Linux系统编程 | 信号入门

作者

良许

一个热爱技术的程序猿

信号的概念

在我们的生活中，信号随处可见。比如，田径比赛中的发令枪，就是给运动员发出起跑的信号；交通路口的红绿灯，就是给我们发出允许通过或禁止通过的信号。这些信号都有共同的特点：

1. 简单；

2. 携带少量信息；

3. 满足特定条件才发送。

信号是信息的载体，在Unix/Linux环境下，是一种古老、经典的通信方式，对于现代Unix/Linux来说，依然是非常重要的IPC（进程间通信）方式。

Unix系统早期版本就已经提供信号机制，但这些系统（如V7）所提供的信号机制并不完善，比较不可靠，信号可能出现丢失的现象。4.3BSD和SVR3均对信号模型进行了更改，增加了可靠信号机制。但不幸的是，二者并不兼容。POSIX.1对可靠信号机制进行了标准化，从而信号机制在Unix/Linux得到了大力的发展。

信号的机制

信号的本质是一种软件中断。它与硬件中断类似，提供了一种处理异步事件的方式，但是是在软件层面上所实现的中断。比如：

进程A向进程B发送信号，在收到信号之前，进程B正执行自己的代码。但收到进程A的信号之后，不管进程B代码执行到什么地方，都应暂停运行，转而去处理信号服务函数，处理完毕之后再继续执行自己的代码。

由于信号是软件层面上的中断，其实现方式使得信号具有一定的延时性，但这个延时时间非常短，对于用户来说，基本无法察觉，可以认为具有实时性。

每个进程所收到的所有信号，都是由内核负责发送，并且由内核处理。

信号状态

1. 递达状态

信号递送并且送达到目标进程。

2. 未决状态

处于信号产生与信号递达之间的状态。主要是由于阻塞/屏蔽而产生此状态。

3. 信号处理方式

a. 执行默认动作

b. 忽略

c. 捕捉（调用信号服务函数）

4. 阻塞信号集（信号屏蔽字）

该集合用于设置信号屏蔽，当将某个信号加入该集合中时，即可屏蔽该信号。后续收到该信号时，该信号的处理将延后，直到该信号的屏蔽被解除为止。

5. 未决信号集

信号从发出到递达的中间过程，叫作未决状态。内核里有个数组专门用来记录信号的未决状态，叫作未决信号集。当信号处理未决状态时，对应位被置1，否则置0。

解除未决状态的方式有两种：

a. 此信号被解除阻塞

b. 此信号被忽略

信号的编号

想要查看当前系统支持的所有信号可用kill -l命令。

乍一看，信号有64个，其实只有62个，因为没有32，33号信号，同时也不存在0号信号。31号以下的信号称为常规信号，或普通信号，34号以上的信号称为实时信号。

信号四要素

1. 信号编号；

2. 信号名称；

3. 默认处理动作；

4. 对应的事件。

信号的默认动作有以下几种：

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。(查验进程死亡原因， 用于gdb调试)

stop：停止（暂停）进程

cont：继续运行进程

这里要特别注意两个信号：

9) SIGKILL 和 19) SIGSTOP信号，它们是不允许被忽略或被捕捉，只能执行默认动作，同时也不能将其设置为阻塞。这是因为，这两个信号是用来终止进程的，如果它们能够被忽略/捕捉/阻塞，那进程将处于不可控状态，内核将无法对进程进行处理。