【Linux/Unix系统编程手册笔记】信号

基本概念

概述

信号是事件发生时对进程的通知机制，有时也称为软件中断，信号与硬件中断相似之处在于打断了程序执行的正常流程，大多数情况下，无法预测信号到达的精确时间。
一个具有合适权限的进程能够向另一进程发送信号，信号的这一用法可作为一种同步技术，甚至是进程通信IPC的原始形式。进程也可以向自身发送信号。然而发生进程的诸多信号，通常都是源于内核。

引发内核为进程产生信号的各类事件如下：

• 硬件发生异常：例子包括执行一条异常的机器语言指令，如被0除，或者引用了无法访问的内存区域
• 用户键入能够产生信号的中断特殊字符：包括中断字符（Control-C）
• 发生了软件事件：列入，针对文件描述符的输出变为有效，调整了中断窗口大小、定时器到期、进程执行的CPU时间超限、或者改进程的某个子进程退出

信号分两大类：

• 内核向进程通知事件，构成所谓传统或者标准信号，编号1~31
• 实时信号

信号产生后，会稍后被传递给某一进行，而进程也会采取某些措施来响应信号，在产生和到达期间，信号处于等待状态。如果需要确保一段代码不为传递来的信号所中断，可将信号添加到信号掩码中，会阻止该信号的到达，直到稍后对其解除阻塞。

信号到达后，进程视具体信号执行如下默认操作之一：

• 忽略信号：内核将信号丢失
• 终止进程
• 产生核心转储文件，同时进程终止：核心转储文件包含对进程虚拟内存的镜像，可将其加载到调试器中以检查进程终止时的状态
• 停止进程：暂停进程的执行
• 于之前暂停后再度恢复进程的执行

程序能改变信号到达时的响应行为，称为对信号的处置设置：

• 采取默认行为
• 忽略信号
• 执行信号处理器（信号处理器程序是由程序员编写的函数，用于为响应传递来的信号而执行适当任务）

信号类型和默认行为

Linux标准信号如下：

• SIGABRT：进程调用abort()函数时，系统向进程发送该信号，默认情况下，该信号会终止进程，并产生核心转储文件，用于调试
• SIGALRM：经调用alarm()或setitimer()而设置的实时定时器一旦到期，内核将产生该信号。实时定时器是根据挂钟时间进行计时的
• SIGBUS：（bus error）表示发生了某种内存访问错误
• SIGCHLD：当父进程的某一子进程终止时（调用exit()或被信号杀死），内核将向父进程发送该信号，当父进程的某一子进程因收到信号而停止或恢复时，也可能会向父进程发送该信号
• SIGCLD：同SIGCHLD
• SIGCONT：将该信号发送给已停止的进程，进程将会恢复运行
• SIGEMT：UNIX系统通常用该信号标识一个依赖于实现的硬件错误
• SIGFPE：该信号因特定类型的算术错误而产生，比如除0，后缀FPE是浮点异常的缩写。
• SIGHUP：当终端断开（挂机）时，将发送该信号给终端控制进程。
• SIGILL：执行非法的机器语言指令
• SIFINFO：键入Control—T产生SIFINFO信号，用于获取前台进程组的状态信息
• SIGINT：键入Control-C
• SIGIO：利用fcntl()系统调用，即可与特点类型（终端和套接字）的打开文件描述符发生I/O事件时产生该信号
• SIGIOT：与SIGABRT同义
• SIGKILL：必杀信号，处理器程序无法将其阻塞
• SIGLOST
• SIGPIPE
• SIGPOLL
• SIGPROF
• SIGPWR：电源故障信号
• SIGQUIT
• SIGSEGC：这一信号非常常见，当应用程序对内存的引用无效时，就会产生该信号。可能出现的情况：
  • 要引用的页不存在，该页位于堆和栈之间的未映射区域
  • 进程试图更新只读内存
  • 进程企图在用户态去访问内核的部分内存
• SIGSTKFLT
• SIGSTOP：必停信号，处理器程序无法将其阻塞、忽略或捕获
• SIGSYS：程序发起的系统调用有误
• SIGTERM：终止进程的标准信号，也是kill和killall命令发送的默认信号
• SIGTRAP：用来实现断点调试功能以及strace(1)命令所执行的跟踪系统调用功能。
• SIGTSTP：作业控制的停止信号
• SIGTTIN
• SIGTTOU
• SIGUNUSED
• SIGURG
• SIGUSR1：该信号与SIGUSR2信号供程序员自定义使用，内核绝不会为进程产生这些信号。进程可以使用这些信号来相互通知事件的发生，或是彼此同步
• SIGVTALRM
• SIGWINCH：终端窗口尺寸发生变化时
• SIGXCPU：当进程的CPU时间超出对应的资源限制
• SIGXFSZ：如果进程视图增大文件而突破对进程文件大小的资源限制

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改变信号处置：signal()

void signal(int sig, void (*handler)(int))

信号处理器简介

信号处理器程序（也称为信号捕捉器）是当指定信号传递给进程时将会调用的一个函数，调用信号处理器程序，可能会随时打断主程序流程，内核代表进程来调用处理器程序，当处理器返回时，主程序会在处理器打断的位置恢复执行。

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发送信号：kill()

与shell的kill命令类似，一个进程能够使用kill()系统调用向另一进程发送信号

int kill(pid_t pid, int sig)

检查进程的存在