Linux 的各种 signal
信号本质
信号是在软件层次上对中断机制的一种模拟,在原理上,一个进程收到一个信号与处理器收到一个中断请求可以说是一样的。信号是异步的,一个进程不必通过任何操作来等待信号的到达,事实上,进程也不知道信号到底什么时候到达。
信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制,可以看作是异步通知,通知接收信号的进程有哪些事情发生了。信号机制经过POSIX实时扩展后,功能更加强大,除了基本通知功能外,还可以传递附加信息。
使用kill -l就会显示出linux支持的信号列表。
其中列表中,编号为1 ~ 31的信号为传统UNIX支持的信号,是不可靠信号(非实时的),编号为32 ~ 63的信号是后来扩充的,称做可靠信号(实时信号)。不可靠信号和可靠信号的区别在于前者不支持排队,可能会造成信号丢失,而后者不会。
下面我们对编号小于SIGRTMIN的信号进行讨论(下面的编号 依次对应信号 的数值为1 - 31)。
1) SIGHUP
本信号在用户终端连接(正常或非正常)结束时发出, 通常是在终端的控制进程结束时, 通知同一session内的各个作业, 这时它们与控制终端不再关联。
登录Linux时,系统会分配给登录用户一个终端(Session)。在这个终端运行的所有程序,包括前台进程组和后台进程组,一般都 属于这个 Session。当用户退出Linux登录时,前台进程组和后台有对终端输出的进程将会收到SIGHUP信号。这个信号的默认操作为终止进程,因此前台进 程组和后台有终端输出的进程就会中止。不过可以捕获这个信号,比如wget能捕获SIGHUP信号,并忽略它,这样就算退出了Linux登录,wget也 能继续下载。
此外,对于与终端脱离关系的守护进程,这个信号用于通知它重新读取配置文件。
2) SIGINT
程序终止(interrupt)信号, 在用户键入INTR字符(通常是Ctrl-C)时发出,用于通知前台进程组终止进程。
3) SIGQUIT
和SIGINT类似, 但由QUIT字符(通常是Ctrl-\)来控制. 进程在因收到SIGQUIT退出时会产生core文件, 在这个意义上类似于一个程序错误信号。
4) SIGILL
执行了非法指令. 通常是因为可执行文件本身出现错误, 或者试图执行数据段. 堆栈溢出时也有可能产生这个信号。
5) SIGTRAP
由断点指令或其它trap指令产生. 由debugger使用。
6) SIGABRT
调用abort函数生成的信号。
7) SIGBUS
非法地址, 包括内存地址对齐(alignment)出错。比如访问一个四个字长的整数, 但其地址不是4的倍数。它与SIGSEGV的区别在于后者是由于对合法存储地址的非法访问触发的(如访问不属于自己存储空间或只读存储空间)。
8) SIGFPE
在发生致命的算术运算错误时发出. 不仅包括浮点运算错误, 还包括溢出及除数为0等其它所有的算术的错误。
9) SIGKILL
用来立即结束程序的运行. 本信号不能被阻塞、处理和忽略。如果管理员发现某个进程终止不了,可尝试发送这个信号。
10) SIGUSR1
留给用户使用
11) SIGSEGV
试图访问未分配给自己的内存, 或试图往没有写权限的内存地址写数据.
信号 11,即表示程序中可能存在特定条件下的非法内存访问。
12) SIGUSR2
留给用户使用
13) SIGPIPE
管道破裂。这个信号通常在进程间通信产生,比如采用FIFO(管道)通信的两个进程,读管道没打开或者意外终止就往管道写,写进程会收到SIGPIPE信号。此外用Socket通信的两个进程,写进程在写Socket的时候,读进程已经终止。
14) SIGALRM
时钟定时信号, 计算的是实际的时间或时钟时间. alarm函数使用该信号.
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。通常用来要求程序自己正常退出,shell命令kill缺省产生这个信号。如果进程终止不了,我们才会尝试SIGKILL。
17) SIGCHLD
子进程结束时, 父进程会收到这个信号。
如果父进程没有处理这个信号,也没有等待(wait)子进程,子进程虽然终止,但是还会在内核进程表中占有表项,这时的子进程称为僵尸 进程。这种情 况我们应该避免(父进程或者忽略SIGCHILD信号,或者捕捉它,或者wait它派生的子进程,或者父进程先终止,这时子进程的终止自动由init进程 来接管)。
18) SIGCONT
让一个停止(stopped)的进程继续执行. 本信号不能被阻塞. 可以用一个handler来让程序在由stopped状态变为继续执行时完成特定的工作. 例如, 重新显示提示符
19) SIGSTOP
停止(stopped)进程的执行. 注意它和terminate以及interrupt的区别:该进程还未结束, 只是暂停执行. 本信号不能被阻塞, 处理或忽略.
20) SIGTSTP
停止进程的运行, 但该信号可以被处理和忽略. 用户键入SUSP字符时(通常是Ctrl-Z)发出这个信号
21) SIGTTIN
当后台作业要从用户终端读数据时, 该作业中的所有进程会收到SIGTTIN信号. 缺省时这些进程会停止执行.
22) SIGTTOU
类似于SIGTTIN, 但在写终端(或修改终端模式)时收到.
23) SIGURG
有"紧急"数据或out-of-band数据到达socket时产生.
24) SIGXCPU
超过CPU时间资源限制. 这个限制可以由getrlimit/setrlimit来读取/改变。
25) SIGXFSZ
当进程企图扩大文件以至于超过文件大小资源限制。
26) SIGVTALRM
虚拟时钟信号. 类似于SIGALRM, 但是计算的是该进程占用的CPU时间.
27) SIGPROF
类似于SIGALRM/SIGVTALRM, 但包括该进程用的CPU时间以及系统调用的时间.
28) SIGWINCH
窗口大小改变时发出.
29) SIGIO
文件描述符准备就绪, 可以开始进行输入/输出操作.
30) SIGPWR
Power failure
31) SIGSYS
非法的系统调用。
在以上列出的信号中,程序不可捕获、阻塞或忽略的信号有:SIGKILL,SIGSTOP
不能恢复至默认动作的信号有:SIGILL,SIGTRAP
默认会导致进程流产的信号有:SIGABRT,SIGBUS,SIGFPE,SIGILL,SIGIOT,SIGQUIT,SIGSEGV,SIGTRAP,SIGXCPU,SIGXFSZ
默认会导致进程退出的信号有:SIGALRM,SIGHUP,SIGINT,SIGKILL,SIGPIPE,SIGPOLL,SIGPROF,SIGSYS,SIGTERM,SIGUSR1,SIGUSR2,SIGVTALRM
默认会导致进程停止的信号有:SIGSTOP,SIGTSTP,SIGTTIN,SIGTTOU
默认进程忽略的信号有:SIGCHLD,SIGPWR,SIGURG,SIGWINCH
此外,SIGIO在SVR4是退出,在4.3BSD中是忽略;SIGCONT在进程挂起时是继续,否则是忽略,不能被阻塞
终止程序的时候在不得已的情况下不能用SIGKILL,因为SIGKILL不会对子进程进行处理,只是把对自己进行处理
Linux支持POSIX标准信号和实时信号。下面给出Linux Signal的简表,详细细节可以查看man 7 signal。
默认动作的含义如下:
Term 终止进程
信号 | 取值 | 默认动作 | 含义(发出信号的原因) |
SIGHUP | 1 | Term | 终端的挂断或进程死亡 |
SIGINT | 2 | Term | 来自键盘的中断信号 |
SIGQUIT | 3 | Core | 来自键盘的离开信号 |
SIGILL | 4 | Core | 非法指令 |
SIGABRT | 6 | Core | 来自abort的异常信号 |
SIGFPE | 8 | Core | 浮点例外 |
SIGKILL | 9 | Term | 杀死 |
SIGSEGV | 11 | Core | 段非法错误(内存引用无效) |
SIGPIPE | 13 | Term | 管道损坏:向一个没有读进程的管道写数据 |
SIGALRM | 14 | Term | 来自alarm的计时器到时信号 |
SIGTERM | 15 | Term | 终止 |
SIGUSR1 | 30,10,16 | Term | 用户自定义信号1 |
SIGUSR2 | 31,12,17 | Term | 用户自定义信号2 |
SIGCHLD | 20,17,18 | Ign | 子进程停止或终止 |
SIGCONT | 19,18,25 | Cont | 如果停止,继续执行 |
SIGSTOP | 17,19,23 | Stop | 非来自终端的停止信号 |
SIGTSTP | 18,20,24 | Stop | 来自终端的停止信号 |
SIGTTIN | 21,21,26 | Stop | 后台进程读终端 |
SIGTTOU | 22,22,27 | Stop | 后台进程写终端 |
SIGBUS | 10,7,10 | Core | 总线错误(内存访问错误) |
SIGPOLL | Term | Pollable事件发生(Sys V),与SIGIO同义 | |
SIGPROF | 27,27,29 | Term | 统计分布图用计时器到时 |
SIGSYS | 12,-,12 | Core | 非法系统调用(SVr4) |
SIGTRAP | 5 | Core | 跟踪/断点自陷 |
SIGURG | 16,23,21 | Ign | socket紧急信号(4.2BSD) |
SIGVTALRM | 26,26,28 | Term | 虚拟计时器到时(4.2BSD) |
SIGXCPU | 24,24,30 | Core | 超过CPU时限(4.2BSD) |
SIGXFSZ | 25,25,31 | Core | 超过文件长度限制(4.2BSD) |
SIGIOT | 6 | Core | IOT自陷,与SIGABRT同义 |
SIGEMT | 7,-,7 | Term | |
SIGSTKFLT | -,16,- | Term | 协处理器堆栈错误(不使用) |
SIGIO | 23,29,22 | Term | 描述符上可以进行I/O操作 |
SIGCLD | -,-,18 | Ign | 与SIGCHLD同义 |
SIGPWR | 29,30,19 | Term | 电力故障(System V) |
SIGINFO | 29,-,- | 与SIGPWR同义 | |
SIGLOST | -,-,- | Term | 文件锁丢失 |
SIGWINCH | 28,28,20 | Ign | 窗口大小改变(4.3BSD, Sun) |
SIGUNUSED | -,31,- | Term | 未使用信号(will be SIGSYS) |
说明:
一些信号的取值是硬件结构相关的(一般alpha和sparc架构用第一个值,i386、ppc和sh架构用中间值,mips架构用第三个值, - 表示相应架构的取值未知)。
蓝色的是POSIX.1-1990标准信号。
SIGKILL和SIGSTOP信号不能被挂钩、阻塞或忽略。
青色的是SUSv2和POSIX.1-2001定义的信号。
在Linux 2.2(包括)内核之前,SIGSYS、SIGXCPU、SIGXFSZ和SIGBUS (SPARC和MIPS架构除外)的默认动作是终止进程,但没有 core dump。Linux 2.4遵循POSIX.1-2001要求,这些信号的默认动作改为:终止进程同时做core dump。
橙色的是其他常见的信号。
信号29在Alpha上为SIGINFO / SIGPWR ,在Sparc上为SIGLOST。
SIGEMT没有在POSIX.1-2001中说明,但是在大多数的Unices中仍然能见到,典型的默认动作是终止进程并做core dump。
SIGPWR没有在POSIX.1-2001中说明,在使用它的一些Unices中典型的默认动作是忽略。
SIGIO没有在POSIX.1-2001中说明,在使用它的一些Unices中典型的默认动作是忽略。
进程可以通过使用sigaction和signal系统调用来改变信号的默认处理方式(使用signal的可移植性差)。进程可以选择下列3种信号处理方式中的一种:
1、执行默认操作;
2、忽略该信号;
3、捕获该信号,但是通过信号句柄来调用自定义的处理函数。
信号可能被阻塞。进程中的每个线程拥有独立的信号掩码,用来表示本线程的信号被阻塞。线程通过pthread_sigmask来设置它的信号掩码。单线程 程序可以用sigprocmask来操作信号掩码。在多线程程序中,所有线程处理一个指定信号的默认行为都是一样的。
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