程間通訊的一種方式，也可作為一種軟件中斷的方法。一個進(jìn)程一旦接收到信號就會打斷原來的程序執(zhí)行來按照信號進(jìn)行處理。

簡化術(shù)語，信號是一個事件，用于中斷運(yùn)行功能的執(zhí)行。信號始終在主Python線程中執(zhí)行。對于信號，這里不做詳細(xì)介紹。

Python封裝了操作系統(tǒng)的信號功能的庫 singal 的庫。singal 庫可以使我們在python程序中中實現(xiàn)信號機(jī)制。

Python的信號處理

首先需要了解Python為什么要提供 signal Library。信號庫使我們能夠使用信號處理程序，以便當(dāng)接收信號時都可以執(zhí)行自定義任務(wù)。

Mission：當(dāng)接收到信號時執(zhí)行信號處理方法

可以通過使用 signal.singal() 函數(shù)來實現(xiàn)此功能

Python對信號的處理

通常情況下Python 信號處理程序總是會在主 Python 主解析器的主線程中執(zhí)行，即使信號是在另一個線程中接收的。這意味著信號不能被用作線程間通信的手段。你可以改用 threading 模塊中的同步原語。

Python信號處理流程，需要對信號處理程序（signal handling ）簡要說明。signal handling 是一個任務(wù)或程序，當(dāng)檢測到特定信號時，處理函數(shù)需要兩個參數(shù)，即信號id signal number （Linux 中 1-64），與堆棧幀 frame。通過相應(yīng)信號啟動對應(yīng) signal handling ，signal.signal() 將為信號分配處理函數(shù)。

如：當(dāng)運(yùn)行一個腳本時，取消，此時是捕獲到一個信號，可以通過捕獲信號方式對程序進(jìn)行異步的優(yōu)雅處理。通過將信號處理程序注冊到應(yīng)用程序中：

import signal  
import time 

def handler(a, b):  # 定義一個signal handling
    print("Signal Number:", a, " Frame: ", b)  
  
signal.signal(signal.SIGINT, handler)  # 將handle分配給對應(yīng)信號
  
while True:  
    print("Press ctrl + c")
    time.sleep(10)

如果不對對應(yīng)信號進(jìn)行捕獲處理時，python將會拋出異常。

root@Seal:/mnt/d/pywork/signal# python signal.py
^CTraceback (most recent call last):
  File "signal.py", line 3, in <module>
    while True:
KeyboardInterrupt

信號枚舉

信號的表現(xiàn)為一個int，Python的信號庫有對應(yīng)的信號枚舉成員

其中常用的一般有，

SIGINT control+c

SIGTERM 終止進(jìn)程軟件終止信號

SIGKILL 終止進(jìn)程殺死進(jìn)程

SIGALRM 超時

信號	說明
SIG_DFL
SIG_IGN	標(biāo)準(zhǔn)信號處理程序，它將簡單地忽略給定的信號
SIGABRT SIGIOT	來自 abort 的中止信號。 abort 導(dǎo)致異常進(jìn)程終止。通常由檢測內(nèi)部錯誤或嚴(yán)重破壞約束的庫函數(shù)調(diào)用。例如，如果堆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被堆溢出損壞， malloc() 將調(diào)用 abort()
SIGALRM SIGVTALRM SIGPROF	如果你用 setitimer 這一類的報警設(shè)置函數(shù)設(shè)置了一個時限，到達(dá)時限時進(jìn)程會接收到 SIGALRM, SIGVTALRM 或者 SIGPROF。但是這三個信號量的含義各有不同，SIGALRM 計時的是真實時間，SIGVTALRM計時的是進(jìn)程使用了多少CPU時間，而 SIGPROF 計時的是進(jìn)程和代表該進(jìn)程的內(nèi)核用了多少時間。
SIGBUS	總線發(fā)生錯誤時，進(jìn)程接收到一個SIGBUS信號。舉例來說，存儲器訪問對齊或者或不存在對應(yīng)的物理地址都會產(chǎn)生SIGBUS信號。
SIGCHLD	當(dāng)子進(jìn)程終止、被中斷或被中斷后恢復(fù)時，SIGCHLD信號被發(fā)送到進(jìn)程。該信號的一個常見用法是指示操作系統(tǒng)在子進(jìn)程終止后清理其使用的資源，而不顯式調(diào)用等待系統(tǒng)調(diào)用。
SIGILL	非法指令。當(dāng)進(jìn)程試圖執(zhí)行非法、格式錯誤、未知或特權(quán)指令時，SIGILL信號被發(fā)送到該進(jìn)程。
SIGKILL	發(fā)送SIGKILL信號到一個進(jìn)程可以使其立即終止(KILL)。與SIGTERM和SIGINT相不同的是，這個信號不能被捕獲或忽略，接收過程在接收到這個信號時不能執(zhí)行任何清理。以下例外情況適用:
SIGINT	來自鍵盤的中斷 (CTRL + C)。 KeyboardInterrupt
SIGPIPE	當(dāng)一個進(jìn)程試圖寫入一個沒有連接到另一端進(jìn)程的管道時，SIGPIPE信號會被發(fā)送到該進(jìn)程。
SIGTERM	終結(jié)信號。 KILL -15 \|KILL
SIGUSR1 SIGUSR2	用戶自定義信號
SIGWINCH	終端窗口大小已變化
SIGHUP	在控制終端上檢測到掛起或控制進(jìn)程的終止。

Reference：[signal-wikipedia](

信號函數(shù)

Python的信號庫中也有很多常用的函數(shù)

signal.alarm(time)

創(chuàng)建一個 SIGALRM 類型的信號，time為預(yù)定的時間，設(shè)置為0時取消先前設(shè)置的定時器

signal.pause()

可以使代碼邏輯處理過程睡眠，直到收到信號，然后調(diào)用對應(yīng)的handler。

import signal
import os
import time

def do_exit(sig, stack):
    raise SystemExit('Exiting')

signal.signal(signal.SIGINT, signal.SIG_IGN)
signal.signal(signal.SIGUSR1, do_exit)

print('My PID:', os.getpid())

signal.pause()

在執(zhí)行時，忽略了ctrl + c的信號，對USR1做退出操作

signal.setitimer(which, seconds, interval)

which： signal.ITIMER_REAL，signal.ITIMER_VIRTUAL 或 signal.ITIMER_PROF

seconds：多少秒后觸發(fā)which。seconds設(shè)置為0可以清除which的計時器。

interval：每隔interval秒后觸發(fā)一次

os.getpid()

獲得當(dāng)前執(zhí)行程序的pid

Windows下信號的使用

在Linux中，可以通過任何可接受的信號枚舉值作為信號函數(shù)的參數(shù)。在Windows中，SIGABRT, SIGFPE, SIGINT, SIGILL, SIGSEGV, SIGTERM, SIGBREAK。

當(dāng)signal handling需要參數(shù)怎么辦

在一些時候，signal handling的操作需要對應(yīng)主進(jìn)程傳遞進(jìn)來一些函數(shù)，而在整個項目中執(zhí)行過程中的變量與 signal handling不處于一個作用域中，而signal.signal() 不能傳遞其他的參數(shù)，這個時候可以使用 partial 創(chuàng)建一個閉包來解決這個問題。

例如：

import signal
import os
import sys
import time

from functools import partial

"""
這里signal frame默認(rèn)參數(shù)需要放到最后
"""
def signal_handler(test_parameter1, test_parameter2, signal_num, frame):
    print "signal {} exit. {} {}".format(signal_num, test_parameter1, test_parameter2)
    sys.exit(1)


a=1
b=2
signal.signal(signal.SIGINT, partial(signal_handler, a, b) )
print('My PID:', os.getpid())

signal.pause()

忽略信號

signal定義了忽略接收信號的方法。為了實現(xiàn)信號的處理，需要使用signal.signal() 將默認(rèn)的信號與signal.SIG_IGN 注冊，即可忽略對應(yīng)的信號中斷，kill -9 不可忽略。

import signal
import os
import time

def receiveSignal(signalNumber, frame):
    print('Received:', signalNumber)
    raise SystemExit('Exiting')
    return

if __name__ == '__main__':
    # register the signal to be caught
    signal.signal(signal.SIGUSR1, receiveSignal)

    # register the signal to be ignored
    signal.signal(signal.SIGINT, signal.SIG_IGN)

    # output current process id
    print('My PID is:', os.getpid())

    signal.pause()

常用的信號

import signal
import os
import time
import sys

def readConfiguration(signalNumber, frame):
    print ('(SIGHUP) reading configuration')
    return

def terminateProcess(signalNumber, frame):
    print ('(SIGTERM) terminating the process')
    sys.exit()

def receiveSignal(signalNumber, frame):
    print('Received:', signalNumber)
    return
 
    signal.signal(signal.SIGHUP, readConfiguration)
    signal.signal(signal.SIGINT, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGQUIT, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGILL, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGTRAP, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGABRT, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGBUS, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGFPE, receiveSignal)
    #signal.signal(signal.SIGKILL, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGUSR1, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGSEGV, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGUSR2, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGPIPE, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGALRM, receiveSignal)
    signal.signal(signal.SIGTERM, terminateProcess)