【相关知识学习】UNIX的信号

顺风车运营研发团队季伟滨
【摘抄】
编号为1 ~ 31的信号为传统UNIX支持的信号，是不可靠信号(非实时的)，编号为32 ~ 63的信号是后来扩充的，称做可靠信号(实时信号)。不可靠信号和可靠信号的区别在于前者不支持排队，可能会造成信号丢失，而后者不会。

下面我们对编号小于SIGRTMIN的信号进行讨论。

1~15号信号为常用信号

1) SIGHUP
本信号在用户终端连接(正常或非正常)结束时发出, 通常是在终端的控制进程结束时, 通知同一session内的各个作业, 这时它们与控制终端不再关联。
登录Linux时，系统会分配给登录用户一个终端(Session)。在这个终端运行的所有程序，包括前台进程组和后台进程组，一般都属于这个Session。当用户退出Linux登录时，前台进程组和后台有对终端输出的进程将会收到SIGHUP信号。这个信号的默认操作为终止进程，因此前台进程组和后台有终端输出的进程就会中止。不过可以捕获这个信号，比如wget能捕获SIGHUP信号，并忽略它，这样就算退出了Linux登录，wget也能继续下载。
此外，对于与终端脱离关系的守护进程，这个信号用于通知它重新读取配置文件。
2) SIGINT
程序终止(interrupt)信号, 在用户键入INTR字符(通常是Ctrl-C)时发出，用于通知前台进程组终止进程。
3) SIGQUIT
和SIGINT类似, 但由QUIT字符(通常是Ctrl-)来控制. 进程在因收到SIGQUIT退出时会产生core文件, 在这个意义上类似于一个程序错误信号。
4) SIGILL
执行了非法指令. 通常是因为可执行文件本身出现错误, 或者试图执行数据段. 堆栈溢出时也有可能产生这个信号。
5) SIGTRAP
由断点指令或其它trap指令产生. 由debugger使用。
6) SIGABRT
调用abort函数生成的信号。
7) SIGBUS
非法地址, 包括内存地址对齐(alignment)出错。比如访问一个四个字长的整数, 但其地址不是4的倍数。它与SIGSEGV的区别在于后者是由于对合法存储地址的非法访问触发的(如访问不属于自己存储空间或只读存储空间)。
8) SIGFPE
在发生致命的算术运算错误时发出. 不仅包括浮点运算错误, 还包括溢出及除数为0等其它所有的算术的错误。
9) SIGKILL
用来立即结束程序的运行.本信号不能被阻塞、处理和忽略。如果管理员发现某个进程终止不了，可尝试发送这个信号。
10) SIGUSR1
留给用户使用
11) SIGSEGV
试图访问未分配给自己的内存, 或试图往没有写权限的内存地址写数据.
12) SIGUSR2
留给用户使用
13) SIGPIPE
管道破裂。这个信号通常在进程间通信产生，比如采用FIFO(管道)通信的两个进程，读管道没打开或者意外终止就往管道写，写进程会收到SIGPIPE信号。此外用Socket通信的两个进程，写进程在写Socket的时候，读进程已经终止。
14) SIGALRM
时钟定时信号, 计算的是实际的时间或时钟时间. alarm函数使用该信号.
15) SIGTERM
程序结束(terminate)信号, 与SIGKILL不同的是该信号可以被阻塞和处理。通常用来要求程序自己正常退出，shell命令kill缺省产生这个信号。如果进程终止不了，我们才会尝试SIGKILL。
17) SIGCHLD
子进程结束时, 父进程会收到这个信号。
如果父进程没有处理这个信号，也没有等待(wait)子进程，子进程虽然终止，但是还会在内核进程表中占有表项，这时的子进程称为僵尸进程。这种情况我们应该避免(父进程或者忽略SIGCHILD信号，或者捕捉它，或者wait它派生的子进程，或者父进程先终止，这时子进程的终止自动由init进程来接管)。
18) SIGCONT
让一个停止(stopped)的进程继续执行. 本信号不能被阻塞. 可以用一个handler来让程序在由stopped状态变为继续执行时完成特定的工作. 例如, 重新显示提示符
19) SIGSTOP
停止(stopped)进程的执行. 注意它和terminate以及interrupt的区别:该进程还未结束, 只是暂停执行. 本信号不能被阻塞, 处理或忽略.
20) SIGTSTP
停止进程的运行, 但该信号可以被处理和忽略. 用户键入SUSP字符时(通常是Ctrl-Z)发出这个信号
21) SIGTTIN
当后台作业要从用户终端读数据时, 该作业中的所有进程会收到SIGTTIN信号. 缺省时这些进程会停止执行.
22) SIGTTOU
类似于SIGTTIN, 但在写终端(或修改终端模式)时收到.
23) SIGURG
有"紧急"数据或out-of-band数据到达socket时产生.
24) SIGXCPU
超过CPU时间资源限制. 这个限制可以由getrlimit/setrlimit来读取/改变。
25) SIGXFSZ
当进程企图扩大文件以至于超过文件大小资源限制。
26) SIGVTALRM
虚拟时钟信号. 类似于SIGALRM, 但是计算的是该进程占用的CPU时间.
27) SIGPROF
类似于SIGALRM/SIGVTALRM, 但包括该进程用的CPU时间以及系统调用的时间.
28) SIGWINCH
窗口大小改变时发出.
29) SIGIO
文件描述符准备就绪, 可以开始进行输入/输出操作.
30) SIGPWR
Power failure
31) SIGSYS
非法的系统调用。
在以上列出的信号中，程序不可捕获、阻塞或忽略的信号有：SIGKILL,SIGSTOP
不能恢复至默认动作的信号有：SIGILL,SIGTRAP
默认会导致进程流产的信号有：SIGABRT,SIGBUS,SIGFPE,SIGILL,SIGIOT,SIGQUIT,SIGSEGV,SIGTRAP,SIGXCPU,SIGXFSZ
默认会导致进程退出的信号有：SIGALRM,SIGHUP,SIGINT,SIGKILL,SIGPIPE,SIGPOLL,SIGPROF,SIGSYS,SIGTERM,SIGUSR1,SIGUSR2,SIGVTALRM
默认会导致进程停止的信号有：SIGSTOP,SIGTSTP,SIGTTIN,SIGTTOU
默认进程忽略的信号有：SIGCHLD,SIGPWR,SIGURG,SIGWINCH
此外，SIGIO在SVR4是退出，在4.3BSD中是忽略；SIGCONT在进程挂起时是继续，否则是忽略，不能被阻塞
【摘抄结束】

问题：

1、什么是可靠信号，什么是非可靠信号？
2、sigprocmask(SIG_BLOCK...)系统调用的作用？
3、sigsuspend系统调用的作用？

基于以上问题，写了一段测试代码

#include
#include
#include
#include
#include

void signal_handler(int signo);

int main(void){

    //设置信号掩码，屏蔽信号:SIGINT（2 非可靠信号 ctrl+c )、SIGRTMIN(34 可靠信号）
    sigset_t set;
    sigemptyset(&set);
    sigaddset(&set, SIGINT);
    sigaddset(&set, SIGRTMIN);
    sigprocmask(SIG_BLOCK, &set, NULL); 

    //为以下信号安装信号处理器:SIGINT（2 非可靠信号 ctrl+c )、SIGRTMIN(34 可靠信号）、SIGQUIT（3 非可靠信号 ctrl+\ ）
    struct sigaction sa;
    memset(&sa,0,sizeof(struct sigaction));
    sa.sa_handler = signal_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sigaction(SIGINT,&sa,NULL);
    sigaction(SIGRTMIN,&sa,NULL);
    sigaction(SIGQUIT,&sa,NULL);

    int count = 0;
    while(1){
        if(count >= 100){ //sleep 100s后，退出
            break;
        }
        printf("sleep ..\n");
        sleep(1);
        if(count > 0 && count%10 == 0){ //每10s，接收一次信号，接收之后继续屏蔽信号SIGINT、SIGRTMIN
            printf("挂起等待信号..\n");
            sigemptyset(&set);
            sigsuspend(&set);
        }
        count++;
    }
}

void signal_handler(int signo){ //由于信号掩码的设置，该信号处理器被调用的时候，不会被SIGINT、SIGRTMIN打断、干扰
    if(signo == SIGINT){
        printf("catch signal SIGINT:%d\n",signo);
    }else if(signo == SIGRTMIN){
        printf("catch signal SIGRTMIN:%d\n",signo);
    }else if(signo == SIGQUIT){
        printf("catch signal SIGQUIT:%d,exit..\n",signo);
        exit(0);
    }else{
        printf("catch signal :%d\n",signo);
    }
}

代码说明以及程序执行结果：

1、为SIGINT,SIGRTMIN,SIGQUIT安装了信号处理器signal_handler。（信号处理器的逻辑主要是打印，如果是SIGQUIT信号，打印并退出）

2、屏蔽了信号SIGINT,SIGRTMIN，这时如果有这2个信号进来，那么信号是一直阻塞的状态，也就是信号一直在排队，无法被信号处理器处理。（SIGQUIT信号由于没有被阻塞，所以随时可通过该信号终止进程，见图1）

图1 - 随时可以通过SIGQUIT（ctrl+)终止进程
3、然后进入主循环，每10s调用一次sigsuspend等待信号的到来。
3.1 如果没有累积的信号，进程会一直在sigsuspend处阻塞，见图2：
图2 - 在10s内不产生任何信号

3.2 如果10s内产生2个SIGINT信号（ctrl+c），这时信号处理器会被调用，并提示catch signal SIGINT:2，并且之后的信号等待队列清空。也就是下一个10s如果不产生信号，sigsuspend会阻塞住，见图3 图3 - 在10s内产生2个SIGINT

3.3 如果10s内产生2个SIGRTMIN信号（kill -34 pid)，这时信号处理器会被调用，并提示catch signal SIGRTMIN:34。但信号等待队列不清空，也就是下一个10s如果不产生信号，sigsuspend不会阻塞，因为队列非空。见图4 图4 - 在10s内产生2个SIGRTMIN

3.4 如果10s内混合产生了2个SIGINT信号和2个SIGRTMIN信号，这时信号处理器会被调用，并提示：catch signal SIGINT:2，catch signal SIGRTMIN:34，catch signal SIGRTMIN:34。信号等待队列清空。见图5 图5 - 在10s内产生2个SIGINT和2个SIGRTMIN

4、一旦sigsuspend等到了信号到来，在调用完信号处理器函数(signal_handler)后，sigsuspend系统调用返回，并恢复屏蔽信号SIGINT、SIGRTMIN

结论：

1、可靠信号（>=34）不会丢失，N个可靠信号，经过排队，在信号处理的时候仍然是N个。非可靠信号（<34)会丢失，N个非可靠信号，经过排队，在信号处理的时候是1个。

2、sigprocmask系统调用是设置进程的信号掩码使用的。信号掩码的意义是对于掩码中的信号，会进入排队处理。

3、对于2中进入排队中的信号，进程可以通过sigsuspend(&newMask)来从队列中取出阻塞的信号。整个系统调用可以理解为下面的伪代码（纯个人理解）

     oldMask = proc.signal_mask

     proc.signal_mask = newMask

     pending signal coming .......

     invoke signal_handler

     proc.signal_mask = oldMask

【相关知识学习】UNIX的信号

你可能感兴趣的:(unix)