Python 和信号处理程序

Question

我需要对 python 中的信号处理程序进行一些说明，因为我并不完全了解它们的工作原理、如何使用它们以及有哪些限制。

我打算在 linux 上使用 USR 信号，以便与作为服务在后台运行的 python 程序进行通信。

我发现，正如预期的那样，我发送的信号似乎以异步方式立即得到处理。

因此，我曾经认为注册的信号处理程序在它们自己的线程中运行，我认为这可以解释为什么下面的代码会一次打印多行 Signal handler called with signal 10在循环中发送信号时

#!/usr/bin/python3.5
# This is the file signal_example.py

import signal, time, os

def handler(signum, frame):
    print('Signal handler called with signal', signum)
    time.sleep(20)

signal.signal(signal.SIGUSR1, handler)

time.sleep(100)


#!/usr/bin/bash
for ((i=0;i<100;i=i+1)); do 
    killall -s SIGUSR1 signal_example.py; 
done

但是，文档指出 (https://docs.python.org/3.4/library/signal.html)“Python 信号处理程序始终在主 Python 线程中执行，即使信号是在另一个线程中接收到的也是如此。”。此外，对于上述示例，我没有看到在我的系统上运行单独的线程。

我现在想知道，我使用信号的方法的实际含义和限制是什么，以及我如何才能正确地做相关的事情，例如被调用的信号处理程序的实例之间的通信。

例如，在某些情况下，我希望能够延迟信号处理程序中某些代码的执行，直到处理完之前的同类信号为止。我也不明白有多少信号将被“并行”处理，以及当“队列”已满时会发生什么......

我一直在研究 Pyhton 的 asyncio，它似乎提供了对异步代码的一些控制，并且还提供了自己的方式来注册信号处理程序。它似乎提供了一些帮助，但是，它似乎对我帮助不大，因为我看到的行为(信号在收到时几乎被处理)实际上是我想要的。我看到的 asyncio 信号处理程序的使用似乎是在事件循环中执行信号。在我开始使用的部分阻塞代码中，这可能为时已晚。我可以在单独的线程中运行其中的一些(使用相应的 asyncio 函数)，但不能使整个代码成为非阻塞的。

Answer 1

I intend to use USR signals on linux in order to communicate with a python program running in the background as a service.

这听起来真是个坏主意。以下是几个原因:

• Unix 信号是异步传递的，这意味着您可以在任何库代码运行时获取信号，例如在调用 malloc 的过程中。因此，只有少数函数是 async-signal-safe ，即可以安全地从信号处理程序调用。 Python 代码根本无法在信号处理程序内部执行，因此 signal.signal 设置的处理程序不会执行 Python 函数，而只是设置一个全局标志。这个标志由执行 Python 处理函数的主线程不时检查。这意味着无法保证信号会立即传送，即您不能依赖操作系统提供的信号传送保证。

• 信号可能会在前一个信号的处理程序执行期间到达。这就是为什么您看到多行被打印出来的原因，这是信号处理程序本身被信号中断并重新进入的结果。

• 除非您使用专门的 POSIX 调用设置信号处理程序(并且使用这些调用设置的处理程序不能直接执行 Python 代码)，否则信号不会排队。即使在排队时，除了非实时信号外，生成和传递之间的信号顺序也不会保留。

• 信号与多线程代码的交互非常糟糕，即使在纯 C 中也是如此。

如果您有一个需要与之通信的服务，您可以有一个从命名管道读取或在套接字上监听的线程。写入管道或打开套接字将作为进程的信号。这也允许将附加信息传递给服务。