linux的信号详解

信号概念

定义：

 信号是事件发生时对进程的通知机制。

信号产生场景：

• 键盘事件
• 非法内存操作
• 硬件故障
• 从用户态切换到内核态

信号分类：

• 标准信号
  标准信号的局限性：

  1. 阻塞信号可能会丢失。当一个信号阻塞时，这个信号即使多次发送给进程，也被执行一次信号句柄。

  2. 信号交付没有携带与信号有关信息。接受到信号的进程无法区分同种信号的不同情况，也不知道信号从何而来。

  3. 信号的交付没有优先级。当有多个信号悬挂与一个进程时，交付的顺序不确定。

• 实时信号
  实时信号对标准信号做了一下扩充，有以下的特点：

  1. 增加了信号从SIGRTMIN到SIGRTMAX的实时信号，可以通过sysconf(_SC_RTSIG_MAX)获得当前操作系统支持的实时信号的个数。

  2. 实时信号在队列中并按顺序交付。同一类型的实时信号将按顺序交付给进程。

  3. 实时信号可以携带额外的信息。

  4. 进程能够通过专门的函数更快的回复信号。

  5. 当定时器到期、空消息队列有消息到达、有异步IO完成时，信号能够及时交付给进程。

进程收到信号的三种处理方式：

1.默认处理：

• 忽略信号：内核将信号丢弃，信号没有对进程产生任何影响
• 终止进程：进程异常终止
• 产生核心转储文件，同时终止文件
• 停止进程：暂停进程的执行
• 恢复之前暂停的进程继续执行

2.忽略处理：

• 信号来了不做任何处理不能忽略SIGKILL和SIGSTOP

3.捕获并处理：

• 信号来了捕获信号，并执行程序员自己写的程序不能捕获SIGKILL和SIGSTOP

信号列表：

列表中，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。

系统信号详解：

1. SIGHUP
    当终端断开时，将发送该信号给终端控制进程。SIGHUP信号还可用于守护进程。
2. SIGINT
    当用户键入终端中断字符（如：Ctrl + C）终端驱动程序将发送该信号给前台进程组。该信号默认行为是终止进程。
3. SIGQUIT
    当用户在键盘键入退出字符（如Ctrl+\）时，该信号将发往前台进程组。默认情况下，该信号终止进程，并生成可用于调试的核心转储文件。当进程陷入无限循环或者不在响应，使用该信号很合适。
4. SIGILL
    进程试图非法执行机器语言指令，系统将向该进程发送该信号。
5. SIGTRAP
    该信号用来实现断点调试功能以及strace命令所执行的跟踪系统调用功能。
6. SIGABRT
    当进程调用abort函数时，系统向该进程发送该信号。默认情况下，该信号会终止进程，并产生核心转储文件。
7. SIGBUS
    总线错误，表示发生了某种内存访问错误。当使用mmap（）所创建的内存映射时，如果试图访问的地址超出了底层内存映射文件的结尾，会产生该错误。
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
    此信号为必杀信号，处理器程序无法阻塞、忽略或者捕获，故而总能杀死进程（僵尸进程除外）。
10. SIGUSR1
     用户自定义信号，内核绝不会为进程产生该信号。
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
     同SIGUSR1描述。
13. SIGPIPE
     当某一进程试图向管道，FIFO或套接字写入信息时，如果这些设备并无相应的阅读进程，系统将产生该信号。（管道破裂）
14. 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。
15. SIGTERM
     这是用来终止进程的标准信号，也是kill和killall命令所发送的默认信号。用户经常会使用kil -9显示向进程发送SIGKILL信号，然而这一做法通常是错误的。精心设计的应用程序应当为SIGTERM信号设置处理器程序，以便于其能够预先清理临时文件和释放资源，做到全身而退。发送SIGKILL信号可以杀掉某个进程，从而绕开了SIGTERM的信号处理程序。因此，总是应该首先尝试使用SIGTERM信号来终止进程，而把SIGKILL信号作为最后手段，去对付那些失控的进程。
16. SIGSTKFLT
     linux对该信号做了定义，但并未加以使用。
17. SIGCHLD
     当父进程的某一子进程退出时，内核将向父进程发送该信号。
18. SIGCONT
     该信号发送给已停止的进程，进程将恢复运行。当接收信号的进程当前处于非停止状态 时，默认情况下将忽略该信号。
19. SIFSTOP
     进程收到该信号将停止运行，处理器程序无法将其阻塞、忽略或者捕获，故而总能停止进程。
20. SIGTSTP
     作业控制的停止信号，当用户在键盘输入挂起字符（如：Ctrl+Z）时，将发送该信号给前台进程组，使其停止运行。（该信号可以被处理和忽略）
21. SIGTTIN
     在作业控制shell下运行时，若后台进程组试图对终端进行read（）操作，终端驱动程序则将该进程组发送该信号。该信号默认将停止进程。
22. SIGTTOU
     该信号与SIGTTIN类似，但在写终端(或修改终端模式)时收到。
23. SIGURG
     系统发送该信号给一个进程，表示套接字上存在带外（紧急）数据。
24. SIGXCPU
     当进程的CPU时间超出对应的资源限制时，将发送此信号给进程。
25. SIGXFSZ
     如果进程试图增大文件而突破对进程文件大小的资源限制时，将发送该信号给进程。
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该信号。
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
     电源故障信号。
31. SIGSYS
     如果进程发起的系统调用有误，将产生该信号。

操作信号

使用命令发送信号给进程

kill -信号 进程id
kill命令是使用kill函数实现的。

#include 
#include 

       int kill(pid_t pid, int sig);

pid:指定哪个进程

• pid>0:会发送信号给指定进程号为pid的进程。
• pid=0：发送信号给调用进程组同组的每个进程，包括调用进程本身。
• pid=-1：调用进程有权将信号发往的每一个进程，除去init（1号进程）和调用进程自身。如果特权级进程发起这一调用，那么会将信号发给系统中所有进程。有时也称这种信号称为广播信号。
• pid<-1:会向该pid绝对值的进程组下属进程发送信号。
  sig：发送哪个信号

kill还有一个特殊的用途：当sig=0时，表示无信号发送，调用kill（）函数会去执行错误检查，查看是否可以向目标进程发送信号。这也就意味着可以指定空信号来检测ID进程是否存在。

给本进程发信号：

 #include 
       int raise(int sig);

调改变信号处置：

系统调用函数

 #include 

       typedef void (*sighandler_t)(int);

       sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

参数：

signum：表示希望修改的信号编号

handler：表示信号到达时执行的处理器程序的地址，该函数无返回值。
  1. 自定义函数
  2.SIG_DFL：将信号处置重置为默认值。这适用于将之前signal（）调用所改变的信号处置还原。
  3.SIG_IGN：忽略该信号。

handler一般格式：

void handler(int sig)
{
    //处理程序
}

返回值：

成功：signal（）的返回值是之前的信号处置，像handler参数一样，是一个指针，指向的是带有一个整形参数且无返回值的函数。

失败：返回SIG_ERR

信号处理器程序介绍

 信号处理器程序时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，当处理器程序返回时，主程序会在打断的位置处恢复执行。

信号处理器程序设计原则：力求简单。

示例代码：

void handler(int sig) //处理器程序
{
    printf("ctrl + c\n");
}

int main()
{
    int sig = SIGINT; //信号
    if(signal(sig,handler) == SIG_ERR)
        perror("signal"),exit(1);

    int i = 0;
    while(1)
    {   
        printf("%c ",i%26+'a');
        fflush(stdout);
        i++;
        sleep(1);
    }                                                                                                                                
    return 0;
}

执行结果：

当键入Ctrl+C时，会去执行信号处理程序，进程不会结束，执行完毕再返回继续执行主程序，最后发送SIGQUIT（Ctrl + \）信号，默认执行核心转储，进程退出。