Linux进程信号

本篇博客我们开始讲述Linux中新的模块：进程信号。

在这一模块中，我们需要讲述的内容有：进程信号的概念，信号的生命周期，函数冲入和关键字。

目录

1.信号概念

2.生命周期

2.1产生

2.1.1kill接口：

2.1.2raise接口

2.1.3abort接口

2.1.4alarm

2.2注册

2.3注销

2.4处理

3.信号阻塞

3.1sigprocmask接口

1.信号概念

在Linux中我们需要了解的信号概念：软件中断 -- 通知一个进程发生了某个事件，打断当前进程的操作，去完成新发生的事件。（信号一定是多种多样，且能被识别的）

在之前的进程概念中我们提到过进程具有一种“可中断休眠态，”打断该状，态的休眠，便是由信号来完成的。进程休眠被打断后，意味着某些事件等待执行，这也是我们打断进程休眠的目的。

输入kill -l 指令，我们便可查看Linux中所有信号的内容，我们可以发现31~34中间不存在32和33信号，所以信号共计有62种信号。

对于前31位信号都是有独特的名称的，对于后31位信号没有独特的名称且和数字的加减组合在一起。 这意味着对于前31位信号肯定各自都代表着一种事件，而对于后31位信号不一定一一对应某种事件。

造成这样的原因是来自于Linux发展过程中积累造成的，对于前31位信号中，我们可以发现其中10和12位信号名称："SIGUSR1"和“SIFUSR2”，这便是设计者为使用者设计出可供自己定义的信号。但是随着发展，这两种信号不足以完成一些较大的内容，所以后来的设计者便在原有31位信号的基础上，添加定义了后31位信号。

前后31位信号的特性：

• 1~31信号：非可靠信号，非实时信号；
• 34~64信号：可靠性好，实时信号。

其中可靠性好和非可靠信号的区别就在于：信号所代表的内容能否一定被执行；实时信号和非实时信号的区别在于：二者共同发送给进程，实时信号处理的优先级要高于非实时信号。

对于每种型号的具体内容介绍，笔者引用apue（圣经）中的介绍：

2.生命周期

信号的生命周期有四个阶段：产生 -> 注册 -> 注销 -> 处理。

2.1产生

信号的产生：有两种产生方式，硬件产生和软件产生。

• 硬件产生：ctrl+c，ctrl+z ……
• 软件产生：kill指令……

虽然二者的操作方式不同，但是二者的本质都是向操作系统发送一个信号，来对进程实现干预。

2.1.1kill接口：

int kill(pid_t pid, int signum);

kill接口的作用便是向指定的进程发送一个指定的信号。

通过对kill接口进行简单的编写，便可得到一些结果的显示： 

2.1.2raise接口

int raise(int signum);

raise接口的作用便是向进程自身发送一个信号。

2.1.3abort接口

void abort();

abort接口的作用便是向进程自身发送一个SIGABRT信号（异常退出信号）。

2.1.4alarm

int alarm(int sec);

alarm接口的作用便是sec秒之后向进程发送一个SIGALRM信号（超时）。

2.2注册

信号的注册：在进程中做标记，让进程能够知道自己收到了某个信号。

原理：在进程pcb中存在一个pending未决信号集合--位图（标记进程收到了某个信号），当我们向进程发送一个信号，便是给sigqueue链表中添加一个对应信息的节点，并且修改位图，将对应的信号值制1。

但是信号存在可靠信号和非可靠信号的区别，所以对于具体原理上，我们仍需要在原有基础上加以分类处理。

对于非可靠信号，当注册新信号时，若没有被注册，则注册并创建；若已经注册，则丢弃；

对于可靠信号，当注册新信号时，无论之前有无被注册，都会添加新的信号信息节点。

2.3注销

在信号被处理之前，我们便需要将信号注销，销毁信号存在的痕迹，这是为了防止该信号被重复处理。信号的注册同位图和信号链表有关，那么对于注销其实是与之相反的操作。

对于非可靠信号的注销：删除信号的信息节点，位图制0；

对于可靠信号的注销：删除信号的一个信息节点，当没有相同节点则位图制0。

2.4处理

在语言学习过程中，我们善于将每项功能封装成函数，对于信号的处理也是如此。信号的处理便是调用信号的事件处理函数。

信号的处理存在三种方式，分别为：

• 默认处理：系统中已经预定义好的处理方式；
• 忽略处理：空的处理方式；
• 自定义处理：程序设计这自己定义的处理函数，替换掉原本的信号处理函数。

自定义处理的相关接口：

自定义的数据类型 ：

typedef void (*sighandler_t) (int);

signal接口：

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

signal接口会使用handler函数，替换掉signum信号当前的处理函数。即当进程收到signum信号，会使用handler函数进行处理。

其中handler存在两个关键字：SIG_DFL：信号默认处理方式和SIG_IGN：忽略处理。

我们编写一个简单的程序，来对signal接口进行使用：

 然后便可发现它的执行结果如下：

我们使用ctrl + c 的方式发送SIGINT信号无法将程序打断，因为我们在程序中将其替换成忽略处理。这便是signal接口的作用：替换信号执行函数。

3.信号阻塞

信号阻塞的概念：信号依然会被注册，但是信号暂时不会被处理。（直到被解除阻塞）

信号阻塞的原理：在进程pcb中存在一个block阻塞信号集合，当有信号被添加到block阻塞集合之中，就表示该进程暂时不处理该信号。

3.1sigprocmask接口

int sigprocmask(int how, sigset_t *set, sigset_t *old);

sigpromask接口用于操作阻塞，其中how：要对pdb中的信号阻塞集合进行的操作；old：将修改前的block集合中的信息添加到old（便于还原）。

set相关关键字：

• SIG_BLOCK：block |= set，将set集合中的信号添加到block中；
• SIG_UNBLOCK：block &= ~set，将set中的信号解除阻塞；
• SIG_SETMASK：block = set。

返回值：成功返回0；失败返回-1。