数字信号处理的fpga实现_Linux开发吃金豆程序设计报告[通俗易懂]

本文介绍3个与网络编程有关的3个信号

一、SIGHUP信号处理

信号产生的情景：
- 1.如果终端接口检测到一个连接断开，则将此信号送给与该终端相关的控制进程（会话首进程）
  - 此信号被送给session结构中s_leader字段所指向的进程。仅当终端的CLOCAL标志没有设置时，在上述条件下才产生此信号（如果所连接的终端是本地的，则设置该终端的CLOCAL标志。它告诉终端驱动程序忽略所有调制解调器的状态行）
  - 注意：接到此信号的会话首进程可能在后台。这区别于由终端正常产生的几个信号（中断、退出和挂起），这些信号总是传递给前台进程组
- 2.如果会话首进程终止，也产生此信号，在此情况下，此信号送给前台进程组的每一个进程
程序对此信号的默认动作为终止程序
通常用此信号通知守护进程再次读取它们的配置文件。选用SIGHUP的理由是，守护进程不会有控制终端，通常绝不会接收到这种信号。一个典型的例子就是xinetd超级服务程序（见下面的演示案例）

演示案例（xinetd超级服务程序）

xinetd程序在接收到SIGHUP信号之后将调用hard_reconfig函数，它循环读取/etc/xinetd.g/目录下的每个子配置文件，并检测其变化

如果某个正在运行的子服务的配置文件被修改以停止服务，则xinetd主程序将给该子服务进程发送SIGTERM信号以结束它。如果某个子服务的配置文件被修改以开启服务，则xinetd将创建新的socket并将其绑定到该服务对应的端口上

现在来分析xinetd处理SIGHUP信号的流程。下面是检测机器的环境：

从ps的输出可以看出，xinetd创建子进程7442，它运行echo-stream内部服务

从lsof输出来看，xinetd打开了一个管道。该管道的读端文件描述符的值是3，写端文件描述符的值是4（这个就是我们前面介绍的统一事件源）

现在我们修改/etc/xinetd.d/目录下的部分配置文件，并给xinetd发送一个SIGHUP信号，操作如下：

我们使用streace命令跟踪程序执行时调用的系统调用和接收到的信号。此处我们根据进程7438（即xinetd服务器程序），输出内容如下，每个部分用空行隔开，共4个部分：

第一部分：描述程序接收到SIGHUP信号时，信号处理函数使用管道通知主程序该信号的到来。信号处理函数往文件描述符4（管道的写端）写入信号值1（SIGHUP信号），而主程序使用poll检测到文件描述符3（管道的读端）上有可读事件，就将管道上的数据读入

第二部分：描述符了xinetd重新读取一个子配置文件的过程

第三部分：描述了xinetd给子进程echo-stream（PID为7442）发送SIGTERM信号来终止该子进程，调用waitpid来等待子进程结束

第四部分：描述了xinetd启动telnet服务的过程：创建一个流服务socket并将其绑定到端口23上，然后监听该端口

二、SIGPIPE信号处理

信号产生的情景：
- 如果在管道的读进程已终止时写管道，则产生此信号
- 当类型为SOCK_STREAM的套接字已不再连接时，进程写该套接字也产生此信号
程序对此信号的默认动作为终止程序
引起SIGPIPE信号的写操作将设置errno为EPIPE
信号处理：
- 我们可以使用send函数的MSG_NOSIGNAL标志来禁止写操作触发SIGPIPE信号
- 我们也可以根据errno值来判断管道或者socket连接的读端是否已经关闭
- 我们也可以根据I/O复用系统来检测管道和socket连接的读端是否已经关闭。以poll为例，当管道的读端关闭时，写端文件描述符上的POLLHUP事件将被触发；当socket连接对对方关闭时，socket上的POLLRDHUP事件将被触发

三、SIGURG信号处理

信号产生的情景：此信号通知进程已经发生了一个紧急情况。在网络连接上接到带外的数据时，可选择的产生此信号
程序对此信号的默认动作为忽略此信号
处理带外数据：在前面文章中（Linux(程序设计):59—SIGHUP、SIGPIPE、SIGURG信号处理（附SIGURG信号处理普通数据与外带数据案例）），我们介绍了select在接收到带外数据时将返回，并向应用程序报告socket上的异常事件。此处我们可以使用SIGURG信号处理带外数据

演示案例（处理带外数据）

//sigurg.cpp
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <libgen.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>

#define LISTEN_NUM  5
#define BUFFER_SIZE 1024

static int client_fd; //客户端的fd

void add_signal(int signal_no,void (*sig_handler)(int signal_no));

void sig_handler(int signal_no);

int main(int argc,char* argv[])
{    
    if(argc!=3){
        printf("usage:./%s [server ip] [server port]\n",basename(argv[1]));
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    const char* ip;
    int server_fd,port;

    ip=argv[1];
    port=atoi(argv[2]);

    //创建套接字
    if((server_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){
        perror("socket");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    //初始化服务器地址
    struct sockaddr_in server_address;
    bzero(&server_address,sizeof(server_address));
    server_address.sin_family=AF_INET;
    server_address.sin_port=htons(port);
    if(inet_pton(AF_INET,ip,&server_address.sin_addr)==-1){
        perror("inet_pton");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //绑定服务端地址
    if(bind(server_fd,(struct sockaddr*)&server_address,sizeof(server_address))==-1){
        perror("bind");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    
    //开启监听
    if(listen(server_fd,LISTEN_NUM)==-1){
        perror("listen");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    //接受客户端连接
    struct sockaddr_in client_address;
    socklen_t client_address_len=sizeof(client_address);
    bzero(&client_address,sizeof(client_address));
 
    if((client_fd=accept(server_fd,(struct sockaddr*)&client_address,&client_address_len))==-1){
        perror("accept");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    else{
        //添加SIGURG信号处理函数
        add_signal(SIGURG,sig_handler);

        //使用SIGURG之前，必须设置socket的宿主进程或进程组
        fcntl(client_fd,F_SETOWN,getpid());

        int recv_ret_value;
        char recv_buffer[BUFFER_SIZE];
        //接收普通数据
        while(1)
        {
            bzero(recv_buffer,sizeof(recv_buffer));
            //接收数据
            recv_ret_value=recv(client_fd,recv_buffer,sizeof(recv_buffer-1),0);
            if(recv_ret_value<0){
                perror("recv");
                close(client_fd);
                close(server_fd);
                exit(EXIT_FAILURE);
            }
            else if(recv_ret_value==0){
                break;
            }
            else{
                printf("recv normal data:%s ,%d bytes\n",recv_buffer,recv_ret_value);
            }
        }
        close(client_fd);
    }

    
    close(server_fd);
    exit(EXIT_SUCCESS);
}

void add_signal(int signal_no,void (*sig_handler)(int signal_no))
{
    struct sigaction act;
    act.sa_handler=sig_handler;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags=0;
    
    //对信号进行处理
    sigaction(signal_no,&act,NULL);
}

void sig_handler(int signal_no)
{
    //在这个信号处理函数中，我们接收带外数据
    int save_errno=errno;

    int recv_ret_value;
    char recv_buffer[BUFFER_SIZE];
    bzero(recv_buffer,sizeof(recv_buffer));
    //接收带外数据
    recv_ret_value=recv(client_fd,recv_buffer,sizeof(recv_buffer-1),0);
    printf("recv oob data:%s ,%d bytes\n",recv_buffer,recv_ret_value);

    errno=save_errno;
}