【Linux/Unix系统编程手册笔记】信号

基本概念

概述

信号是事件发生时对进程的通知机制,有时也称为软件中断,信号与硬件中断相似之处在于打断了程序执行的正常流程,大多数情况下,无法预测信号到达的精确时间。
一个具有合适权限的进程能够向另一进程发送信号,信号的这一用法可作为一种同步技术,甚至是进程通信IPC的原始形式。进程也可以向自身发送信号。然而发生进程的诸多信号,通常都是源于内核。

引发内核为进程产生信号的各类事件如下:

  • 硬件发生异常:例子包括执行一条异常的机器语言指令,如被0除,或者引用了无法访问的内存区域
  • 用户键入能够产生信号的中断特殊字符:包括中断字符(Control-C)
  • 发生了软件事件:列入,针对文件描述符的输出变为有效,调整了中断窗口大小、定时器到期、进程执行的CPU时间超限、或者改进程的某个子进程退出

信号分两大类:

  • 内核向进程通知事件,构成所谓传统或者标准信号,编号1~31
  • 实时信号

信号产生后,会稍后被传递给某一进行,而进程也会采取某些措施来响应信号,在产生和到达期间,信号处于等待状态。如果需要确保一段代码不为传递来的信号所中断,可将信号添加到信号掩码中,会阻止该信号的到达,直到稍后对其解除阻塞。

信号到达后,进程视具体信号执行如下默认操作之一:

  • 忽略信号:内核将信号丢失
  • 终止进程
  • 产生核心转储文件,同时进程终止:核心转储文件包含对进程虚拟内存的镜像,可将其加载到调试器中以检查进程终止时的状态
  • 停止进程:暂停进程的执行
  • 于之前暂停后再度恢复进程的执行

程序能改变信号到达时的响应行为,称为对信号的处置设置:

  • 采取默认行为
  • 忽略信号
  • 执行信号处理器(信号处理器程序是由程序员编写的函数,用于为响应传递来的信号而执行适当任务)

信号类型和默认行为

Linux标准信号如下:

  • SIGABRT:进程调用abort()函数时,系统向进程发送该信号,默认情况下,该信号会终止进程,并产生核心转储文件,用于调试
  • 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。实时定时器是根据挂钟时间进行计时的
  • SIGBUS:(bus error)表示发生了某种内存访问错误
  • SIGCHLD:当父进程的某一子进程终止时(调用exit()或被信号杀死),内核将向父进程发送该信号,当父进程的某一子进程因收到信号而停止或恢复时,也可能会向父进程发送该信号
  • SIGCLD:同SIGCHLD
  • SIGCONT:将该信号发送给已停止的进程,进程将会恢复运行
  • SIGEMT:UNIX系统通常用该信号标识一个依赖于实现的硬件错误
  • SIGFPE:该信号因特定类型的算术错误而产生,比如除0,后缀FPE是浮点异常的缩写。
  • SIGHUP:当终端断开(挂机)时,将发送该信号给终端控制进程。
  • SIGILL:执行非法的机器语言指令
  • SIFINFO:键入Control—T产生SIFINFO信号,用于获取前台进程组的状态信息
  • SIGINT:键入Control-C
  • SIGIO:利用fcntl()系统调用,即可与特点类型(终端和套接字)的打开文件描述符发生I/O事件时产生该信号
  • SIGIOT:与SIGABRT同义
  • SIGKILL:必杀信号,处理器程序无法将其阻塞
  • SIGLOST
  • SIGPIPE
  • SIGPOLL
  • SIGPROF
  • SIGPWR:电源故障信号
  • SIGQUIT
  • SIGSEGC:这一信号非常常见,当应用程序对内存的引用无效时,就会产生该信号。可能出现的情况:
    • 要引用的页不存在,该页位于堆和栈之间的未映射区域
    • 进程试图更新只读内存
    • 进程企图在用户态去访问内核的部分内存
  • SIGSTKFLT
  • SIGSTOP:必停信号,处理器程序无法将其阻塞、忽略或捕获
  • SIGSYS:程序发起的系统调用有误
  • SIGTERM:终止进程的标准信号,也是kill和killall命令发送的默认信号
  • SIGTRAP:用来实现断点调试功能以及strace(1)命令所执行的跟踪系统调用功能。
  • SIGTSTP:作业控制的停止信号
  • SIGTTIN
  • SIGTTOU
  • SIGUNUSED
  • SIGURG
  • SIGUSR1:该信号与SIGUSR2信号供程序员自定义使用,内核绝不会为进程产生这些信号。进程可以使用这些信号来相互通知事件的发生,或是彼此同步
  • SIGVTALRM
  • SIGWINCH:终端窗口尺寸发生变化时
  • SIGXCPU:当进程的CPU时间超出对应的资源限制
  • SIGXFSZ:如果进程视图增大文件而突破对进程文件大小的资源限制
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改变信号处置:signal()

void signal(int sig, void (*handler)(int))

信号处理器简介

信号处理器程序(也称为信号捕捉器)是当指定信号传递给进程时将会调用的一个函数,调用信号处理器程序,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,当处理器返回时,主程序会在处理器打断的位置恢复执行。

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发送信号:kill()

与shell的kill命令类似,一个进程能够使用kill()系统调用向另一进程发送信号

int kill(pid_t pid, int sig)

检查进程的存在

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