Linux信号的产生和处理

一、信号

◎ 基本概念

◎ 简单分类

二、信号的产生

◎ 通过终端按键产生信号

◎ 调用系统函数向进程发信号

◎ 由软件条件产生信号

三、信号的处理动作

◎ 忽略此信号

◎ 执行该信号的默认处理信号

◎ 提供一个信号处理函数

一、信号

◎ 基本概念

信号机制是一种异步的通知机制，用来提醒进程一个事件已经发生。当一个信号发送给一个进程，操作系统中断了进程正常的控制流程，此时，任何非原子操作都将被中断。如果进程定义了信号的处理函数，那么它将被执行，否则就执行默认的处理函数。举个例子：

① 用户输入命令，在shell下启动一个前台进程；

② 用户键盘输入Ctrl+C产生一个硬件中断。如果当前CPU正在执行这个程序的代码，则代码暂停执行，CPU从用户态切到内核态来处理这个硬件中断；

③ 终端驱动程序将Ctrl+C解释成SIGINT信号，记录在该进程的PCB中；

④ 当某个时刻要从内核态返回该进程用户空间代码继续执行，首先要处理PCB中记录的信号，发现有一个SIGINT信号未处理，而这个信号的默认处理动作是终止进程，所以直接终止进程而不再返回它的用户空间代码执行。

◎ 简单分类

使用 kill -l 命令可以查看系统定义的信号列表：

对这些信号做一个简单的分类：1~31这31个信号称为非实时信号，它们不支持排队，都不可靠；而34~64这31个信号是实时信号，支持排队，都是可靠信号。

二、信号的产生

产生信号的主要方式有：① 通过终端按键产生信号；② 调用系统函数向进程发信号；③ 由软件条件产生信号。

◎ 通过终端按键产生信号

用户在终端按下某些键时，终端驱动程序会向前台进程发送信号。比如Ctrl+C 产生SIGINT信号，Ctrl+\ 产生SIGQUIT信号，Ctrl+Z 产生SIGTSTP信号等。

其中，SIGTSTP信号的默认处理动作是终止进程并且Core Dump。Core Dump是指当一个进程异常终止时，可以选择把进程的用户空间内存数据全部保存到磁盘上，文件名通常为core。进程异常终止通常是因为Bug，事后可以通过调试器检查core文件以查找错误原因，这叫做Post-mortem Debug（事后调试）。默认是不允许产生core文件的，但开发调试阶段可以用ulimit命令改变这个限制，允许产生core文件。

ulimit -a （显示当前所有的资源限制）：

ulimit -c 1024 （允许core文件最大为1024k）：

在前台执行一个死循环程序，然后在终端键入Ctrl+\：

这时会生成一个core文件，接着就可以使用core文件了：

◎ 调用系统函数向进程发信号

命令部分学过，利用kill 命令可以发送信号给某个进程，而kill命令是调用kill函数实现的。当内核检测到某种软件条件发生时已可以通过信号通知进程，比如闹钟超时产生SIGALRM信号，向读端已关闭的管道写数据时产生SIGPIPE信号等。

在后台执行死循环程序，用kill命令向它发送SIGSEGV信号：

kill命令是调用kill 函数实现的。kill 函数可以给一个指定的进程发送指定的信号。

raise函数可以给当前进程发送指定信号（自己向自己发送信号）。

运行结果：

◎ 由软件条件产生信号

调用alarm 函数可以设定一个闹钟，即告诉内核在seconds 秒之后给当前进程发送SIGALRM信号，该信号的默认处理动作是终止当前进程。

这个程序的作用是1秒之内一直累加，1秒之后被SIGALRM信号终止。

运行结果：

三、信号的处理动作

◎ 忽略此信号

◎ 执行该信号的默认处理信号

◎ 提供一个信号处理函数

要求内核在出炉该信号时切换到用户态执行这个处理函数，这种方式称为捕捉一个信号。

signal函数