【Linux信号专题】一、什么是信号

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1. 信号的概念

信号在生活中随处可见，比如体育比赛中使用的信号枪、我给你传递一个眼神（你懂的哈哈哈），等等。这些信号都有一些共同点：一是简单；而是不能携带大量信息；三是满足某个特设条件才发送。

信号是信息的载体，是Linux/UNIX 环境下，古老而经典的通信方式， 现在依然是主要的通信手段。Unix早期版本就提供了信号机制，但不可靠，信号可能丢失。Berkeley 和 AT&T都对信号模型做了更改，增加了可靠信号机制。但彼此不兼容。POSIX.1对可靠信号例程进行了标准化。

2. 信号的实现机制

进程A给B发送信号，B收到信号之前执行自己的代码，收到信号后，不管执行到程序的什么位置，都要暂停运行，去处理信号，处理完毕再继续执行。与硬件中断类似——异步模式。但信号是软件层面上实现的中断，早期常被称为“软中断”。信号具有这样的特质，由于信号是通过软件方法实现，其实现手段导致信号有很强的延时性，但是对于用户来说，这个延迟时间非常短，不易察觉。

每个进程收到的所有信号，本质上都是由内核负责发送的，由内核去处理，我们名义上说是进程A发送信号给进程B，实质上信号是由内核产生，由内核发送，并由内核处理的。进程收到信号要无条件处理信号，并且可以选择忽略（忽略也是对信号的一种处理）、捕捉、处理信号默认的动作等。

3. 信号相关的一些琐碎知识点

3.1 产生信号的方式

• 按键产生，如：Ctrl+c、Ctrl+z、Ctrl+\
• 系统调用产生，如：kill、raise、abort
• 软件条件产生，如：定时器alarm，setitimer
• 硬件异常产生，如：非法访问内存(段错误)、浮点型错误、除0(浮点数例外)、内存对齐出错(总线错误)、SIGPIPE
• 命令产生，如：kill命令

3.2 信号的状态

• 产生：
• 递达：递送并且到达进程。
• 未决：产生和递达之间的状态。主要由于阻塞(屏蔽)导致该状态。

3.3 信号的处理方式

• 执行默认动作

• 忽略(丢弃)

• 捕捉(调用户处理函数)，捕获可以说是学习信号最重要的原因之一，当我们的程序产生比如段错误、总线错误等等，程序会异常终止，我们通过捕获可以捕获到这种错误，并使程序不终止。

3.4 PCB中的信号相关信息

Linux内核的进程控制块PCB是一个结构体task_struct，除了包含进程id、状态、工作目录、用户id、组id、文件描述符表、还包含了信号相关的信息，主要指阻塞信号集和未决信号集。

• 阻塞信号集：也叫信号屏蔽字，将某些信号加入集合，对他们设置屏蔽，当屏蔽某个信号后，再收到该信号，该信号的处理将推后(解除屏蔽后)。

• 未决信号集:

  • 信号产生，未决信号集中描述该信号的位立刻翻转为1，表信号处于未决状态；当信号被处理对应位翻转回为0，这一时刻往往非常短暂。
  • 信号产生后由于某些原因主要是阻塞不能抵达，这类信号的集合称之为未决信号集。在屏蔽解除前，信号一直处于未决状态。

未决信号集就是没有被处理的信号，未决信号集实际上是一个32位数，每一位代表一个信号，当信号产生的时候，就把对应的位反转为1，如果该信号未被处理就反转回0，处理了就保持为1。

而阻塞信号集会影响到未决信号集，比如说我在阻塞信号集中将2号信号为置为1，也就是将2号信号屏蔽，那么未决信号集中2号信号对应的位就会变为1（未决状态），一直阻塞在这种状态。

3.5 信号的编号

可以使用 kill –l 命令查看当前系统有哪些可用信号

不存在编号为0的信号。其中1-31号信号称之为常规信号（也叫普通信号或标准信号），34-64称之为实时信号，驱动编程与硬件相关，这些信号名字类似。

3.6 信号四要素

每个信号必须要有的四个要素：

• 编号
• 名称
• 事件
• 默认处理动作，信号的默认动作主要有：
  • Term：终止进程
  • Ign： 忽略信号 ，默认即时对该种信号忽略操作
  • Core：终止进程，生成Core文件，主要是查验进程终止原因， 用于gdb调试
  • Stop：停止（暂停）进程
  • Cont：继续运行进程

3.7 信号帮助文档

可通过 man 7 signal 查看帮助文档获取标准信号信息表

在标准信号中，有一些信号是有三个 “Value”，第一个值通常对alpha和sparc架构有效，中间值针对x86、arm和其他架构，最后一个应用于mips架构。一个 ‘-’ 表示在对应架构上尚未定义该信号。我们主要关注中间的那个值。

不同的操作系统定义了不同的系统信号。因此有些信号出现在Unix系统内，也出现在Linux中，而有的信号出现在FreeBSD或 Mac OS 中却没有出现在Linux下。这里我们只研究Linux系统中的信号。

注意从 man 7 signal 帮助文档中可看到 : The signals SIGKILL and SIGSTOP cannot be caught, blocked, or ignored. 这里特别强调了SIGKILL 和SIGSTOP信号，不允许忽略和捕捉，只能执行默认动作。甚至不能将其设置为阻塞。另外需清楚，只有每个信号所对应的事件发生了，该信号才会被递送(但不一定递达)。

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