Linux信号----信号概念的阐述

前言:

什么是信号?

在 Linux 系统(以及其他类 Unix 操作系统)中,信号被用于进程间的通信。信号是一个发送到某个进程或同一进程中的特定线程的异步通知,用于通知发生的一个事件。从 1970 年贝尔实验室的 Unix 面世便有了信号的概念,而现在它已经被定义在了 POSIX 标准中

对于在 Linux 环境进行编程的用户或系统管理员来说,较好地理解信号的概念和机制是很重要的,在某些情况下可以帮助我们更高效地编写程序。对于一个程序来说,如果每条指令都运行正常的话,它会连续地执行。但如果在程序执行时,出现了一个错误或任何异常,内核就可以使用信号来通知相应的进程。

信号同样被用于通信、同步进程和简化进程间通信,在 Linux 中,信号在处理异常和中断方面,扮演了极其重要的角色。信号巳经在没有任何较大修改的情况下被使用了将近 30 年。

当一个事件发生时,会产生一个信号,然后内核会将事件传递到接收的进程。有时,进程可以发送一个信号到其他进程。除了进程到进程的信号外,还有很多种情况,内核会产生一个信号,比如文件大小达到限额、一个 I/O 设备就绪或用户发送了一个类似于 Ctrl+C 或 Ctrl+Z 的终端中断等。

运行在用户模式下的进程会接收信号。如果接收的进程正运行在内核模式,那么信号的执行只有在该进程返回到用户模式时才会开始。

发送到非运行进程的信号一定是由内核保存,直到进程重新执行为止。休眠的进程可以是可中断的,也可以是不可中断的。如果一个在可中断休眠状态的进程(例如,等待终端输入的进程)收到了一个信号,那么内核会唤醒这个进程来处理信号。如果一个在不可中断休眠状态的进程收到了一个信号,那么内核会拖延此信号,直到该事件完成为止。

当进程收到一个信号时,可能会发生以下 3 种情况:
进程可能会忽略此信号。有些信号不能被忽略,而有些没有默认行为的信号,默认会被忽略。
进程可能会捕获此信号,并执行一个被称为信号处理器的特殊函数。
进程可能会执行信号的默认行为。例如,信号 15(SIGTERM) 的默认行为是结束进程。

当一个进程执行信号处理时,如果还有其他信号到达,那么新的信号会被阻断直到处理器返冋为止。

信号介绍

我们可以在Linux中用 kill 命令,即kill -l,如图所示:
Linux信号----信号概念的阐述
信号值被定义在文件 /usr/include/bits/signum.h 中,其源文件是 /usr/src/linux/kernel/signal.c。
这里说明一下前31个信号基本上常用,后面31个是实时信号

列出前31个信号的一些信息,如图所示:
Linux信号----信号概念的阐述

每个信号都有一个编号和一个宏定义名称,这些宏定义都可以在signal.h中找到,在man手册中还可以找到各种信号的详细信息

man 7 signal
Linux信号----信号概念的阐述

信号产生方式

1、通过键盘的组合键产生,比如ctrl+c产生SIGINT信号,ctrl+\产生SIGQUIT信号,ctrl+z产生SIGTSTP信号

2、硬件异常产生信号,这些条件由硬件检测并通知内核,然后内核向进程发送适当的信号,比如执行了除以零的指令,进程访问了非法内存地址,cpu的运算单元都会产生异常,内核将这个异常解释成一个个信号发送给进程

3、一个进程调用kill(2)函数可以发送信号给另一个进程。可以用kill(1)发送信号给某一个进程kill(1)也是用kill(2)实现的如果不清楚指定信号则发送SIGTERM信号,该信号的默认处理动作是终止进程,当内核检测到软件条件发生时也可以通过信号通知进程例如闹钟超时,会产生SIGALRM信号,向读端已经关闭的管道文件写数据时产生SIGPIPE信号,如果不想按照默认动作处理信号,用户可以调用sigaction(2)函数告诉内核如何处理某种信号

4、软件条件产生

参考文献:
博客一

博客二

博客三