Linux —— 进程信号

一、信号的基本概念

1. 什么是信号

　　信号是Linux系统为了响应某种状况而产生的事件。进程收到信号后应该采取相应的动作。
　　
　　信号机制是进程之间相互传递消息的一种方法，信号全称为软中断信号，也有人称作软中断。从它的命名可以看出，它的实质和使用很象中断。所以，信号可以说是进程控制的一部分

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2. 哪些情况会产生信号？

• 键盘事件
• 非法内存
• 硬件故障
• 环境切换

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3. 如何查看信号

1. 查看系统中的信号： kill -l;
2. 查看信号的默认处理： man 7 signal;
3. 有的信号有多个值，对应不同系统（中间那个值对应Linux系统）
   
   

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4. 进程收到信号的三种处理方式：

1. 默认：执⾏行该信号的默认处理动作。
2. 忽略：信号来了不处理，相当于丢掉信号(SIGKILL 和 SIGSTOP不能被忽略)
3. 捕获并处理：提供一个信号处理函数,要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个函数(SIGKILL 和 SIGSTOP 不能被捕获)。

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5. 信号的分类

1. 不可靠信号 (1-31号信号不可靠)
   　　Linux的信号继承自早期的UNIX信号，UNIX信号有一定的缺陷：
   　　　1. 信号处理函数执行完毕，信号恢复成默认处理方式（Linux已改进）
   　　　2. 会出现信号丢失，信号不排队
   　　　　

2. 可靠信号(34-64号信号可靠)
   　　不会出现信号丢失，支持排队，信号处理函数执行完后不会恢复成缺省处理方式。

3. 实时信号：就是可靠信号

4. 非实时信号：就是不可靠信号　

可靠信号和不可靠信号的区别：

• 这里的不可靠主要是不支持信号队列，就是当多个信号发生在进程中的时候（收到信号的速度超过进程处理的速度的时候），这些没来的及处理的信号就会被丢掉，仅仅留下一个信号。

• 可靠信号是多个信号发送到进程的时候（收到信号的速度超过进程处理信号的速度的时候），这些没来的及处理的信号就会排入进程的队列。等进程有机会来处理的时候，依次再处理，信号不丢失。

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二、操作信号

1. 注册信号 —— signal()函数

signal()函数详解

　　注册信号实际是对信号进行三种处理操作，用于告诉当前进程接收信号后该去执行什么动作。

#include <signal.h>

typedef void (*sighandler_t)(int); 
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler); 

函数功能：开始获取信号值为signum的信号，如果获取到该信号，则开始执行handler指向的函数。

第一个参数signum：指明了所要处理的信号类型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一种信号。

第二个参数handler：描述了与信号关联的动作，它可以取以下三种值：

1. SIG_IGN：表示忽略该信号。 #define SIG_IGN ((sighandler_t)1)

2. SIG_DFL：表示恢复对信号的系统默认处理。不写此处理函数默认也是执行系统默认操作。#define SIG_IGN ((sighandler_t)0)

3. sighandler_t类型的函数指针：执行自己写的代码。

返回值：
　　成功返回原本的信号处理函数指针；
　　失败返回SIGERR; SIGERR的宏为 #define SIG_IGN ((sighandler_t)-1)
　　

代码示例：

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

void handler(int n)
{
    printf("叫你装逼， 这下死了吧！\n");
    exit(0);
}

int main()
{
    signal(SIGINT, SIG_IGN);
    //SIGINT代表 ctrl+c 发起的信号，SIG_IGN表示忽略收到的信号

    signal(SIGQUIT, handler);
    //SIGQUIT代表 ctrl+\ 发起的信号，收到这个信号后转去执行handler函数。

    int i = 0;
    for(; ;)
    {
        printf("哈哈，死不了！\n");
        sleep(1);
    }
}

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2. 给进程发送信号 —— kill()函数

1.使用指令发送：kill -[信号值] [pid]，
　例如使用kill -SIGSEGV [pid]杀死进程：

[tian@localhost 10-信号]$ ps -ef | grep a.out
tian     10538  9053  0 00:32 pts/7    00:00:00 ./a.out
tian     10541 10307  0 00:33 pts/6    00:00:00 grep a.out
[tian@localhost 10-信号]$ kill -SIGSEGV 10538
[tian@localhost 10-信号]$ ps -ef | grep a.out
tian     10546 10307  0 00:33 pts/6    00:00:00 grep a.out

2.使用函数发送——kill()

#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

int kill(int pid, int signum)

函数功能：用于向任何进程组或进程发送信号。

第一个参数pid：
　　pid > 0：将信号发送给进程id为pid的进程；
　　pid = 0：将信号发送给调用者所在进程组中所有进程；
　　pid = -1：将信号发送给所有进程，除了1号进程；
　　pid < -1：将信号发送给进程组id为|pid|的进程组中所有进程

第二个参数signum：
　　准备发送的信号的信号值，即信号编号。假如其值为零则没有任何信号送出，但是系统会执行错误检查，通常会利用sig值为零来检验某个进程是否仍在执行。

返回值：
　　成功执行时，返回0。失败返回-1

代码示例：

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

void handler(int n)
{
    printf("收到，over！\n");
}

int main()
{
    signal(SIGUSR1, handler); //收到SIGUSR1后，转去执行handler函数
    pid_t pid = fork();
    if(pid == 0){  //子进程
        kill(getppid(), SIGUSR1);//在子进程中向父进程发送一个SIGUSR1信号
        exit(0);

    }else{  //父进程
        while(1){
            printf("收到请回话！\n");
            fflush(stdout);
            sleep(1);
        }
    }
}

测试结果：

[tian@localhost 10-信号]$ ./a.out 
收到请回话！
收到，over！
收到请回话！
收到请回话！
收到请回话！
收到请回话！
^C
[tian@localhost 10-信号]$ 

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3. 给本进程发信号——raise()函数

#include <signal.h>

int raise(int sig);

　　返回值：成功返回0，失败返回非0；
　　　　
　　这个函数也可以用kill()函数实现： kill(getpid(), sig)

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4. 给进程组发信号 —— killpg()函数

#include <signal.h>

int killpg(int pgrp, int sig);

　　返回值：成功返回0，失败返回-1；

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三、常用的SIGALRM信号

1. 闹钟信号 —— alarm()函数

#include <unistd.h>

unsigned int alarm(unsigned int seconds);

所需头文件	#include <unistd.h>
函数原型	unsigned int alarm(unsigned int seconds);
参数seconds	执行秒数，系统经过second秒后向该进程发送SIGALRM信号
函数返回值	成功：如调用此alarm()函数前，进程中已设置了闹钟，则返回上个闹钟的剩余时间，否则返回0。 失败：-1

　　可以在进程中设置一个定时器，等到时间到达时，就会给进程发送SIGALARM信号，注意的是一个进程只能有一个闹钟时间，如果调用alarm()之前已经设置了闹钟时间，那么任何以前的闹钟时间都会被新值所代替。如果second设为0，表示清除闹钟。

代码示例：

#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

void handler(int n)
{
    printf("\n超时，退出！\n");
    exit(1);
}

int main()
{
    char buff[100];
    printf("your name: ");

    signal(SIGALRM, handler);
    alarm(3); //设置闹钟，3s后发送信号
    scanf("%s", &buff);
    alarm(0); //清除闹钟

    printf("get  name: %s\n", buff);

    for(; ;)
    {
        fflush(stdout);
        printf("……");
        sleep(1);
    }
}

测试结果：

[tian@localhost 10-信号]$ ./a.out 
your name: 
超时，退出！
[tian@localhost 10-信号]$ ./a.out 
your name: 张三
get  name: 张三
…………………………………………^C
[tian@localhost 10-信号]$ 

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附加1（重要信号的含义）：

1. SIGHUP ：当用户退出Shell时，由该Shell启的发所有进程都退接收到这个信号，默认动作为终止进程。

2. SIGINT ：用户按下组合键（ctrl + c）时，用户端时向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动作为终止进程。

3. SIGQUIT ：当用户按下组合键（ctrl + \）时产生该信号，用户终端向正在运行中的由该终端启动的程序发出此信号。默认动作为终止进程并产生core文件。

4. SIGILL ：CPU检测到某进程执行了非法指令。默认动作为终止进程并产生core文件。

5. SIGTRAP：该信号由断点指令或其他trap指令产生。默认动作为终止进程并产生core文件。

6. SIGABRT ：调用abort函数时产生该信号。默认动作为终止进程并产生core文件。

7. SIGBUS：非法访问内存地址，包括内存地址对齐（alignment）出错，默认动作为终止进程并产生core文件。

8. SIGFPE：在发生致命的算术错误时产生。不仅包括浮点运行错误，还包括溢出及除数为0等所有的算术错误。默认动作为终止进程并产生core文件。

9. SIGKILL ：无条件终止进程。本信号不能被忽略、处理和阻塞。默认动作为终止进程。它向系统管理员提供了一种可以杀死任何进程的方法。

10. SIGUSR1：用户定义的信号，即程序可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。

11. SIGSEGV：指示进程进行了无效的内存访问。默认动作为终止进程并使用该信号。默认动作为终止进程。

12. SIGUSR2：这是另外一个用户定义信号，程序员可以在程序中定义并使用该信号。默认动作为终止进程。

13. SIGPIPE ：Broken pipe：向一个没有读端的管道写数据。默认动作为终止进程。

14. SIGALRM ：定时器超时，超时的时间由系统调用alarm设置。默认动作为终止进程。

15. SIGTERM ：程序结束(terminate)信号，与SIGKILL不同的是，该信号可以被阻塞和处理。通常用来要求程序正常退出。执行Shell命令kill时，缺少产生这个信号。默认动作为终止进程。

16. SIGCHLD ：子程序结束时，父进程会收到这个信号。默认动作为忽略该信号。

17. SIGCONT：让一个暂停的进程继续执行。

18. SIGSTOP：停止(stopped)进程的执行。注意它和SIGTERM以及SIGINT的区别：该进程还未结束，只是暂停执行。本信号不能被忽略、处理和阻塞。默认作为暂停进程。

19. SIGTSTP：停止进程的动作，但该信号可以被处理和忽略。按下组合键时发出该信号。默认动作为暂停进程。

20. SIGTTIN：当后台进程要从用户终端读数据时，该终端中的所有进程会收到SIGTTIN信号。默认动作为暂停进程。

21. SIGTTOU：该信号类似于SIGTIN，在后台进程要向终端输出数据时产生。默认动作为暂停进程。

22. SIGURG ：套接字（socket）上有紧急数据时，向当前正在运行的进程发出此信号，报告有紧急数据到达。默认动作为忽略该信号。

23. SIGXCPU：进程执行时间超过了分配给该进程的CPU时间，系统产生该信号并发送给该进程。默认动作为终止进程。

24. SIGXFSZ：超过文件最大长度的限制。默认动作为yl终止进程并产生core文件。

25. SIGVTALRM：虚拟时钟超时时产生该信号。类似于SIGALRM，但是它只计算该进程占有用的CPU时间。默认动作为终止进程。

26. SIGPROF：类似于SIGVTALRM，它不仅包括该进程占用的CPU时间还抱括执行系统调用的时间。默认动作为终止进程。

27. SIGWINCH：窗口大小改变时发出。默认动作为忽略该信号。

28. SIGIO：此信号向进程指示发出一个异步IO事件。默认动作为忽略。

29. SIGPWR：关机。默认动作为终止进程。